DE10225895A1

DE10225895A1 - Rohrbiegevorrichtung

Info

Publication number: DE10225895A1
Application number: DE2002125895
Authority: DE
Inventors: Helmut Weyl; Andreas Pesch; Gregor Jaehnig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2003-06-26

Abstract

Es wird eine Rohrbiegevorrichtung (10) mit einer Biegeform (21) vorgeschlagen, die eine Aussparung (31) aufweist, in die ein zu biegendes Rohr (20) unter Krafteinwirkung gedrückt wird. Die Aussparung (31) ist derart geformt, dass das in die Aussparung (31) gedrückte Rohr (20) die gewünschte in Längsrichtung gebogene Form einnimmt. Das Rohr (20) liegt an der Aussparung (31) beidseitig mit einem Bereich (35) auf oder nahe der neutralen Faser des Rohres (20) an. Der Winkel phi zwischen der Biegeebene und der Tangentialfläche an dem an der Aussparung (31) anliegenden Bereich (35) des Rohres (20) beträgt höchstens 20 DEG , vorzugsweise 8 bis 12 DEG . DOLLAR A Weiterhin wird ein Verfahren zum Biegen eines Rohres (20) mittels einer Rohrbiegevorrichtung (10) vorgeschlagen, die eine Biegeform (21) mit einer Aussparung (31) aufweist, wobei das zu biegende Rohr (20) zunächst in einen Teilbereich der Aussparung (31) eingelegt wird, und danach das Rohr (20) unter Krafteinwirkung in die Aussparung (31) gedrückt und damit in die gewünschte Form gebogen wird. Das Rohr (20) liegt vor dem Biegen mit einem Bereich (40) in der Aussparung (31) auf, der nach dem Biegen, bezogen auf die Längserstreckung des gebogenen Abschnitts des Rohres (20), mittig liegt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Rohrbiegevorrichtung nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 2 und von einem Verfahren zum Biegen eines Rohres nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Eine derartige Rohrbiegevorrichtung ist beispielsweise in der DT 21 09 783 B2 beschrieben. Die Rohrbiegevorrichtung umfasst eine Biegeform, die eine das gebogene Rohr auf der Bogeninnenseite umfassende, dem Rohrquerschnitt entsprechende Nut aufweist, sowie eine Biegerolle, die eine das zu biegende Rohr auf der Bogenaußenseite umfassende, in ihrer Weite dem Rohrdurchmesser entsprechende Umfangsnut aufweist. Die Umfangsnut der Biegerolle ist keilförmig, der Grund der keilförmigen Umfangsnut ist mit einem Radius von etwa einem Drittel des Rohrdurchmessers abgerundet. Die Tiefe der Umfangsnut entspricht der Hälfte des Rohrdurchmessers. Dadurch ergibt sich ein lichter Umfang des von der Nut der Biegeform und der Nut der Biegerolle umschlossenen Querschnittes, der dem Unfang des zu biegenden Rohres entspricht. Beim Abrollen der Biegerolle auf der Rundung der Biegeform wird das Rohr derart verformt, dass das Rohr während des Biegens mit vollem Umfang in der Nut der Biegeform beziehungsweise der Biegerolle aufliegt. Der Rohrquerschnitt kehrt nach dem Überrollen aus der beim Biegen erzwungenen asymmetrischen Form in die angenäherte Kreisform zurück.

Bei einer derartigen Rohrbiegevorrichtung ist nachteilig, dass der Rohrquerschnitt nach dem Überrollen nur für bestimmte Rohrdurchmesser und Wandstärken in eine Kreisform zurückkehrt. Da das Rohr während des Biegens zudem auf der Biegeform mit großen Bereichen seiner Außenfläche, insbesondere aber in den von der neutralen Faser entfernten Bereichen mit großem Materialfluss aufliegt, erfolgt während des Biegevorgangs eine starke Streckung am Außenradius der Rohrbiegung. Zudem wird durch die Reibung zwischen Rohr und Biegeform beziehungsweise Biegerolle der Materialfluss an Außen- und Innenradius der Rohrbiegung behindert, was Faltenbildung oder Rissbildung zur Folge hat.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Rohrbiegevorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 2 hat demgegenüber den Vorteil, dass besonders kleine Biegeradien erreicht werden können und dass gleichzeitig der Rohrdurchmesser im Bereich der Biegung weitgehend kreisförmig ist. Zudem wird eine Faltenbildung als Folge des Biegevorgangs verhindert.

