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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Biegevorrichtung zur Bearbeitung
eines profilierten Werkstücks
aus Metall, umfassend mindestens eine Spannvorrichtung und mindestens
einen, um eine sich unter einem Winkel zur Längsachse des Werkstücks erstreckende
Biegeachse schwenkbaren Biegestempel. Weiterhin umfasst die Erfindung
ein Verfahren zur Bearbeitung eines profilierten Werkstücks mittels
einer derartigen Biegevorrichtung, wobei in einem ersten Verfahrensschritt
das Werkstück
in die Biegevorrichtung eingebracht wird und in einem zweiten Verfahrensschritt
das Werkstück
um eine sich unter einem Winkel zur Längsachse des Werkstücks erstreckende
Biegeachse gebogen wird.
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Bei
der Verwendung von Biegevorrichtungen der eingangs genannten Art
ist es vorgesehen, vor der Durchführung des Biegevorgangs in
den zu biegenden Abschnitt eines profilierten Werkstücks Einlagen,
beispielsweise in Form von Blattfederpaketen oder Kunststoffeinlagen,
händisch
einzulegen bzw. händisch
einzuschieben. Diese dienen dazu, den zu biegenden Abschnitt gegen
das Einfallen nach innen während
des Biegevorgangs schützen.
Am Ende des Biegevorganges sind die Einlagen ebenfalls händisch wieder
zu entfernen. Bei der Verwendung derartiger Einlagen ergeben sich
wirtschaftliche Nachteile. Da solche Biegevorrichtungen oftmals
in Großserienproduktionen
Verwendung finden führt
die händische
Einbringung und Entnahme der Einlagen zu langen Fertigungstaktraten.
Weiterhin ist die bei Verwendung derartiger Einlagen zu erzielende
Toleranz der Querschnittsmaße
in dem zu biegenden Abschnitt bei engen Biegeradien nicht immer
hinsichtlich bestehender Qualitätsanforderungen
ausreichend.
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Das
der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Problem ist die Bereitstellung
einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die das Biegen von profilierten
Werkstücken
unter Erzielung kleinerer Toleranzen der Querschnittsmaße erlaubt
und zu einer Vereinfachung und schnelleren Durchführung des Biegevorgangs
führt,
sowie die Bereitstellung eines Verfahrens, das einfacher durchführbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Biegevorrichtung der eingangs genannten
Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und durch
ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.
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Gemäß Anspruch
1 wird vorgeschlagen, dass die Biegevorrichtung einen Gliederkern
umfasst, der automatisch in das Werkstück ein- und ausschiebbar ist.
Durch das automatisierte Ein- und Ausschieben des Gliederkerns wird
erreicht, dass der Vorgang des Biegens deutlich schneller durchführbar ist.
Ein händischer
Eingriff zur Einbringung und Entnahme von entsprechenden Einlagen
gemäß dem Stand
der Technik in das Werkstück
ist nicht erforderlich. Die Integration der Einbringung und Entnahme der
Einlage in den Biegeprozess führt
zu einer Erhöhung
der Wirtschaftlichkeit und Effizienz des Biegeprozesses.
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Zugleich
wird auf diese Weise die Toleranz der Querschnittsmaße und damit
die Maßgenauigkeit Werkstücks erhöht, da sich
der Gliederkern durch eine höhere
Passgenauigkeit auszeichnet. Die Passgenauigkeit des Gliederkerns
ist stärker
an die des Werkstücks
angepasst, als die Passgenauigkeit der Einlagen gemäß dem Stand
der Technik. Durch die erfindungsgemäße Automatisierung des Ein-
und Ausschiebens des Gliederkerns ist die Verwendung eines Gliederkerns
mit sehr hoher Passgenauigkeit möglich,
da bei der Verwendung von händisch
ein- und auszuschiebenden Einlagen, die die gleiche Passgenauigkeit
aufweisen wie der Gliederkern der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung, entsprechend größere Kräfte aufzubringen
sind. Dies hat zur Folge, dass sich der händische Vorgang des Ein- und Ausschiebens
der Einlagen entsprechend verlängert bzw.
unmöglich
werden kann.
