DE102019006796A1

DE102019006796A1 - Method for the production of bent profiles from sheet metal, in particular lightweight profiles, on a bending machine and a tool arrangement on a bending machine for the production of bent profiles

Info

Publication number: DE102019006796A1
Application number: DE102019006796.7A
Authority: DE
Inventors: Matthias Hermes; Viktor Holstein; Hendrik Conze
Original assignee: Fachhochschule Suedwestfalen
Current assignee: Fachhochschule Suedwestfalen
Priority date: 2019-09-29
Filing date: 2019-09-29
Publication date: 2021-04-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gebogenen Profilen (10) aus Blech (2), insbesondere Leichtbauprofilen, auf einer Biegemaschine (19), mit einer Profilierungsstation (4) und einer in Durchlaufrichtung (13) des herzustellenden Profils (10) nachfolgenden Biegestation (21), bei dem vor der mindestens einen Profilierungsstation (4) Zug- und/oder Druckspannungen und/oder Torsionsspannungen zwischen einer Spanneinheit (3) und der Biegestation (21) auf das zu profilierende und zu biegende Blech (2, 5) aufgebracht werden, wobei das zu profilierende Blech (2) unter Einwirkung der eingebrachten Zug- und/oder Druckspannungen und/oder Torsionsspannungen zuerst in der Profilierungsstation (4) von Profilierwerkzeugen vor- oder endprofiliert wird und anschließend die Biegewerkzeuge (9) der Biegestation (21) das profilierte Blech (5) biegen. Ebenfalls wird eine entsprechende Werkzeuganordnung (18) an einer Biegemaschine (19) angegeben.The invention relates to a method for producing bent profiles (10) from sheet metal (2), in particular lightweight profiles, on a bending machine (19), with a profiling station (4) and a bending station following in the direction of passage (13) of the profile (10) to be produced (21), in which tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses between a clamping unit (3) and the bending station (21) are applied to the sheet metal (2, 5) to be profiled and bent in front of the at least one profiling station (4) the sheet to be profiled (2) under the action of the tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses first pre-profiled or final profiled in the profiling station (4) by profiling tools and then the bending tools (9) of the bending station (21) bend the profiled sheet metal (5). A corresponding tool arrangement (18) on a bending machine (19) is also specified.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Herstellung von gebogenen Profilen aus Blech, insbesondere Leichtbauprofilen, gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Werkzeuganordnung an einer Biegemaschine zur Herstellung von gebogenen Profilen gemäß Oberbegriff des Anspruches 12.The invention relates to a method for producing curved profiles from sheet metal, in particular lightweight profiles, according to the preamble of claim 1 and a tool arrangement on a bending machine for producing curved profiles according to the preamble of claim 12.

Dünnwandige Blechprofile finden eine breite Anwendung in der Industrie. Häufig werden diese dünnwandigen Blechprofile nicht nur im geraden, sondern auch im gebogenen Zustand verarbeitet, was zusätzliche Profilbiegeprozesse erfordert. Üblicherweise wird erst die Profilform z.B. in einem Rollbiegeverfahren auf einer Profiliereinrichtung hergestellt und anschließend das profilierte Blech auf einer Biegemaschine in die gebogene Konfiguration überführt.Thin-walled sheet metal profiles are widely used in industry. Often these thin-walled sheet metal profiles are processed not only in the straight, but also in the bent state, which requires additional profile bending processes. Usually, the profile shape is first produced, e.g. in a roll bending process on a profiling device, and then the profiled sheet metal is converted into the curved configuration on a bending machine.

Abhängig von der Anwendung und der Losgröße solcher Bauteile ist der Herstellprozess unterschiedlich. Diese Prozesskette umfasst in der Regel die Bearbeitung durch unterschiedliche Maschinen, Verfahren und häufig auch durch unterschiedliche Unternehmen. Hierdurch wird die Herstellung derartiger gebogener Profile aufwändig und teuer.The manufacturing process varies depending on the application and the batch size of such components. This process chain usually includes processing by different machines, processes and often by different companies. This makes the production of such curved profiles complex and expensive.

Eine Kombination des Profilierens und des Biegens eines aus Blech herstellbaren dünnwandigen Blechprofils zeigt die DE 102 25 036 A1 , bei der das Verfahren zur Herstellung von Stangenprofilen und das Verfahren von Biegen des hergestellten Stangenprofils in einer einzigen, speziell hierfür konstruierten Roll-Form-Biegemaschine kombiniert wird. Ähnliche Lösungen mit speziell hierfür entwickelten Umformmaschinen zeigen die DE 10 2005 000 893 A1 und die DE 10 2011 117 769 A1 .A combination of profiling and bending a thin-walled sheet metal profile that can be produced from sheet metal is shown in FIG DE 102 25 036 A1 , in which the process for the production of bar profiles and the process of bending the bar profile produced are combined in a single, specially designed roll-form bending machine. Similar solutions with specially developed forming machines are shown by DE 10 2005 000 893 A1 and the DE 10 2011 117 769 A1 .

Derartige Ansätze zum sequentiellen Ausführen von Profilier- und Biegeumformungen auf einer einzigen Fertigungseinrichtung weisen den Nachteil auf, dass hierfür aufwändige und komplex zu steuernde Einzweckmaschinen benötigt werden, auf denen ausschließlich derartige Teile üblicherweise in relativ hohen Stückzahlen gefertigt werden müssen, damit sich die Investition lohnt. Zudem ist durch das üblicherweise sequentielle Ausführen von Profilierung und Biegen zwei getrennte Umformvorgänge nacheinander notwendig, was materialtechnisch etwa durch die Beeinflussung der Eigenschaften des Blechmaterials problematisch sein kann.Such approaches for the sequential execution of profiling and bending deformations on a single manufacturing device have the disadvantage that complex and complex single-purpose machines are required for this, on which only such parts usually have to be manufactured in relatively large numbers so that the investment is worthwhile. In addition, due to the usually sequential execution of profiling and bending, two separate forming processes are necessary one after the other, which can be problematic in terms of material technology, for example by influencing the properties of the sheet material.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine kombinierte Profilierung und ein Biegen von dünnwandigen Blechprofilen zu ermöglichen, die auf herkömmlichen Biegemaschinen ausgeführt werden können und mit denen die Nachteile bisher bekannter Kombinationsverfahren vermieden werden.The object of the present invention is therefore to enable a combined profiling and bending of thin-walled sheet metal profiles, which can be carried out on conventional bending machines and with which the disadvantages of previously known combination methods are avoided.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich Erfindung hinsichtlich des Verfahrens aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und hinsichtlich der Werkzeuganordnung aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 12 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des jeweiligen Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution to the problem according to the invention results from the invention with regard to the method from the characterizing features of claim 1 and with regard to the tool arrangement from the characterizing features of claim 12 in cooperation with the features of the respective preamble. Further advantageous refinements of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung hinsichtlich des Verfahrens geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von gebogenen Profilen aus Blech, insbesondere Leichtbauprofilen, auf einer Biegemaschine, mit einer Profilierungsstation und einer in Durchlaufrichtung des herzustellenden Profils nachfolgenden Biegestation. Ein derartiges gattungsgemäßes Verfahren wird dadurch in erfinderischer Weise weiter entwickelt, dass vor der mindestens einen Profilierungsstation Zug- und/oder Druckspannungen und/oder Torsionsspannungen zwischen einer Spanneinheit und der Biegestation auf das zu profilierende und zu biegende Blech aufgebracht werden, das zu profilierende Blech unter Einwirkung der eingebrachten Zug- und/oder Druckspannungen und/oder Torsionsspannungen zuerst in der Profilierungsstation von Profilierwerkzeugen vor- oder endprofiliert wird und anschließend die Biegewerkzeuge der Biegestation das profilierte Blech biegen. Kennzeichnend für das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere das Aufbringen von Zug- und/oder Druckspannungen und/oder Torsionsspannungen durch die Spanneinheit in den gesamten Bereich, in dem das Profilieren und das Biegen des herzustellenden Profils stattfindet, und die unmittelbare Abfolge von Profilieren und Biegen in einem verfahrensgemäßen Durchlauf. Zudem lassen sich alle Verfahrensschritte z.B. auf einer herkömmlichen CNC-Biegemaschine durchführen, wodurch zum einen die Notwendigkeit zur Anschaffung aufwändiger Spezialmaschinen entfällt und zudem die Auslastung derartiger herkömmlicher CNC-Biegemaschinen gesteigert werden kann. Die Prozesskombination Profilieren und Biegen begünstigt sich zusätzlich durch gegenseitige Wechselwirkungen. Der Werkstoff des herzustellenden Profils wird in dem kombinierten Prozess aus Profilieren und Biegen nur einmal in den plastischen Bereich gebracht und zusammen sowohl im Querschnitt als auch in der Profilbiegegeometrie umgeformt. Dies reduziert nochmals die erforderlichen Fertigungsstufen, erhöht das Formänderungsvermögen und die Fertigungsgenauigkeit in der Profilbiegegeometrie und in der Querschnittsgeometrie.The invention with regard to the method is based on a method for producing bent profiles from sheet metal, in particular lightweight profiles, on a bending machine, with a profiling station and a bending station following in the direction of passage of the profile to be produced. Such a generic method is further developed in an inventive way that tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses between a clamping unit and the bending station are applied to the sheet to be profiled and bent before the at least one profiling station, the sheet to be profiled under The effect of the tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses introduced is first pre-profiled or end-profiled in the profiling station by profiling tools and then the bending tools of the bending station bend the profiled sheet metal. Characteristic of the method according to the invention is in particular the application of tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses by the clamping unit in the entire area in which the profiling and bending of the profile to be produced takes place, and the immediate sequence of profiling and bending in one procedural pass. In addition, all process steps can be carried out, for example, on a conventional CNC bending machine, which on the one hand eliminates the need to purchase complex special machines and on the other hand, the utilization of such conventional CNC bending machines can be increased. The process combination of profiling and bending is also favored by mutual interactions. The material of the profile to be produced is brought into the plastic area only once in the combined process of profiling and bending and is formed together both in the cross section and in the profile bending geometry. This further reduces the required manufacturing steps, increases the deformability and manufacturing accuracy in the profile bending geometry and in the cross-sectional geometry.