Hierzu weist die Rohrbiegevorrichtung eine Biegeform auf, die eine Aussparung enthält, in die das zu biegende Rohr unter Krafteinwirkung gedrückt wird. Das in die Aussparung gedrückte Rohr weist die gewünschte entlang seiner Längsrichtung gebogene Form auf. Die Aussparung ist derart geformt, dass das Rohr mit oder nahe seiner neutralen Faser (auf beiden Seiten) an die Aussparung anliegt. Die Tangentialfläche an den mit der Biegeform in Kontakt stehenden Bereich des Rohres steht zur Biegeebene in einem Winkel von höchstens 20 Grad. Unter der Biegeebene ist die Ebene zu verstehen, in der die Verformung des Rohres während des Biegens erfolgt. Damit spannen die Längsachsen der beiden Enden des gebogenen Rohres die Biegeebene auf. Die Biegeebene der in Fig. 1a, 1b und 3 dargestellten Rohrbiegevorrichtung liegt somit parallel zu der Papierebene.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Aussparung der Biegeform liegt das Rohr nur im Bereich nahe seiner neutralen Faser auf der Biegeform auf. In den von der neutralen Faser entfernten Bereichen mit großem Materialfluss, nämlich insbesondere im Bereich des Außen- und des Innenradius der Rohrbiegung, liegt das Rohr frei. Damit wird der Materialfluss in diesen Bereichen nicht behindert. Zudem wird das Rohr derart in die beiden seitlichen Begrenzungen der Aussparung eingeklemmt, dass eine ovale Verformung des Rohrquerschnitts durch den Biegevorgang verhindert wird. Weiterhin ist am Außenradius der Biegung eine geringere Streckung erforderlich, da das Rohr im Bereich des Innenradius der Rohrbiegung nicht auf einem Werkzeug aufliegt und so das Material im Bereich des Innenradius frei fließen kann. Durch die geringe Streckung am Außenradius der Rohrbiegung wird die Gefahr der Rissbildung entscheidend vermindert.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Biegen eines Rohres mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7 hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass ein besonders enger Biegeradius erreicht wird, ohne dass es zur einer Verformung des Rohrquerschnitts und zu einer Kragenbildung am Auslauf der Biegung kommt. Hierzu wird das zu biegende Rohr zunächst in einen Teilbereich der Aussparung eingelegt und danach unter Krafteinwirkung in die Aussparung gedrückt und damit in die gewünschte Form gebogen. Das Rohr liegt vor dem Biegen mit einem Bereich in der Aussparung, der nach dem Biegen bezogen auf die Längserstreckung des gebogenen Abschnitts des Rohres mittig liegt. Damit erfolgt die Biegung des Rohres symmetrisch, woraus sich die beschriebenen Vorteile ergeben.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Biegevorrichtung möglich.

Während des Biegens klemmt sich das Rohr in zwei Schrägen der Aussparung der Biegeform ein, wodurch eine ovale Verformung des Rohres verhindert wird. Die Schrägen weisen zur Biegeebene einen Winkel φ von höchstens 20 Grad, vorzugsweise von 8 bis 12 Grad auf. Vorteilhaft besteht die Biegeform aus zwei Teilen, die sich nach dem Biegen voneinander trennen lassen, so dass das Rohr nach dem Biegen weitgehend kräftefrei aus der Aussparung entfernt werden kann.