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Insbesondere
kann die Biegevorrichtung ein Vorschubmittel aufweisen, durch das
der Gliederkern in das Werkstück
einschiebbar und aus diesem ausschiebbar ist. Dabei kann das Vorschubmittel
als hydraulischer Zylinder ausgeführt sein. Eine derartige Ausführung des
Vorschubmittels erlaubt eine exakte Steuerung der Bewegungsabläufe und
eine dynamische Anpassung der aufzubringenden Kräfte, die für das Ein- und Ausschieben
des Gliederkerns erforderlich sind.
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Des
weiteren kann die Biegevorrichtung ein den Gliederkern mindestens
abschnittsweise umschließendes
Gehäuse
umfassen, an dem mindestens ein Anschlussflansch (2, 15)
angeordnet sein kann. Vorteilhafterweise kann das Vorschubmittel lösbar an
dem Anschlussflansch anschließbar
sein. Somit wird eine einfache Demontage des Vorschubmittels erreicht.
Ein weiterer an dem Gehäuse
befindlicher Anschlussflansch kann dazu dienen, das Gehäuse lösbar an
dem Biegestempel anzubringen, wodurch das Gehäuse und der darin angeordnete
Gliederkern ebenfalls einfach demontierbar ist. Damit kann die Biegevorrichtung
auf einfache Weise umgerüstet
werden, um diese an profilierte Werkstücke mit anderen Abmessungen
und einer anderen Profilierung anzupassen.
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Weiterhin
kann der Gliederkern im Wesentlichen um die Biegeachse schwenkbar
ausgeführt sein.
Insbesondere kann der Gliederkern mindestens zwei Segmente aufweisen,
die sich in Längsrichtung des
Gehäuses
erstreckend im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Die mehrteilige Ausführung
des Gliederkerns erlaubt eine einfache Herstellung des Gliederkerns
und ist zugleich wartungsfreundlich, da ein Austausch einzelner
Segmente möglich
ist. Zudem ermöglicht
diese Ausführungsform
eine einfache Anpassung an eine Änderungen des
Biegeradius des zu bearbeitenden Werkstücks, wobei das zu bearbeitende
Werkstück
ansonsten unveränderte
Abmessungen aufweist, indem einzelne Segmente hinzugefügt oder
entfernt werden können.
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Vorzugsweise
können
die Segmente unabhängig
voneinander um die Biegeachse schwenkbar sein. Auf diese Weise folgen
die einzelnen Segmente des Gliederkerns dem Biegeverlauf während des Biegevorgangs,
d.h. die im Bereich der Biegezone des Werkstücks befindlichen Segmente,
der zu Beginn des Biegevorgangs eine Krümmung aufweist, folgen dieser,
während
in dem dahinterliegenden Bereich des Werkstücks, der im Wesentlichen noch
den ursprünglichen
Verlauf vor dem Beginn des Biegevorgangs aufweist, die Segmente
in ihrer Lage unverändert
angeordnet sind.
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Insbesondere
können
die Segmente mindestens abschnittsweise an den Profilverlauf des
Werkstücks
angepasst sein. Dadurch wird eine hohe Passgenauigkeit bei der Einbringung
in das Werkstück
erreicht, was zur Erhöhung
der Maßgenauigkeit
beiträgt.
Um das Einschieben des Gliederkerns in das Werkstück zu erleichtern,
kann dieser ein Einlaufsegment aufweisen, das mit abgeschrägten Stirnflächen versehen
ist. Weiterhin können
die einander zugewandten Seitenflächen der Segmente sich abschnittsweise
nach oben verjüngend
ausgeführt
sein, wodurch eine Anpassung der Segmente an den Biegeradius erzielt
wird.
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Des
weiteren können
die Segmente durch mindestens ein Verbindungsmittel miteinander
verbunden sein. Insbesondere kann das Verbindungsmittel als Drahtseil
ausgeführt
sein. Das Drahtseil weist die während
des Biegevorgangs erforderliche Flexibilität auf, um der Krümmung des
Werkstücks und
des Gliederkerns folgen zu können,
und besitzt zudem die notwendige Festigkeit, die erforderlich ist, wenn
der Gliederkern am Ende des Biegevorgangs durch das Vorschubmittel
aus dem Werkstück
gezogen wird. Das Drahtseil wird durch die mit sich in Längsrichtung
des Gehäuses
erstreckenden Durchbohrungen versehenen Segmente des Gliederkerns geführt und
lösbar
an einem Klemmsegment klemmend festgelegt.