Die Erfindung umfasst ein neuartiges umformtechnisches Werkzeug- und Verfahrenskonzept bestehend aus einer integrierten Verfahrenskombination aus dem Profilherstellungsprozess und dem Profilbiegeprozess zur Herstellung gebogener dünnwandiger Profile. Die gesamte Prozesskette aus Profilieren und Biegen lässt sich in einem Werkzeugsystem integrieren. Im Prozess aus Profilieren und Biegen werden die Wechselwirkungen zwischen dem Profilherstellungsprozess und dem Profilbiegeprozess vorteilhaft genutzt, um die Prozesskette möglichst kurz zu halten, den Prozess robuster zu machen und die Verfahrensgrenzen zu erweitern. Eine weitere Besonderheit ist, dass die neuartige Werkzeug- und Verfahrenstechnik für eine Adaption auf moderne CNC-Biegemaschinen konzipiert ist. Durch dieses Verfahren kann das Potential moderner CNC-Profilbiegemaschinen ausgezeichnet ausgenutzt werden. Ferner können in nur einem Prozessdurchlauf komplex gebogene Profilbiegeteile hergestellt werden. Durch einstellbare Prozessparameter ist es möglich, aufwändige Querschnittsformen bei guter Bauteilgenauigkeit und bei einer geringen Anzahl an Umformstufen zu erzielen. Somit werden teure Werkzeugstufen durch die Kombination von Profilieren und Biegen vermieden.The invention comprises a new type of forming tool and process concept consisting of an integrated process combination of the profile manufacturing process and the profile bending process for manufacturing bent, thin-walled profiles. The entire process chain Profiling and bending can be integrated in one tool system. In the profiling and bending process, the interactions between the profile manufacturing process and the profile bending process are used to advantage in order to keep the process chain as short as possible, to make the process more robust and to expand the process limits. Another special feature is that the new tool and process technology is designed for adaptation to modern CNC bending machines. This process allows the potential of modern CNC profile bending machines to be used to an excellent extent. Furthermore, complex bent profile parts can be produced in just one process cycle. With adjustable process parameters, it is possible to achieve complex cross-sectional shapes with good component accuracy and a small number of forming steps. This avoids expensive tool stages through the combination of profiling and bending.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn das herzustellende Profil aus ebenem, vorzugsweise zu Coil aufgewickeltem, Band aus Blech oder aus ebenen Blechabschnitten oder auch schon vorprofilierten Blechen hergestellt wird. Dadurch ist sowohl eine kontinuierliche Fertigung längerer Profile als auch quasi unendlicher Profillängen möglich als auch die Einzelfertigung von definierten Profilabschnitten aus vorgefertigten einzelnen Blechabschnitten.It is particularly advantageous if the profile to be produced is produced from flat sheet metal strip, preferably wound into a coil, or from flat sheet metal sections or even pre-profiled sheets. This enables both the continuous production of longer profiles and virtually infinite profile lengths as well as the individual production of defined profile sections from prefabricated individual sheet metal sections.

Von besonderer Wichtigkeit ist es, dass die Spanneinheit beim Biegen entlang der Längsachse des zu profilierenden Blechs mitfährt und die eingebrachten Zug- und/oder Druckspannungen und/oder Torsionsspannungen während des Profilierens und des Biegens des zu profilierenden Blechs aufrecht hält. Hierdurch wird unabhängig von dem jeweiligen Profilierungs- und Biegezustand des herzustellenden Profils die werkstofftechnisch vorteilhafte Aufbringung der Zug- und/oder Druckspannungen und/oder Torsionsspannungen auf den Bereich der Umformung innerhalb der Profilierung als auch des Biegens konstant gehalten oder angepasst verändert, wodurch sich konstante und verbesserte Umformbedingungen gegenüber einer nicht vorbelasteten Profilierung oder einem nicht vorbelasteten Biegen ergeben. Insbesondere wird der Werkstoff des jeweils zu profilierenden Blechabschnitts durch die eingebrachten Zug- und/oder Druckspannungen und/oder Torsionsspannungen nur einmal in den plastischen Bereich gebracht und in diesem plastischen Zustand sowohl bezüglich des Querschnitts als der Biegegeometrie umgeformt. Hierdurch werden die notwendigen Umformspannungen, die in der Profilierungsstation oder der Biegestation aufgebracht werden müssen, reduziert und die Umformung verbessert.It is of particular importance that the clamping unit moves along the longitudinal axis of the sheet to be profiled during bending and maintains the tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses introduced during the profiling and bending of the sheet to be profiled. As a result, the application of the tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses to the area of the deformation within the profiling as well as the bending is kept constant or changed in an adapted manner, regardless of the respective profiling and bending state of the profile to be produced, whereby constant and result in improved forming conditions compared to a non-preloaded profiling or a non-preloaded bending. In particular, the material of the sheet metal section to be profiled is brought into the plastic area only once by the tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses introduced and is reshaped in this plastic state both with regard to the cross section and the bending geometry. As a result, the necessary forming stresses that have to be applied in the profiling station or the bending station are reduced and the forming process is improved.

In weiterer Ausgestaltung ist es darüber hinaus möglich, dass das Vor- oder Endprofilieren des herzustellenden Profils in der Profilierungsstation durch eine Walzprofiliereinheit und/oder durch ein Werkzeugelement zum Gleitziehbiegen durchgeführt wird. Je nach der Art der Profilierung und der herzustellenden Profilquerschnitte kann ein Walzprofilieren oder ein Gleitziehbiegen oder auch eine mehrstufige Kombination derartiger Profilierungsverfahren vorteilhaft sein. Hierbei kann in weiterer Ausgestaltung das Vor- oder Endprofilieren des herzustellenden Profils in der Profilierungsstation einstufig oder auch mehrstufig erfolgen. Bei mehrstufiger Profilierung können z.B. geringere Umformgrade in den einzelnen Stufen hergestellt werden, wodurch der Werkstoff etwa bei komplizierten Profilformen oder schwer umformbaren Werkstoffen schonender umgeformt werden kann, auch ist eine Anwendung unterschiedlicher Profilierungsverfahren nacheinander in den einzelnen Stufen z.B. für unterschiedliche Bereiche des Profilquerschnitts denkbar.In a further embodiment, it is also possible that the pre-profiling or final profiling of the profile to be produced is carried out in the profiling station by a roll profiling unit and / or by a tool element for slide bending. Depending on the type of profiling and the profile cross-sections to be produced, roll profiling or slide bending or a multi-stage combination of such profiling processes can be advantageous. Here, in a further embodiment, the pre-profiling or final profiling of the profile to be produced can take place in the profiling station in one or more stages. With multi-stage profiling, for example, lower degrees of deformation can be produced in the individual stages, which means that the material can be formed more gently, for example in the case of complex profile shapes or materials that are difficult to form; it is also conceivable to use different profiling processes one after the other in the individual stages, e.g. for different areas of the profile cross-section.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das profilierte Blech beim Biegen in der Biegestation gebogen und gleichzeitig die Querschnittsform des profilierten Blechs fertig umgeformt wird. Hierdurch ist es möglich, aus der Bearbeitung in der Profilierungsstation stammende Unzulänglichkeiten des Profilquerschnitts nachträglich noch auszugleichen, indem etwa in der Biegestufe das profilierte Blech beim Biegen mittels mindestens eines Gegenhalter gegen die Wirkelemente der Biegestation, insbesondere eine Biegerolle, gedrückt wird. Dabei kann der mindestens eine Gegenhalter zur Kalibrierung des Querschnitts des gebogenen Profils genutzt werden und verbliebene Ungenauigkeiten der in der Profilierungsstation erzeugten Querschnittsform nachträglich noch beseitigen. Ein derartiger Gegenhalter muss dann nur noch geringe Umformungen des Profilquerschnitts durchführen, etwa eine genaue Ausprägung von Profilecken oder dgl..Furthermore, it is advantageous if the profiled sheet metal is bent during bending in the bending station and at the same time the cross-sectional shape of the profiled sheet metal is completely reshaped. This makes it possible to compensate for inadequacies in the profile cross-section resulting from processing in the profiling station, for example by pressing the profiled sheet metal during bending by means of at least one counter holder against the active elements of the bending station, in particular a bending roller, in the bending stage. The at least one counter-holder can be used to calibrate the cross-section of the curved profile and subsequently eliminate any remaining inaccuracies in the cross-sectional shape generated in the profiling station. Such a counter-holder then only has to perform minor deformations of the profile cross-section, such as precise shaping of profile corners or the like.