Vorteilhaft wird das Rohr mittels zweier Biegerollen gebogen. Die Biegerollen, deren Achsen senkrecht zur Biegeebene liegen, weisen jeweils eine Ringnut auf, in die das Rohr eingelegt wird. Die Biegerollen werden in der Biegeebene derart bewegt, dass sie die zum Biegen notwendige Kraft auf das Rohr ausüben.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Fig. 1a und 1b zeigen eine Biegeform eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Rohrbiegevorrichtung sowie ein Rohr vor (Fig. 1a) und nach (Fig. 1b) dem Biegevorgang, Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Biegeform und das Rohr gemäß der Linie II-II in Fig. 1a und 1b, Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rohrbiegevorrichtung mit zwei Biegerollen, und Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung gemäß Fig. 3.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1a, 1b und 2 zeigen als Teilelemente einer Rohrbiegevorrichtung 10 eine Biegeform 21 sowie ein Rohr 20. In Fig. 1a ist die Position des Rohres 20 vor dem Biegen, in Fig. 1b nach dem Biegen dargestellt.
Die Biegeform 21 weist eine längliche Aussparung 31 auf, deren Form der gewünschten Form des entlang seiner Längsachse gebogenen Rohres 20 entspricht. Die Aussparung 31 ist im Querschnitt (also senkrecht zur Längsachse des in die gewünschte Form gebogenen Rohres 20) trapezförmig, wobei die längere der beiden parallelen Seiten des Trapezes die offene Seite der Aussparung 31 darstellt. Die beiden schrägen Seiten (Schrägen 32) des Trapezes stehen in einem Winkel φ von 10 Grad zur Biegeebene. Das Rohr 20 berührt die Biegeform 21 nur in einem Abschnitt der Schrägen 32 (Kontaktstellen 35). Insbesondere der Innenradius des gebogenen Rohres 20 liegt zu keinem Zeitpunkt des Biegevorgangs auf der Biegeform 21 auf, ist also aufgrund der Gestaltung der Aussparung 31 beabstandet zur kürzeren der beiden parallelen Seiten der trapezförmigen Aussparung 31 angeordnet.
Das zu biegende Rohr 20 wird in die Aussparung 31 mit dem Bereich 40 eingelegt, der in der Mitte der Biegung des gebogenen Rohres 20 liegt. Danach wird das Rohr 20 in die Aussparung 31 gedrückt, indem auf die beiden Rohrenden symmetrisch eine Kraft ausgeübt wird. Nach dem Biegen liegt das Rohr 20 zumindest mit seiner Biegung in der Aussparung 31 der Biegeform 21. Dabei berührt das Rohr 20 die Schrägen 32 der Biegeform 21 mit oder nahe dem Bereich der neutralen Faser des Rohres 20. Die neutrale Faser ist der Bereich des Rohres 20, auf den während des Biegens keine Zug- oder Druckkräfte wirken und in dem kein Materialfluss stattfindet. An der Kontaktstelle 35 findet daher auch keine Relativbewegung zwischen Rohr 20 und Aussparung 31 statt.
Dagegen berühren die Bereiche des Rohres 20, in denen (aufgrund der Zugbeziehungsweise Druckkräfte) ein großer Materialfluss stattfindet, die Biegeform 21 nicht.
Während des Biegens wird das Rohr 20 zwischen die beiden Schrägen 32 der Aussparung 31 geklemmt. Die Biegeform 21 weist zwei Teile 21a, 21b auf, die voneinander getrennt werden können, so dass der Abstand der beiden Schrägen 32 größer ist als der Außendurchmesser des Rohres 20. Das Rohr 20 kann somit durch Auseinanderschieben der beiden Teile 21a, 21b der Biegeform 21 nach dem Biegen aus der Aussparung 31 entfernt werden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen zusätzlich zu den in den Fig. 1a, 1b und 2 darstellten Teilen der Rohrbiegevorrichtung 10 zwei drehbare Biegerollen 22, deren Achsen senkrecht zur Biegeebene liegen. Die Biegerollen 22 weisen eine Ringnut 23 auf, deren Radius dem Außenradius des Rohres 20 entspricht. Somit kann das Rohr 20 mit ungefähr der Hälfte seines Umfangs in der Ringnut 23 aufliegen.
Die Biegerollen 22 weisen jeweils Abrollflächen 34 auf, die auf entsprechenden Abrollflächen 33 der Biegeform 21 abrollen, so dass durch die Form der Abrollflächen 33, 34 der Biegeform 21 und der Biegerollen 22 die Bewegung der Biegerollen 22 vorgegeben ist. Durch die Bewegung der Biegerollen 22 entlang der Abrollfläche 33 der Biegeform 21 wird das Rohr 20 in die Aussparung 31 gedrückt und so die gewünschte Biegung des Rohres 20 bewirkt. Dabei ist die Ausgangsposition und die Bewegung der Biegerollen 22 symmetrisch zur Querschnittsebene des Bereichs 40 des Rohres 20.
Die Biegerollen 22 sind in der Biegeebene beweglich und werden durch vorgespannte Federn mittig zur Biegeform 21 gehalten. Die Federkraft in Längsrichtung des zu biegenden Rohres 20 drückt die beiden Biegerollen 22 aufeinander zu. Zum Verbiegen des Rohres 20 werden die Biegerollen 22 in Richtung der Biegeform 21 gedrückt, so dass Abrollflächen 34 der Biegerollen 22, die durch die Federkraft auf die Abrollfläche 33 der Biegeform 21 gedrückt werden, über die Abrollfläche 33 der Biegeform 21 abrollen und dabei das Rohr 20 in die Aussparung 31 der Biegeform 21 drücken.
Die beschriebene Rohrbiegevorrichtung 10 wird für Rohre 20 mit einem Außendurchmesser von 6,5 mm und einer Wandstärke zwischen 0,6 und 0,75 mm eingesetzt. Die Erfindung ist jedoch auch für Rohre mit anderen Abmessungen geeignet. Der Biegeradius und die Form der Biegung kann durch die Gestaltung der Aussparung 31 der Biegeform 21 eingestellt werden.
Eine Anwendung der Rohrbiegevorrichtung 10 ist das Biegen einer an einem Abgasmessfühler festgelegten Metallmantelleitung. Für Abgasmessfühler steht häufig nur eine geringe Einbautiefe zu Verfügung. Durch die Rohrbiegevorrichtung 10 können Metallmantelleitungen mit kleinen Biegeradien gefertigt werden. Um zu ermöglichen, dass die Metallmantelleitung gebogen wird, nachdem sie an den Abgasmessfühler festgelegt ist, ist in einer nicht dargestellten Ausführungsform der Biegeform eine Ausnehmung eingebracht, in die der Abgasmessfühler während des Biegens beziehungsweise nach dem Biegen zu liegen kommt.