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Weiterhin
kann der Gliederkern einen Bewegungskern und einen Spannkern aufweisen,
die durch eine Stange miteinander verbunden sind. Die von dem Vorschubmittel über eine
Kupplung auf den Spannkern aufgebrachte Kraft zum Ein- und Ausschieben
des Gliederkerns wird über
die Stange auf den Bewegungskern übertragen, an den sich die Segmente
des Gliederkerns anschließen.
Vorteilhafterweise kann das Werkstück mindestens abschnittsweise
durch den in das Werkstück
eingeschobenen Spannkern klemmend festgelegt werden.
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Des
weiteren kann die Biegevorrichtung Mittel zur Synchronisation der
Betätigung
des Vorschubmittels und der Zuführung
bzw. Entnahme des Werkstücks
aufweisen. Auf diese Weise werden die einzelnen Schritte des Biegevorgangs
derart aufeinander abgestimmt, dass ein weitgehend kontinuierlicher Ablauf
des Biegevorgangs gewährleistet
ist.
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Vorzugsweise
können
sich in Längsrichtung des
Gehäuses
erstreckende Führungselemente
vorgesehen sein, die den Gliederkern mindestens abschnittsweise
umgeben. Die Führungselemente
dienen dazu, den Gliederkern während
des Einschiebens in das Werkstück
derart zu führen,
dass sich die einzelnen im Gehäuse
befindlichen Segmente nicht gegeneinander verdrehen oder verkanten.
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Gemäß Anspruch
17 passt sich ein vor der Durchführung
des zweiten Verfahrensschrittes automatisch in das Werkstück eingeschobener Gliederkern
der Krümmung
des Werkstücks
während
des Biegevorganges an, wobei weiterhin der Gliederkern am Ende des
Biegevorgangs automatisch aus dem Werkstück ausgeschoben wird. Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
wird das Biegen profilierter Werkstücke effizienter und wirtschaftlicher
gestaltet und trägt
zu Erzielung geringerer Toleranzen der Querschnittsmaße bei und
damit zur Erhöhung
der Maßgenauigkeit
des Werkstücks
bei.
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Vorzugsweise
kann der Gliederkern während des
Biegevorganges derart verschoben wird, dass sich der Gliederkern
im Wesentlichen stets im Bereich der Biegezone des Werkstücks befindet.
Somit wird erreicht, dass sich durch die Streckung des Werkstücks während des
Biegevorgangs der Gliederkern nicht abschnittsweise aus der Biegezone heraus
bewegt, was zu einem Einfallen des Werkstücks in dem nicht durch den
Gliederkern gesicherten Bereich führen könnte.
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Insbesondere
kann der Gliederkern derart verschwenkt werden, dass der Gliederkern
am Ende des Biegevorgangs näherungsweise
den gleichen Biegeradius aufweist wie das Werkstück, was ebenfalls zur Erhöhung der
Maßgenauigkeit
beiträgt.
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Weiterhin
kann der Gliederkern einen Spannkern umfassen, auf dem das Werkstück abschnittsweise
in der in das Werkstück
eingeschobenen Position des Gliederkerns klemmend festlegt wird.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich
anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
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1 einen Längsschnitt
durch ein Gehäuse einer
erfindungsgemäßen Biegevorrichtung;
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2 einen Längsschnitt
durch das um 90° um
seine Längsachse
gedrehte Gehäuse
gemäß 1;
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3 einen Schnitt gemäß den Pfeilen
III-III in 2;
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4 eine Querschnittsansicht
eines zu verformenden Blechs.
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Zunächst wird
auf 1 Bezug genommen. In
dieser ist der erfindungswesentliche Teil einer Biegevorrichtung
zur Streckbiegeumformung eines profilierten Werkstücks dargestellt.