Weiterhin ist es denkbar, dass an der Biegestation eine Spanneinrichtung mit der Spanneinheit zusammen wirkt und zusammen mit der Spanneinheit Zug- und/oder Druckspannungen und/oder Torsionsspannungen auf das umzuformende Profil aufbringt. Die vor der Profilierungsstation angeordnete Spanneinheit und eine derartige an der Biegestation angeordnete Spanneinrichtung belasten das zwischen ihnen angeordnete Blech beim Durchlauf durch die Profilierungsstation und die Biegestation etwa durch Zug oder Torsion und bringen damit eine gleichmäßige Vorbelastung auf diesen Abschnitt des Bleches auf, die zu einer leichteren Umformung des Bleches in der Profilierungsstation und der Biegestation beiträgt. Hierzu kann in weiterer Ausgestaltung die Spanneinrichtung während der Durchführung der Biegung des profilierten Blechs mit der Biegeeinrichtung, insbesondere der Biegerolle, mit rotieren, wodurch der Spannungszustand des Bleches zwischen Spanneinrichtung und Spanneinheit unabhängig vom Biegezustand des herzustellenden Profils konstant gehalten werden kann, wenn die Spanneinheit entsprechend mit bewegt wird.Furthermore, it is conceivable that a tensioning device interacts with the tensioning unit at the bending station and, together with the tensioning unit, applies tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses to the profile to be formed. The clamping unit arranged in front of the profiling station and such a clamping device arranged at the bending station load the sheet metal arranged between them as it passes through the profiling station and the bending station, for example by tension or torsion, and thus apply a uniform preload to this section of the sheet, which leads to a lighter Forming of the sheet in the profiling station and the bending station contributes. For this purpose, in a further embodiment, the clamping device can rotate with the bending device, in particular the bending roller, while the bending of the profiled sheet is being carried out, whereby the state of tension of the sheet between the clamping device and the clamping unit is independent of the The bending state of the profile to be produced can be kept constant if the clamping unit is moved accordingly.

Weiterhin ist ein kontinuierliches Profilieren und Biegen des herzustellenden Profils dadurch denkbar, dass es durch jeweils abschnittsweises Profilieren und Biegen eines längeren Blechmaterials erfolgt. Hierbei wird jeweils abschnittsweise durch ein Profilieren und Biegen eines längeren Ausgangsmaterials der gewünschte Umformungszustand hergestellt und anschließend an einem nachfolgend zu bearbeitenden Abschnittes des Bleches wiederholt. Hierdurch ist es ebenfalls denkbar, dass das herzustellende Profil einen Biegewinkel von mehr als 360° erreicht, indem das Biegen wendelförmig erfolgt. Bei einer ebenen Biegung des herzustellenden Profils wäre ein Biegewinkel von maximal 360° möglich, da das herzustellende Profil dann mit nachfolgenden Abschnitten des Bleches zusammen stößt. Biegt man hingegen das herzustellende Profil aus der Biegeebene z.B. wendelförmig nach oben heraus, so lassen sich auch mehrfache Wendelungen oder dgl. wie etwa für Wärmetauscher oder dgl. Bauteile benötigt herstellen.Furthermore, continuous profiling and bending of the profile to be produced is conceivable in that it is carried out by profiling and bending a longer sheet metal material in sections. In this case, the desired deformation state is produced in sections by profiling and bending a longer starting material and then repeated on a section of the sheet to be processed subsequently. As a result, it is also conceivable that the profile to be produced reaches a bending angle of more than 360 ° in that the bending takes place in a helical manner. In the case of a plane bending of the profile to be produced, a bending angle of a maximum of 360 ° would be possible, since the profile to be produced would then collide with subsequent sections of the sheet metal. If, on the other hand, the profile to be produced is bent out of the bending plane, e.g. helically upwards, multiple coils or the like, such as those required for heat exchangers or similar components, can also be produced.

Weiterhin ist es denkbar, dass die Biegestation derart gesteuert wird, dass das herzustellende Profil nach dem Biegen einen sich verändernden Biegeradius oder Abschnitte mit unterschiedlichem Biegeradius aufweist. Hierfür können die Biegewerkzeuge der Biegestation so gesteuert werden, dass der sich bildende Biegeradius des herzustellenden Profils sich kontinuierlich oder auch abschnittsweise unterschiedlich verändert. Damit lassen sich besonders komplexe Biegegeometrien einfach herstellen.Furthermore, it is conceivable that the bending station is controlled in such a way that the profile to be produced has a changing bending radius or sections with a different bending radius after bending. For this purpose, the bending tools of the bending station can be controlled in such a way that the bending radius of the profile to be produced changes continuously or differently in sections. This means that particularly complex bending geometries can be easily produced.

Eine weitere Verbesserung der Umformung des Bleches des herzustellenden Profils lässt sich dadurch erreichen, dass das herzustellende Profil vor der Profilierungsstation und/oder vor der Biegestation erwärmt wird. Hierdurch wird die Umformgrenze des Materials des Bleches thermisch beeinflusst und die Umformung kann mit geringeren Kräften ausgeführt werden. Auch ist es denkbar, die Erwärmung zur gezielten Einstellung von Gefügeausbildungen des herzustellenden Profils auszunutzen, etwa indem der Erwärmung vor der Umformung eine entsprechende Abkühlung nach der Umformung nachgeschaltet wird, die eine gewünschte Gefügeänderung hervorruft. A further improvement in the deformation of the sheet metal of the profile to be produced can be achieved by heating the profile to be produced in front of the profiling station and / or in front of the bending station. As a result, the deformation limit of the material of the sheet is thermally influenced and the deformation can be carried out with lower forces. It is also conceivable to utilize the heating for the targeted adjustment of the structure of the profile to be produced, for example in that the heating before the deformation is followed by a corresponding cooling after the deformation, which causes a desired change in the structure.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Werkzeuganordnung an einer Biegemaschine zur Herstellung von gebogenen Profilen aus Blech, insbesondere Leichtbauprofilen, auf einer Biegemaschine, aufweisend eine Profilierungsstation und eine in Durchlaufrichtung des herzustellenden Profils nachfolgende Biegestation. Eine derartige Werkzeuganordnung wird dadurch weiter entwickelt, dass vor der Profilierungsstation eine Spanneinheit angeordnet ist, die im Zusammenwirken mit einer Spanneinrichtung an der Biegestation Zug- und/oder Druckspannungen und/oder Torsionsspannungen auf das zu profilierende Blech bis zum Ende der Biegestation aufbringt, die Profilierungsstation das zu profilierende Blech vor- oder endprofiliert, wobei die Profilierungsstation direkt vor der Biegestation angeordnet ist, und in der Biegestation die Biegewerkzeuge das zu profilierende Blech biegen und bei Bedarf ggf. die Querschnittsform des profilierten Bauteils fertig umformen. Die Vorteile und Eigenschaften der Aufbringung von Zug- und/oder Druckspannungen und/oder Torsionsspannungen im Bereich der Profilierungsstation und der Biegestation ist schon zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren erläutert worden, worauf hinsichtlich der Werkzeuganordnung voll inhaltlich Bezug genommen wird.The invention further relates to a tool arrangement on a bending machine for producing bent profiles from sheet metal, in particular lightweight profiles, on a bending machine, having a profiling station and a bending station following in the direction of passage of the profile to be produced. Such a tool arrangement is further developed in that a clamping unit is arranged in front of the profiling station which, in cooperation with a clamping device at the bending station, applies tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses to the sheet metal to be profiled up to the end of the bending station, the profiling station the sheet to be profiled is pre-profiled or end-profiled, the profiling station being arranged directly in front of the bending station, and the bending tools in the bending station to bend the sheet to be profiled and, if necessary, to finish forming the cross-sectional shape of the profiled component. The advantages and properties of the application of tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses in the area of the profiling station and the bending station have already been explained for the method described above, to which reference is made in full with regard to the tool arrangement.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Spanneinheit parallel zur Längsachse des profilierten Blechs und seitlich dazu beweglich ausgebildet ist. Hierdurch können unterschiedlichste Spannungen durch entsprechende Relativverlagerung der Spanneinheit relativ zur Durchlaufrichtung des Bleches durch Profilierungsstation und Biegestation erzeugt werden, wodurch die Umformung des Bleches in Profilierungsstation und Biegestation vorteilhaft beeinflusst werden kann.It is particularly advantageous if the clamping unit is designed to be parallel to the longitudinal axis of the profiled sheet metal and to be movable laterally to it. As a result, a wide variety of tensions can be generated by corresponding relative displacement of the clamping unit relative to the direction of passage of the sheet through the profiling station and bending station, whereby the deformation of the sheet in the profiling station and bending station can be advantageously influenced.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn an der Biegestation, vorzugsweise am Auslaufbereich der Biegestation, eine insbesondere backenartige Spanneinrichtung angeordnet ist, die mit der Spanneinheit zusammen wirkt und das zu profilierende und zu biegende Blech zusammen mit der Spanneinheit vorspannt. Durch die Klemmung des Bleches in der backenartigen Spanneinrichtung und gleichzeitig in der Spanneinheit kann das zu profilierende und zu biegende Blech in einen konstant aufgeprägten Spannungszustand gebracht werden, der während der gesamten Bearbeitung in der Profilierungsstation und Biegestation aufrecht erhalten bleibt und die jeweilige Spannung aufgrund der Einwirkung der Profilierungswerkzeuge und der Biegewerkzeuge überlagert. Hierzu kann die backenartige Spanneinrichtung so angeordnet werden, dass sie mit der Biegeeinrichtung synchron rotiert, wenn die z.B. rollenartigen Biegewerkzeuge verschwenkt werden bzw. das herzustellende Profil gegenüber diesen Biegewerkzeugen gebogen werden. Die Art der Spannung und deren Maß hängt dabei von dem jeweiligen Zusammenwirken von Spanneinheit und Spanneinrichtung ab, also etwa beim Aufbringen von Zugspannungen von dem Maß der Kraftausübung der Spanneinheit auf das Blech gegenüber der relativ zur Biegerolle ortsfesten Spanneinrichtung.It is also advantageous if an in particular jaw-like clamping device is arranged at the bending station, preferably at the outlet area of the bending station, which works together with the clamping unit and pretensions the sheet to be profiled and bent together with the clamping unit. By clamping the sheet in the jaw-like clamping device and at the same time in the clamping unit, the sheet to be profiled and bent can be brought into a constant state of tension, which is maintained during the entire processing in the profiling station and bending station and the respective tension due to the action the profiling tools and the bending tools superimposed. For this purpose, the jaw-like clamping device can be arranged in such a way that it rotates synchronously with the bending device when the roller-like bending tools, for example, are pivoted or the profile to be produced is bent in relation to these bending tools. The type of tension and its degree depends on the interaction between the tensioning unit and tensioning device, i.e. when tension is applied, for example, on the amount of force exerted by the tensioning unit on the sheet metal compared to the tensioning device that is stationary relative to the bending roller.