Claims

1. Rohrbiegevorrichtung (10) mit einer Biegeform (21), die eine Aussparung (31) aufweist, die derart geformt ist, dass ein in die Aussparung (31) gedrücktes Rohr (20) die gewünschte in Längsrichtung gebogene Form einnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (20) an der Aussparung (31) beidseitig mit einem Bereich (35) auf oder nahe der neutralen Faser des Rohres (20) anliegt.

2. Rohrbiegevorrichtung (10) mit einer Biegeform (21), die eine Aussparung (31) aufweist, die derart geformt ist, dass ein in die Aussparung (31) gedrücktes Rohr (20) in die gewünschte in Längsrichtung gebogene Form einnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel φ zwischen der Biegeebene und der Tangentialfläche an dem an der Aussparung (31) anliegenden Bereich (35) des Rohres (20) höchstens 20 Grad, vorzugsweise 8 bis 12 Grad, beträgt.

3. Rohrbiegevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (31) zwei Schrägen (32) aufweist, an denen das Rohr (20) beidseitig anliegt, und dass die Schrägen (32) zur Biegeebene einen Winkel φ von höchstens 20 Grad, vorzugsweise 8 bis 12 Grad, aufweisen.

4. Rohrbiegevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegeform (21) zwei voneinander trennbare Teile (21a, 21b) aufweist, die derart gestaltet sind, dass die beiden mit dem Rohr (20) während des Biegens in Kontakt stehenden Bereiche (35) der Aussparung (31) nach dem Biegen voneinander entfernbar sind.

5. Rohrbiegevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Biegerolle (22) vorgesehen ist, die eine Ringnut (23) aufweist, in der das Rohr (20) während des Biegens liegt, wobei die Achse der Biegerolle (22) senkrecht zur Biegeebene steht und in der Biegeebene bewegbar ist, und wobei das Rohr (20) durch die Biegerolle (22) in die Aussparung (31) gedrückt werden kann.

6. Rohrbiegevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr eine an einem Abgasmessfühler festgelegte Metallmantelleitung ist, und dass die Biegeform eine Ausnehmung aufweist, in der der Abgasmessfühler bei gebogenem Rohr einliegt.

7. Verfahren zum Biegen eines Rohres (20) mittels einer Rohrbiegevorrichtung (10), die eine Biegeform (21) mit einer Aussparung (31) aufweist, wobei das zu biegende Rohr (20) zunächst in einen Teilbereich der Aussparung (31) eingelegt wird, und danach das Rohr (20) unter Krafteinwirkung in die Aussparung (31) gedrückt und damit in die gewünschte Form gebogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (20) vor dem Biegen mit einem Bereich (40) in der Aussparung (31) aufliegt, der nach dem Biegen bezogen auf die Längserstreckung des gebogenen Abschnitts des Rohres (20) mittig liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegeform (21) zwei Teile (21a, 21b) aufweist, die nach dem Biegen voneinander getrennt werden, so dass das während des Biegens in die Aussparung (31) geklemmte Rohr (20) frei wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Biegerollen (22) vorgesehen sind, die eine Ringnut (23) aufweisen, in die das Rohr (20) eingelegt wird, dass die Achse der Biegerollen (22) senkrecht zur Biegeebene liegt, und dass die Biegerollen (22) derart in der Biegeebene bewegt werden, dass die zum Biegen des Rohres (20) notwendige Kraft auf das Rohr (20) ausgeübt wird.