Bei dem Werkstück handelt
es sich beispielsweise um ein Blech oder dergleichen, das zuvor
derart umgeformt wurde, dass das Blech in seinem Querschnittsverlauf
zumindest abschnittsweise eine Hohlkammer umschließt. Das derart
profilierte Blech wird in die Biegevorrichtung eingebracht, um in
dieser abschnittsweise um eine sich unter einem Winkel zur Längsachse
des Blechs erstreckende Biegeachse gebogen zu werden. Die Biegevorrichtung
weist mindestens eine Spannvorrichtung auf, in der das Blech lösbar eingespannt wird.
Auf diese Weise wird ein Verschieben des Blechs in Längsrichtung
der Biegevorrichtung während
des Biegevorgangs verhindert.
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An
die Spannvorrichtung schließt
sich ein um die Biegeachse schwenkbarer Biegestempel an, durch dessen
Schwenkbewegung das Blech abschnittsweise gebogen wird. An den Biegestempel
ist ein sich in Längsrichtung
der Biegevorrichtung erstreckendes Gehäuse 1 angeordnet.
Das Gehäuse 1 weist
einen Befestigungsflansch 2 auf, der der Anbringung des
Gehäuses 1 an
dem Biegestempel dient. Im Inneren des Gehäuses 1 erstreckt sich
in Längsrichtung
des Gehäuses 1 ein
Gliederkern 3. Der Gliederkern 3 weist mehrere,
in Längsrichtung des
Gehäuses 1 hintereinander
angeordnete Segmente 4 auf. Die Segmente 4 sind
unabhängig
voneinander einzeln beweglich. Es ist eine mindestens abschnittsweise
an die Kontur der von dem profilierten Blech umschlossenen Hohlkammer
angepasste, passgenaue Ausführung
der Segmente 4 vorgesehen.
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Die
einzelnen Segmente 4 sind mit zwei, sich koaxial zur Längsachse
des Gehäuses 1 erstreckenden
Durchbohrungen 5 versehen. Durch die Durchbohrungen 5 ist
ein Drahtseil 6 hindurchgeführt, auf welchem die Segmente 4 aufgezogen
sind. Das die Segmente 4 miteinander verbindende Drahtseil 6 erlaubt
die lösbare
Aneinanderreihung der Segmente 4 auf dem Drahtseil 6.
Ein endseitig im Bereich des Befestigungsflansches 2 angeordnetes
Einlaufsegment 7 weist auf seiner von dem Biegestempel
abgewandten Seite angeschrägte
Stirnflächen
auf. Weiterhin weist das Einlaufsegment 7 zwei sich koaxial
zur Längsachse
erstreckende Durchbohrungen 5 auf, durch die das Drahtseil 6 geführt ist,
sowie eine mittig auf dem Einlaufsegment 7 angeordnete,
im Wesentlichen halbkreisförmige
Umlenkung 8, über
die das Drahtseil 6 um cirka 180° umgelenkt wird.
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Ein
endseitig auf der von dem Befestigungsflansch 2 abgewandten
Seite angeordnetes Klemmsegment 10 weist senkrecht zu den
Durchbohrungen 5 ausgeführte
Gewindebohrungen 9 auf, die der Aufnahme von Schrauben
dienen. An das Klemmsegment 10 schließt sich ein Bewegungskern 11 an,
der ebenfalls mit koaxial zur Längsachse
des Gehäuses 1 verlaufenden
Durchbohrungen 5 versehen ist. Durch diese Durchbohrungen 5 erstreckt
sich das Drahtseil 6. Senkrecht zu den in dem Bewegungskern 11 angeordneten
Durchbohrungen 5 sind weitere Gewindebohrungen 9 vorgesehen,
die gleichfalls der Aufnahme von Schrauben dienen. Mittels der in den
Gewindebohrungen 9 des Klemmsegments 10 und des
Bewegungskerns 11 befestigbaren Schrauben wird das Drahtseil 6 in
dem Klemmsegment 10 und dem Bewegungskern 11 lösbar befestigt.
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Der
Bewegungskern 11 ist mit einer sich koaxial zur Längsachse
des Gehäuses 1 erstreckenden Stange 12 versehen.