Ebenfalls ist es denkbar, dass die Profilierungswerkzeuge der Profilierungsstation seitlich zur Durchlaufrichtung des zu profilierenden Blechs verstellbar sind, wodurch auch Profile mit variabler Wandstärke und/oder variablem Profilverlauf herstellbar sind. Dadurch können die Profilierungswerkzeuge der Profilierungsstation während des Durchlauf des zu profilierenden Bleches jeweils derart beeinflusst werden, dass sich das jeweilige Profil des Bleches verändert und dadurch sowohl die Wandstärke als auch der Profilverlauf beeinflussbar werden. Hierdurch können insbesondere komplexe, in ihrer Längsrichtung veränderliche oder gradierte Profile hergestellt werden.It is also conceivable that the profiling tools of the profiling station laterally to The flow direction of the sheet to be profiled are adjustable, whereby profiles with variable wall thickness and / or variable profile course can also be produced. As a result, the profiling tools of the profiling station can be influenced during the passage of the sheet to be profiled in such a way that the respective profile of the sheet changes and, as a result, both the wall thickness and the profile can be influenced. In this way, complex profiles, variable or graded in their longitudinal direction, can be produced in particular.

Weiterhin kann die Biegestation Biegevorrichtungen zum Rotationszugbiegen und/oder zum Drei-Rollen-Biegen aufweisen, die je nach Art der Biegung des Profils vorteilhaft für die Umformung sein können. Auch Kombinationen derartiger Biegevorrichtungen sind denkbar.Furthermore, the bending station can have bending devices for rotary tension bending and / or for three-roller bending, which, depending on the type of bending of the profile, can be advantageous for the reshaping. Combinations of such bending devices are also conceivable.

Neben der Herstellung von offenen dünnwandigen Profilen ist es auch denkbar, geschlossene Profile oder Profile mit komplexen Querschnitten mit der erfindungsgemäßen Werkzeuganordnung herzustellen. Hierzu können zur Stützung von komplexen Profilen und Hohlprofilen, insbesondere Rohren, Dorne in das herzustellende Profil in den Bereich der Profilierungsstation und/oder Biegestation eingebracht werden, durch die Umformung des Profils und dessen Abstützung bei der Umformung verbessert werden.In addition to the production of open, thin-walled profiles, it is also conceivable to produce closed profiles or profiles with complex cross-sections with the tool arrangement according to the invention. For this purpose, to support complex profiles and hollow profiles, in particular tubes, mandrels can be introduced into the profile to be produced in the area of the profiling station and / or bending station, improving the deformation of the profile and its support during the deformation.

Ebenfalls ist es denkbar, eine Beschnittstation am Auslauf der Biegestation anzuordnen, die ein Beschneiden, insbesondere ein Ablängen des hergestellten Profils auf Fertigmaß erlaubt.It is also conceivable to arrange a trimming station at the outlet of the bending station, which allows trimming, in particular cutting to length, of the profile produced to the finished size.

Für komplexere, räumlich gebogene Profile ist es denkbar, eine Anzahl derartiger Werkzeuganordnungen für das Mehrebenen-Biegen der herzustellenden Profile auf Mehrebenen-Biegemaschinen vorzusehen, wobei jede der Werkzeuganordnungen für eine der Biegerichtungen zuständig ist.For more complex, spatially curved profiles, it is conceivable to provide a number of such tool assemblies for multi-level bending of the profiles to be produced on multi-level bending machines, each of the tool assemblies being responsible for one of the bending directions.

Umformtechnisch ist es weiterhin von Vorteil, wenn vor der Profilierungsstation und/oder vor der Biegestation Erwärmungsvorrichtungen, insbesondere induktive Erwärmungsvorrichtungen mit vorzugsweise gekühlten Rollen, angeordnet sind, mit denen das umzuformende Profil zusätzlich aufgeheizt werden kann. Durch die Erwärmung kann das Umformverhalten insbesondere problematisch umformbarer Werkstoffe entscheidend verbessert oder eine Umformung überhaupt erst ermöglicht werden.In terms of forming technology, it is also advantageous if heating devices, in particular inductive heating devices with preferably cooled rollers, are arranged in front of the profiling station and / or in front of the bending station, with which the profile to be formed can be additionally heated. As a result of the heating, the deformation behavior, in particular of problematic deformable materials, can be decisively improved or deformation can be made possible in the first place.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeuganordnung zeigt die Zeichnung.A particularly preferred embodiment of the tool arrangement according to the invention is shown in the drawing.

Es zeigen:

1 - eine schematische Darstellung des grundsätzlichen Aufbaus der erfindungsgemäßen Werkzeuganordnung an einer handelsüblichen CNC-Biegemaschine,
2 - erster Schritt einer Abfolge der Profilierung und des Biegens in der Werkzeuganordnung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Profilierung des herzustellenden Profils,
3 - zweiter Schritt einer Abfolge der Profilierung und des Biegens in der Werkzeuganordnung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Biegung des herzustellenden Profils,
4 - Profilierung und Biegen eines weiteren Abschnitts des Bleches in der Werkzeuganordnung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Rückstellung der Biegerolle,
5 - Darstellung der Umformstufen bei der Herstellung des herzustellenden Profils gemäß des Ablaufs in den 2 bis 4,
6 - Kalibrierung des Profilquerschnitts in der Biegestufe,
7 - eine schematische Darstellung einer Abwandlung der erfindungsgemäßen Werkzeuganordnung gemäß 1 zum Biegeprofilieren von längsverschweißten Rohren,
8 - schematische Darstellung der Biegeprofilierung eines längsverschweißten Rohres gemäß 7 mit innerem Dorngegenhalter.

Show it:

1 - a schematic representation of the basic structure of the tool arrangement according to the invention on a commercially available CNC bending machine,
2 - First step of a sequence of profiling and bending in the tool arrangement according to the method according to the invention with profiling of the profile to be produced,
3 - Second step of a sequence of profiling and bending in the tool arrangement according to the method according to the invention with bending of the profile to be produced,
4th - Profiling and bending of a further section of the sheet in the tool arrangement according to the method according to the invention after resetting the bending roller,
5 - Representation of the forming steps in the production of the profile to be produced according to the sequence in 2 to 4th ,
6th - calibration of the profile cross-section in the bending stage,
7th - a schematic representation of a modification of the tool arrangement according to the invention according to FIG 1 for bending profiles of longitudinally welded pipes,
8th - Schematic representation of the bending profile of a longitudinally welded pipe according to 7th with internal mandrel counter holder.

In der 1 ist eine schematische Darstellung des grundsätzlichen Aufbaus der erfindungsgemäßen Werkzeuganordnung 18 an einer handelsüblichen CNC-Biegemaschine 19 zu erkennen, bei der ein von einem Coil 1 abgewickeltes Blech in einer Profilierungsstation 4 zu einem Blechquerschnitt 5 profiliert und in einer Biegestation 21 mit einer Biegerolle 9 anschließend an die Profilierungsstation 4 gebogen wird. Die Biegestation 21 weist hierfür eine Biegerolle 9 auf, die um eine Drehachse 16 herum verschwenkt werden kann. Die Biegestation 21 ist hierbei üblicher Bestandteil einer herkömmlichen Biegemaschine mit einer CNC-Steuerung zur Durchführung der einzelnen Bewegungen und bedarf nur der nachstehend aufgeführten Modifikationen, um die Kombination der Bearbeitung mittels Profilieren und Biegen zu ermöglichen. Die Biegerolle 9 weist üblicherweise an ihrem Außenumfang eine Profilform auf, die der fertigen Profilform des herzustellenden Profils 10 entspricht und in die sich das vorab in der Profilierungsstation 4 profilierte Blech 5 einlegen kann. Im Bereich der Biegerolle 9 ist angrenzend an die Biegerolle 9 ein Gegenhalter 6 angeordnet, der mit der Biegerolle 9 einen entsprechend dem Querschnitt des herzustellenden Profils 10 geformten Kanal für den Durchlauf des profilierten Blechs 5 aufweist und zusammen mit der Profilform der Biegerolle 9 dazu genutzt werden kann, die Profilierung des profilierten Bleches 5 noch einmal zu kalibrieren und nachzubearbeiten. Die äußere Profilform der Biegerolle 9 und die Profilform des Gegenhalters 6 bilden dafür eine Art Kalibrierungskanal, durch den das profilierte Blech 5 bei der Biegung mittels der Biegerolle 9 hindurch gezogen wird. Ebenfalls kann im Bereich der Biegerolle 9 ein an sich bekannter Faltenglätter 11 angeordnet werden, der eine Faltenbildung des profilierten Bleches 5 zusätzlich verhindern soll.In the 1 is a schematic representation of the basic structure of the tool assembly according to the invention 18th on a commercially available CNC bending machine 19th to recognize at the one of a coil 1 unwound sheet metal in a profiling station 4th to a sheet metal cross-section 5 profiled and in a bending station 21 with a bending roller 9 then to the profiling station 4th is bent. The bending station 21 has a bending roller for this 9 on that around an axis of rotation 16 can be pivoted around. The bending station 21 is a common component of a conventional bending machine with a CNC control to carry out the individual movements and only requires the modifications listed below to enable the combination of processing by means of profiling and bending. The bending roll 9 usually has a profile shape on its outer circumference, that of the finished profile shape of the profile to be produced 10 corresponds and in which this is in advance in the profiling station 4th profiled sheet metal 5 can insert. In the area of the bending roll 9 is adjacent to the bending roller 9 a counterholder 6th arranged, the one with the bending roller 9 one corresponding to the cross-section of the profile to be produced 10 shaped channel for the passage of the profiled sheet 5 has and together with the profile shape of the bending roller 9 can be used to profile the profiled sheet metal 5 to calibrate and rework again. The outer profile shape of the bending roller 9 and the profile shape of the counter holder 6th form a kind of calibration channel through which the profiled sheet metal 5 when bending by means of the bending roller 9 is pulled through. Can also be used in the area of the bending roller 9 a well-known wrinkle smoother 11 be arranged, the formation of wrinkles in the profiled sheet 5 should also prevent.

Die Profilierungsstation 4 kann entweder eine Walzprofiliereinheit oder ein Werkzeugelement zum Gleitziehbiegen aufweisen, deren Profilierungswerkzeuge fest oder auch verstellbar angeordnet sind und dadurch die erzeugte Profilquerschnittsform auch entlang der Länge veränderlich herstellbar machen. Derartige Profilierungswerkzeuge sind grundsätzlich bekannt.The profiling station 4th can either have a roll profiling unit or a tool element for slide bending, the profiling tools of which are fixed or also adjustable and thus make the profile cross-sectional shape produced variable along its length. Profiling tools of this type are known in principle.

Von wesentlichem Vorteil ist es, dass bei der erfindungsgemäßen Werkzeuganordnung 18 eine Vorspannung auf das zu profilierende Blech 2 aufgebracht werden kann, durch die die Umformung sowohl in der Profilierungsstation 4 als auch in der Biegestation 21 vereinfacht werden kann. Hierzu ist vor der Profilierungsstation 4 eine Spanneinheit 3 verschiebbar auf eine Führungsbett 15 der Biegemaschine 19 angeordnet, die das von dem Coil 1 abgewickelte Blech 2 umgreifen und mit nicht näher dargestellten Klemmeinrichtungen klemmen kann. Über die Spanneinheit 3 wird das Blech 2 gespannt und positioniert. Die Spanneinheit 3 kann dabei synchron mit dem Vorschub des abgewickelten Bleches 2 in Vorschubrichtung 13 bewegt werden, so dass die Spanneinheit 3 dem Vorschub des vom Coil 1 abgewickelten Blechs 2 folgt und beim Biegen in Profillängsachse mitfährt und die Spannungsüberlagerung aufrecht hält. An der Spanneinheit 3 kann ebenfalls eine Torsionseinheit 22 angeordnet werden, mit der durch Verdrehen der Torsionseinheit 22 etwa um die Vorschubrichtung 13 Torsionsspannungen in das abgewickelte Blech 2 eingebracht werden können.It is of major advantage that in the tool arrangement according to the invention 18th a preload on the sheet to be profiled 2 can be applied through the forming both in the profiling station 4th as well as in the bending station 21 can be simplified. This is in front of the profiling station 4th a clamping unit 3 movable on a guide bed 15th the bending machine 19th arranged by the coil 1 unwound sheet metal 2 can reach around and clamp with clamping devices not shown in detail. About the clamping unit 3 becomes the sheet metal 2 tense and positioned. The clamping unit 3 can be synchronized with the advance of the unwound sheet 2 in the feed direction 13th be moved so that the clamping unit 3 the advance of the coil 1 unwound sheet metal 2 follows and moves along with the bending in the longitudinal axis of the profile and maintains the superimposition of stress. On the clamping unit 3 can also be a torsion unit 22nd be arranged by turning the torsion unit 22nd about the direction of feed 13th Torsional stresses in the unwound sheet 2 can be introduced.

Die Spanneinheit 3 wirkt dabei zur Erzeugung der Spannungen mit einer Spanneinrichtung 7 zusammen, die an der Biegerolle 9 festgelegt ist und mit der Schwenkbewegung der Biegerolle 9 um die Schwenkachse 16 ebenfalls mit verschwenkt wird. Die Spanneinrichtung 7 ist dabei backenartig ausgebildet und kann auf einer Führung 20 auf die Biegerolle 9 zu und von der Biegerolle 9 weg gefahren werden. Dabei kann beim Zufahren der Spanneinrichtung 7 ein zwischen Biegerolle 9 und Spanneinrichtung 7 befindlicher Endabschnitt des gebogenen Profils 10 an der Biegerolle 9 geklemmt werden, wozu die Spanneinrichtung 7 ähnlich profiliert wie der Gegenhalter 6 ausgebildet sein kann. Es ist aber auch denkbar, die Spanneinrichtung 7 nicht profiliert auszubilden, z.B. flach oder auch gerundet.The clamping unit 3 acts to generate the tensions with a tensioning device 7th together that on the bending roll 9 is set and with the pivoting movement of the bending roller 9 around the pivot axis 16 is also pivoted with. The clamping device 7th is designed like a jaw and can be on a guide 20th on the bending roll 9 to and from the bending roll 9 to be driven away. In this case, when the clamping device is closed 7th one between bending roll 9 and clamping device 7th located end portion of the curved profile 10 on the bending roll 9 be clamped, including the clamping device 7th profiled similar to the counter holder 6th can be formed. But it is also conceivable to use the clamping device 7th not to be profiled, for example flat or rounded.

Zwischen Spanneinheit 3 und Spanneinrichtung 7 kann nun das durch die Profilierungsstation 4 und die Biegestation 21 durchtretende Blech mit Zug- und/oder Druckspannungen und/oder Torsionsspannungen belastet werden. Zur Erzeugung von Zugspannungen in dem Blech 2 kann die Spanneinheit 3 etwa entgegen der Vorschubrichtung 13 des von dem Coil 1 abgewickelten Bleches 2 von einer Antriebseinheit 14 bewegt werden und dadurch an dem Blech 1 ziehen, das im Bereich der Biegestation 21 von der Spanneinrichtung 7 an der Biegerolle 9 geklemmt festgelegt ist. Druckspannungen können dadurch in das Blech 2 eingebracht werden, indem die Spanneinheit 3 das Blech 2 zusätzlich in Richtung auf die Profilierungsstation 4 drückt. Torsionsspannungen in dem Blech 2 lassen sich, wie in der 1 nicht näher angegeben, dadurch erzeugen, dass die Spanneinheit 3 gegenüber der Vorschubrichtung des Bleches 2 verdreht wird. Diese durch die Spanneinheit 3 in Zusammenwirken mit der Spanneinrichtung 7 zusätzlich in das umzuformende Blech 2 eingebrachten Spannungen wirken dabei über die ganze Länge zwischen Spanneinheit 3 und Spanneinrichtung 7 auf das zu profilierende und zu biegende Blech 2 und damit neben dem Bereich der Profilierungsstation 4 auch im Bereich der Biegestation 21. Diese zusätzlich in das umzuformende Blech 2 eingebrachten Spannungen wirken hierbei positiv auf das Umformverhalten des Bleches 2 in der Profilierungsstation 4 und in der Biegestation 21 und vereinfachen dadurch die jeweilige Umformung.Between the clamping unit 3 and clamping device 7th can now do this through the profiling station 4th and the bending station 21 penetrating sheet metal are loaded with tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses. To generate tensile stresses in the sheet 2 can the clamping unit 3 roughly opposite to the feed direction 13th of the coil 1 unwound sheet metal 2 from a drive unit 14th are moved and thereby on the sheet 1 pull that in the area of the bending station 21 from the clamping device 7th on the bending roll 9 clamped is set. This can cause compressive stresses in the sheet metal 2 be introduced by the clamping unit 3 the sheet 2 additionally in the direction of the profiling station 4th presses. Torsional stresses in the sheet 2 can be, as in the 1 not specified, produce by the fact that the clamping unit 3 opposite to the feed direction of the sheet 2 is twisted. This through the clamping unit 3 in cooperation with the clamping device 7th additionally in the sheet to be formed 2 The stresses introduced act over the entire length between the clamping unit 3 and clamping device 7th on the sheet to be profiled and bent 2 and thus next to the area of the profiling station 4th also in the area of the bending station 21 . This also in the sheet to be formed 2 The stresses introduced have a positive effect on the deformation behavior of the sheet 2 in the profiling station 4th and in the bending station 21 and thereby simplify the respective forming.

Zunächst wird das Blech 2 bereitgestellt. Hierzu wird entweder, wie nicht dargestellt, ein Blechstreifen definierter Länge zugeführt oder ein entsprechendes Stück Blechband von einem Coil 1 abgewickelt. Das Blech 2 wird von der Spanneinheit 3 gespannt und in der erforderlichen Länge abgewickelt. Durch die Spanneinheit 3 und die Spanneinrichtung 7 können dann wie beschrieben die Zug-/Druckspannungenals auch Torsionsspannungen in den Umformprozess eingebracht werden. Durch eine Profilierungsstation 4 wird die gewünschte Profilgeometrie des profilierten Blechs 5 entweder vorprofiliert oder auch gleich fertig profiliert. Hierbei kann ein Vorformen oder Ausformen des profilierten Blechs 5 durch eine nicht weiter erkennbare vorgeschaltete Walzprofiliereinheit und/oder durch ein Werkzeugelement zum Gleitziehbiegen erfolgen. Die etwa als Walzrollen ausgebildeten Profilierungswerkzeuge der Walzprofiliereinheit können dabei auch seitlich verstellt werden, so das auch profilierte Bleche 5 mit variablen Wandstärken oder variablem Profilverlauf hergestellt werden können. Auch eine mehrstufige Walzprofilierung oder Kombination mit einem Gleitziehbiegen durch hintereinanderschalten von mehreren Profilierungsstationen 4 ist ebenfalls denkbar. Enge Radien und Geometrieabweichungen des in der Profilierungsstation 4 profilierten Blechs 5 können dann in der Biegestation 21 mittels des Gegenhalters nachkalibriert werden. In der nachfolgenden Profilbiegestufe finden dann in der Biegestation 21 zwei Prozessschritte gleichzeitig statt. Das vorgeformte profilierten Blech 5 wird gebogen und gleichzeitig kann die Querschnittsform während des Profilbiegeprozesses in dem Biegewerkzeug, hier der Biegerolle 9, fertig umgeformt werden. Dies kann in der Biegestation 21 sowohl durch Werkzeuge zum Rotationszugbiegen wie mittels der Biegerolle 9 als auch durch ein nicht abgebildetes Drei-Rollen-Biegen erfolgen.First is the sheet metal 2 provided. For this purpose, either a sheet metal strip of a defined length, as not shown, or a corresponding piece of sheet metal strip from a coil 1 settled. The sheet 2 is from the chuck 3 stretched and unrolled in the required length. Through the clamping unit 3 and the clamping device 7th the tensile / compressive stresses as well as torsional stresses can then be introduced into the forming process as described. By a profiling station 4th becomes the desired profile geometry of the profiled sheet 5 either pre-profiled or pre-profiled. Here, a preforming or shaping of the profiled sheet metal can be used 5 be done by an upstream roll forming unit and / or by a tool element for slide bending. The profiling tools of the roll profiling unit, which are designed as rolling rollers, can also be adjusted laterally, as can profiled sheets 5 can be produced with variable wall thicknesses or a variable profile course. Also a multi-stage roll profiling or a combination with slide bending by connecting several profiling stations one after the other 4th is also conceivable. Tight radii and geometrical deviations in the profiling station 4th profiled sheet metal 5 can then in the bending station 21 by means of the counter holder be recalibrated. The bending station then takes place in the subsequent profile bending stage 21 two process steps take place at the same time. The preformed profiled sheet metal 5 is bent and at the same time the cross-sectional shape can be created during the profile bending process in the bending tool, here the bending roller 9 , ready to be formed. This can be done in the bending station 21 both by means of tools for rotary pull bending as well as by means of the bending roller 9 as well as by a three-roller bending (not shown).

In den 2 bis 4 ist in aufeinanderfolgenden Schritten eine Abfolge der Profilierung und des Biegens eines ebenen Bleches 2 in der Werkzeuganordnung 18 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Profilierung des herzustellenden Profils 10 in der Profilierungsstation 4 und Biegen in der Biegestation 21 abgebildet. Die 2 zeigt den Zustand des ebenen Bleches 2 nach dem Durchlaufen der Profilierungsstation 4, bei der das Blech 2 hier als ein Beispiel etwa dachförmig zu dem profilierten Blech 5 vorprofiliert wird. Das Ende dieses vorprofilierten Blechs 5 tritt in der 2 gerade in den Bereich der Biegestation 21 ein und wird durch die Spanneinrichtung 7 an der Biegerolle 9 geklemmt. In der 3 hat sich die Biegerolle 9 mit dem daran geklemmten profilierten Blech 5 um ca. 90° gedreht und das vorher profilierte, aber gerade profilierte Blech 5 etwa halbkreisförmig zu dem gebogenen Profil 10 gebogen. Während des Biegens rotiert die Spanneinrichtung 7 mit der Biegerolle 9 mit, so dass die Spannungsüberlagerung zwischen Spanneinheit 3 und Spanneinrichtung 7 über den gesamten Biegeprozess aufrecht gehalten wird. Die Biegerolle 9 bildet hierbei die innere Kontur des gebogenen Profils 10 ab. Die Biegerolle 9 dient als Stütze und formgebendes Element beim Umformen des Profils 10. Durch die Kombination mit der Spannungsüberlagerung und dem Gegenhalter 6 kann das gebogene Profil 10 in der Biegestation 21 auch kalibriert werden.In the 2 to 4th is a sequence of profiling and bending a flat sheet in successive steps 2 in the tool arrangement 18th according to the method according to the invention with profiling of the profile to be produced 10 in the profiling station 4th and bending in the bending station 21 pictured. The 2 shows the condition of the flat sheet 2 after passing through the profiling station 4th where the sheet metal 2 here as an example roughly roof-shaped to the profiled sheet metal 5 is pre-profiled. The end of this pre-profiled sheet 5 occurs in the 2 straight into the bending station area 21 one and is through the clamping device 7th on the bending roll 9 clamped. In the 3 has the bending role 9 with the profiled sheet metal clamped to it 5 rotated by approx. 90 ° and the previously profiled, but straight profiled sheet 5 roughly semicircular to the curved profile 10 bent. The clamping device rotates during bending 7th with the bending roller 9 with so that the stress superposition between clamping unit 3 and clamping device 7th is maintained over the entire bending process. The bending roll 9 forms the inner contour of the curved profile 10 from. The bending roll 9 serves as a support and shaping element when forming the profile 10 . Through the combination with the stress superposition and the counter holder 6th can the curved profile 10 in the bending station 21 also be calibrated.

In der 4 ist das Profilieren und Biegen eines weiteren Abschnitts des ebenen Bleches 2 zu erkennen, nachdem sich die Biegerolle 9 wieder in ihre Ausgangslage zurück gedreht hat und ein nachfolgender Abschnitt des ebenen Bleches 2 profiliert wurde und nun als profiliertes Blech 5 zum Biegen an der Biegerolle 9 anliegt. Der vorher gemäß 3 profilierte und gebogene Abschnitt des herzustellenden Profils 10 steht über die Biegerolle 9 heraus und kann etwa mittels einer Beschnitteinheit 8 mit einem Messer oder dgl. abgetrennt werden.In the 4th is the profiling and bending of another section of the flat sheet 2 to be recognized after the bending roll 9 has turned back to its original position and a subsequent section of the flat sheet 2 was profiled and now as profiled sheet metal 5 for bending on the bending roller 9 is applied. The previously according to 3 profiled and curved section of the profile to be produced 10 stands over the bending roll 9 out and can for example by means of a trimming unit 8th be cut off with a knife or the like.

In den 3 und 4 sind schematisch vor der Profilierungsstation 4 und der Biegestation 21 Erwärmungseinrichtungen 12 angedeutet, etwa induktive oder konduktive Erwärmungseinrichtungen 12, mit denen das ebene Blech 2 vor der Profilierungsstation 4 und oder das profilierte Blech 5 vor der Biegestation 21 gezielt erwärmt werden kann, wodurch der Profilierungsvorgang bzw. der Biegevorgang durch das Herabsetzen der Umformspannung vereinfacht werden kann und die Rückfederung minimiert wird.In the 3 and 4th are schematically in front of the profiling station 4th and the bending station 21 Heating devices 12th indicated, such as inductive or conductive heating devices 12th with which the flat sheet 2 in front of the profiling station 4th and or the profiled sheet metal 5 in front of the bending station 21 can be heated in a targeted manner, whereby the profiling process or the bending process can be simplified by reducing the forming voltage and the springback is minimized.

Die Prozessabfolge des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich etwa wie folgt zusammen fassen:

1. Zufahren der Spanneinrichtung 7 und Spannen des vorderen Teils des profilierten Blechs 5 zwischen Biegerolle 9 und Spanneinrichtung 7.
2. Öffnen der Spanneinheit 3 und Positionierung der Spanneinheit 3.
3. Spannen des hinteren Teils des ebenen Blechs 2 und Aufbringung der Spannungsüberlagerung durch die Spanneinheit 3.
4. Umformprozess: Dabei wird die Biegerolle 9 um einen vorgegebenen Wert und die Drehachse 16 verdreht, wobei die Spanneinheit 3 mit fährt und die Spannung aufrecht hält. Während des Umformprozesses wird der mittlere Teil des ebenen Blechs 2 in einer oder mehreren Stufen in der Profilierungsstation 4 profiliert und das profilierte Blech 5 in der Biegestation 21 kalibriert und gebogen.
5. Öffnen der Spanneinrichtung 7 und das Zurückfahren der Biegerolle 9 in die Ausgangsposition. Beim Öffnen der Spanneinrichtung 7 wird die Spannungsüberlagerung gelöst.
6. Wiederholung von Schritt 1: Zufahren der Spanneinrichtung 7 und Spannen des vorderen Teils des profilierten Blechs 5 zwischen Biegerolle 9 und Spanneinrichtung 7. Allerdings wird jetzt beim Schließen der Spanneinrichtung 7 der bereits gebogene Teil des Profils 10 durch die Beschnitteinheit 8 abgetrennt.
7. Wiederholung ab 2.

The process sequence of the method according to the invention can be summarized as follows:

1. Closing the clamping device 7th and tensioning the front part of the profiled sheet metal 5 between bending roll 9 and clamping device 7th .
2. Open the clamping unit 3 and positioning of the clamping unit 3 .
3. Clamping the rear part of the flat sheet 2 and applying the tension superposition by the tensioning unit 3 .
4. Forming process: This involves the bending roll 9 around a specified value and the axis of rotation 16 twisted, with the clamping unit 3 drives with and maintains the tension. During the forming process, the middle part of the flat sheet becomes 2 in one or more stages in the profiling station 4th profiled and the profiled sheet metal 5 in the bending station 21 calibrated and bent.
5. Open the clamping device 7th and the retraction of the bending roller 9 in the starting position. When opening the clamping device 7th the stress superposition is resolved.
6. Repeat step 1 : Closing the clamping device 7th and tensioning the front part of the profiled sheet metal 5 between bending roll 9 and clamping device 7th . However, now when closing the clamping device 7th the already bent part of the profile 10 through the trimming unit 8th severed.
7th repetition from 2.

Die wichtigsten Funktionen der Werkzeuganordnung 18 und des Verfahrens sind:

• Vorrichtung zur Aufnahme eines Coil 1 als Bandmaterial für eine CNC-Biegemaschine
• Spanneinheit 3 zum Abwickeln des ebenen Blechs 2, Positionieren des ebenen Blechs 2, sowie zur Zug-/Druck- und/oder Torsionsüberlagerung
• Werkzeugelemente in der Profilierungsstation 4 zum Umformen der Profilgeometrie durch Walzprofilieren/Gleitziehbiegen
• Werkzeugelemente 9 in der Biegestation 21 zum Biegen der Profilgeometrie durch Rotationszugbiegen oder Drei-Rollen-Schubbiegen
• Bereitstellen der Funktion zum Beschneiden 8 des hergestellten Profils innerhalb des Werkzeuganordnung 18
• Bereitstellen einer integrierten Werkzeuglösung der Werkzeugelemente 4, 21 zu einem Gesamtwerkzeug

The most important functions of the tool arrangement 18th and the procedure are:

• Device for holding a coil 1 as strip material for a CNC bending machine
• Clamping unit 3 for unwinding the flat sheet 2 , Positioning the flat sheet 2 , as well as for tension / compression and / or torsion superposition
• Tool elements in the profiling station 4th for reshaping the profile geometry by roll forming / slide bending
• Tool elements 9 in the bending station 21 for bending the profile geometry by rotary pull bending or three-roller push bending
• Providing the function for trimming 8th of the produced profile within the tool assembly 18th
• Provision of an integrated tool solution for the tool elements 4th , 21 to a complete tool

Als weitere Variationen des Verfahrens sind denkbar:

• Das Ausgangsmaterial zum Profilieren/Biegen kann ein Blechstreifen 2 von einem Coil 1, ein Blechstreifen 2 definierter Länge oder ein schon profilierter Blechstreifen 2 sein.
• Die Wandstärke des profilierten und gebogenen Blechs 10 kann sowohl konstant als auch variabel sein.
• Es können sowohl offene als auch geschlossene Querschnitte profiliert und gebogen werden
• Es ist denkbar, Rohre als Ausgangsmaterial zu profilieren und zu biegen. Dazu wird z.B. ein Blechstreifen 2 zu einem Rohr geformt, verschweißt und anschließend gebogen. Dazu wird die Werkzeuganordnung 18 zwischen der Profilierungsstation 4 und der Biegestation 21 um eine Schweißvorrichtung ergänzt.
• Es ist denkbar, auch bereits profilierte Querschnitte weiter umzuformen (z.B.

Further variations of the process are conceivable:

• The starting material for profiling / bending can be a sheet metal strip 2 from a coil 1 , a sheet of metal 2 defined length or an already profiled sheet metal strip 2 be.
• The wall thickness of the profiled and bent sheet 10 can be both constant and variable.
• Both open and closed cross-sections can be profiled and bent
• It is conceivable to profile and bend pipes as a starting material. A sheet metal strip, for example, is used for this 2 Shaped into a tube, welded and then bent. This is done by the tool arrangement 18th between the profiling station 4th and the bending station 21 supplemented by a welding device.
• It is conceivable to further reshape already profiled cross-sections (e.g.

Rundrohre zu ovalen Rohren) und diese anschließend zu biegen.Round tubes to oval tubes) and then bend them.

In der 5 ist eine Darstellung der Umformstufen bei der Herstellung des herzustellenden Profils 10 gemäß des Ablaufs in den 2 bis 4 zu erkennen, wobei das ebene Blech (Teilfigur unter 1.) zu einem etwa dachförmigen Querschnitt vorprofiliert (Teilfigur unter 2.) und anschließend gebogen (Teilfigur unter 3.) und kalibriert wird. Hierbei kann gemäß 6 die Kalibrierung des Profilquerschnitts in der Biegestufe dazu dienen, die Winkel und vor allem die Radien in den Ecken des vorprofilierten Blechs 5 zu optimieren.In the 5 is a representation of the forming steps in the production of the profile to be produced 10 according to the sequence in the 2 to 4th to recognize, whereby the flat sheet metal (part of the figure under 1.) is pre-profiled to an approximately roof-shaped cross-section (part of the figure under 2.) and then bent (part of the figure under 3.) and calibrated. Here, according to 6th The calibration of the profile cross-section in the bending stage is used to set the angles and especially the radii in the corners of the pre-profiled sheet 5 to optimize.

Die 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Abwandlung der erfindungsgemäßen Werkzeuganordnung gemäß 1 zum Biegeprofilieren von längsverschweißten Rohren, bei dem in der Profilierungsstation 4 ein runder, weitgehend geschlossener Querschnitt des profilierten Bleches 25 hergestellt wird. Der genauere Ablauf dieser Profilierung zum Rohr 25 ist aus der 8 zu entnehmen, in der eine schematische Darstellung der Biegeprofilierung eines längsverschweißten Rohres 28 gemäß 7 mit innerem Dorngegenhalter 26 dargestellt ist. Das profilierte Rohr 25 wird dabei zusätzlich zur Profilierung in der Profilierungsstation 4 durch den Dorngegenhalter 26 so etwa rund oder elliptisch geformt, dass die beiden Kanten des abgewickelten Bleches 2, ggf. etwas voneinander beabstandet, nebeneinander zu liegen kommen und einen Raum 24 für eine Schweißnaht 27 bilden, die durch eine nur schematisch angedeutete Schweißeinrichtung mit einer Schweißelektrode 23 hergestellt wird und damit ein längsnahtverschweißtes Rohr 28 herstellt.The 7th shows a schematic representation of a modification of the tool arrangement according to the invention according to FIG 1 for bending profiling of longitudinally welded pipes, with the one in the profiling station 4th a round, largely closed cross-section of the profiled sheet 25th will be produced. The exact process of this profiling to the pipe 25th is from the 8th can be seen in which a schematic representation of the bending profile of a longitudinally welded pipe 28 according to 7th with internal mandrel counter holder 26th is shown. The profiled pipe 25th is in addition to the profiling in the profiling station 4th through the mandrel counter holder 26th so roughly round or elliptical in shape that the two edges of the unfolded sheet metal 2 , possibly a little apart, come to lie next to each other and create a room 24 for a weld 27 form, which by a only schematically indicated welding device with a welding electrode 23 is produced and thus a longitudinally welded pipe 28 manufactures.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1 -1 -: CoilCoil
2 -2 -: abgehaspeltes umzuformendes Blechunwound sheet to be formed
3 -3 -: SpanneinheitClamping unit
4 -4 -: ProfilierungsstationProfiling station
5 -5 -: profiliertes Blechprofiled sheet metal
6 -6 -: GegenhalterCounterholder
7 -7 -: backenartige Spanneinrichtungjaw-like clamping device
8 -8th -: BeschnitteinheitTrimming unit
9 -9 -: BiegerolleBending roll
10 -10 -: profiliertes und gebogenes Blechprofiled and bent sheet metal
11 -11 -: FaltenglätterWrinkle smoother
12 -12 -: ErwärmungseinrichtungHeating device
13 -13 -: Vorschubrichtung BlechSheet feed direction
14 -14 -: Nachstellrichtung SpanneinheitAdjustment direction clamping unit
15 -15 -: FührungsbettGuide bed
16 -16 -: Drehachse BiegerolleAxis of rotation bending roll
17 -17 -: Einstellrichtungen ProfilierungswerkzeugeAdjustment directions for profiling tools
18 -18 -: WerkzeuganordnungTool arrangement
19 -19 -: BiegemaschineBending machine
20 -20 -: Führung SpanneinrichtungGuide clamping device
21 -21 -: BiegestationBending station
22 -22 -: DreheinrichtungRotating device
23 -23 -: SchweißelektrodeWelding electrode
24 -24 -: Raum für SchweißnahtSpace for weld seam
25 -25 -: profiliertes Rohrprofiled tube
26 -26 -: DorngegenhalterMandrel counter holder
27 -27 -: SchweißnahtWeld
28 -28 -: längsverschweißtes RohrLongitudinally welded pipe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 10225036 A1 [0004]
DE 102005000893 A1 [0004]
DE 102011117769 A1 [0004]

Claims

Method for the production of bent profiles (10) from sheet metal (2), in particular lightweight profiles, on a bending machine (19), with a profiling station (4) and a bending station (21) following in the direction of passage (13) of the profile (10) to be produced, characterized in that tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses between a clamping unit (3) and the bending station (21) are applied to the sheet metal (2, 5) to be profiled and bent in front of the at least one profiling station (4), the sheet to be profiled (2) is pre-profiled or final profiled by profiling tools under the action of the tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses introduced and then the bending tools (9) of the bending station (21) the profiled sheet metal (5) bend.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the clamping unit (3) moves along the longitudinal axis (13) of the sheet to be profiled (2) during bending and the tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses introduced during the profiling and bending of the sheet to be profiled ( 2) holds upright.

Method according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the material of the sheet metal (2) to be profiled is brought into the plastic area only once by the tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses introduced and is reshaped in this plastic state both with regard to the cross section and with regard to the bending geometry .

Method according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the pre- or final profiling of the profile (10) to be produced is carried out in the profiling station (4) by a roll profiling unit and / or by a tool element for slide bending, preferably the pre- or final profiling of the profile (10) to be produced in the profiling station (4) takes place in one or more stages.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the profiled sheet metal (5) is bent during bending in the bending station (21) and at the same time the cross-sectional shape of the profiled sheet metal (5) is completely formed.

Procedure according to Claim 5 , characterized in that the profiled sheet (5) is pressed during bending by means of at least one counter holder (6) against the active elements of the bending station (21), in particular a bending roller (9), with preferably the at least one counter holder (6) for calibration the cross section of the curved profile (10) is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a tensioning device (7) interacts with the tensioning unit (3) at the bending station (21) and, together with the tensioning unit (7), exerts tensile and / or compressive stresses and / or torsional stresses on the applies sheet metal (2) to be formed, for which purpose the clamping device (7) rotates with the bending station (21), in particular the bending roller (9), in particular while the bending of the profiled sheet metal (5) is being carried out.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the profile (10) to be produced is continuously profiled and bent by profiling and bending a longer sheet metal material (2) in sections.

Procedure according to Claim 8 , characterized in that the profile (10) to be produced reaches a bending angle of more than 360 ° in that the bending takes place in a helical manner.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the bending station (21) is controlled in such a way that the profile (10) to be produced has a changing bending radius or sections with a different bending radius after bending.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sheet metal (2, 5) of the profile (10) to be produced is heated in front of the profiling station (4) and / or in front of the bending station (21).

Tool arrangement (18) on a bending machine (19) for the production of bent profiles (10) from sheet metal (2), in particular lightweight profiles, on a bending machine (19), having a profiling station (4) and one in the direction of passage (13) of the profile to be produced (10) subsequent bending station (21), characterized in that a clamping unit (3) is arranged in front of the profiling station (4) which, in cooperation with a clamping device (7) at the bending station (21), generates tensile and / or compressive stresses and / or or applies torsional stresses to the sheet metal to be profiled (2) up to the end of the bending station (21), the profiling station (4) pre-profiling or final profiling the sheet metal (2) to be profiled, the profiling station (4) directly in front of the bending station (21) is arranged, and in the bending station (21) the bending tools (9) bend the sheet metal to be profiled (5).

Tool arrangement (18) according to Claim 12 , characterized in that the tool arrangement (18) is arranged on a conventional profile bending machine (19).

Tool arrangement (18) according to one of the Claims 12 or 13th , characterized in that the clamping unit (3) is designed to be parallel to the longitudinal axis (13) of the profile (10) to be produced and laterally movable thereto.

Tool arrangement (18) according to one of the Claims 12 to 14th , characterized in that an in particular jaw-like clamping device (7) is arranged at the bending station (21), preferably at the outlet area of the bending station (21), which works together with the clamping unit (3) and the profile (2, 5) to be formed with the tensioning unit (3), the tensioning device (7) preferably being pivotably arranged in such a way that it rotates with the bending device (21), in particular the bending roller (9), while the profiled sheet metal (5) is being bent.

Tool arrangement (18) according to one of the Claims 12 to 15th , characterized in that the profiling tools of the profiling station (4) can be adjusted laterally to the direction of passage (13) of the profiled sheet metal (5), whereby profiles with variable wall thickness and / or variable profile can also be produced.

Tool arrangement (18) according to one of the Claims 12 to 16 , characterized in that the bending station (21) has devices for rotary pull bending and / or for three-roller bending.

Tool arrangement (18) according to one of the Claims 12 to 17th , characterized in that to support complex profiles (10) and hollow profiles, in particular tubes, mandrels can be introduced into the profile (10) to be produced in the area of the profiling station (4) and / or bending station (21).

Tool arrangement (18) according to one of the Claims 12 to 18th , characterized in that a trimming station (8) is arranged at the outlet of the bending station (21), which allows trimming, in particular cutting to length, of the profile (10) produced to the finished size.

Tool arrangement (18) according to one of the Claims 12 to 19th , characterized in that a number of such tool assemblies (18) can be provided for the multi-level bending of the profiles (10) to be produced on multi-level bending machines (19).

Tool arrangement (18) according to one of the Claims 12 to 20th , characterized in that heating devices (12), in particular inductive heating devices (12) with preferably cooled rollers, are arranged in front of the profiling station (4) and / or in front of the bending station (21), with which the profile (2, 5) to be formed is additionally can be heated.