Das eine Ende der Stange 12 ist mit dem Bewegungskern 11 verbunden,
während sich
das andere Ende der Stange 12 in eine Hohlkammer im Inneren
eines Spannkerns 13 erstreckt. Dabei dient die Stange 12 der
Beabstandung des Bewegungskerns 11 von dem Spannkern 13.
Der Spannkern 13 ist über
eine Kupplung 14 mit einem Zylinderflansch 15 verbunden.
Dieser dient der Anbringung eines Vorschubmittels 16, beispielsweise eines
Hydraulikzylinders. Die von dem Vorschubmittel 16 aufgebrachte
auf den Spannkern 13 in Längsrichtung des Gehäuse 1 wirkende
Kraft wird über
die Stange 12 auf den Bewegungskern 11 übertragen. Dabei
ist es vorgesehen, dass das Vorschubmittel 16 sowohl eine
Druckkraft als auch eine Zugkraft aufbringt.
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In 2 wird das Gehäuse 1 in
einer um 90° um
die Längsachse
des Gehäuses 1 gedrehten
Position dargestellt. Der Darstellung ist zu entnehmen, dass der
Bewegungskern 11, der Spannkern 13 und die Segmente 4 sowie
das Einlaufsegment 7 und das Klemmsegment 10 im Wesentlichen
quaderförmig ausgeführt sind.
Die einander zugewandten Seitenflächen 17 der Segmente 4 sowie
des Einlaufsegments 7 sind sich abschnittsweise nach oben
verjüngend
ausgeführt.
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In 3 ist das Gehäuse 1 im
Querschnitt dargestellt. Der Gliederkern 3 ist in dem Gehäuse 1 mindestens
abschnittsweise von Führungselementen 18 umgeben.
Die Führungselemente 18 erstrecken
sich im Wesentlichen in Längsrichtung
des Gehäuses 1.
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4 stellt eine Querschnittsansicht
des in der vorliegenden Ausführungsform
der Biegevorrichtung zu bearbeitenden profilierten Blechs dar. Das Blech
gliedert sich im Wesentlichen in zwei Abschnitte, nämlich in
einen sich horizontal erstreckenden, bogenförmigen ersten Abschnitt 19 und
in einen sich daran anschließenden,
im Wesentlichen vertikal erstreckenden, hakenförmigen zweiten Abschnitt 20. Der
erste und der zweite Abschnitt 19, 20 werden durch
die Profilierung des Blechs gebildet, indem für den ersten Abschnitt 19 das
Blech abschnittsweise um einen Winkel von etwa 180° um eine
koaxial zur Längsachse
des Blechs verlaufende Achse gebogen wird, während der zweite Abschnitt 20 durch
zweimaliges abschnittsweise Umbiegen des Blechs um einen Winkel
von jeweils etwa 90° um
eine koaxial zur Längsachse
des Blechs verlaufende Achse geformt wird. Die sich in Längsrichtung
des Blechs erstreckende Hohlkammer wird in ihrer Kontur durch den ersten
und den zweiten Abschnitt 19, 20 vorgegeben.
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In
einer ersten Position der Biegevorrichtung erstrecken sich die Spannvorrichtung,
der Biegestempel und das sich daran anschließende Gehäuse 1 in Längsrichtung
hintereinander. Zur Bearbeitung des profilierten Blechs wird dieses
in einem ersten Schritt in die Spannvorrichtung eingebracht. Das Blech
erstreckt sich dabei abschnittsweise in den Biegestempel hinein.
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In
einem weiteren Schritt wird durch die Betätigung des Vorschubmittels 16 der
Gliederkern 3 automatisch in die Hohlkammer des Blechs
eingeschoben. Die in dem Gehäuse 1 vorgesehenen
Führungselement 18 führen den
Gliederkern 3 derart während
des Einschiebens in die Hohlkammer, dass sich die einzeln beweglichen
Segmente 4 im Gehäuse 1 nicht
gegeneinander verdrehen oder verkanten können. Die Einführung des
Gliederkerns 3 wird durch die abgeschrägte Stirnkante des Einlaufsegments 7 in
die Hohlkammer des Blechs erleichtert.
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Der
Gliederkern 3 erstreckt sich soweit in das Blech hinein,
dass das Werkstück
endseitig an dem Spannkern 13 klemmend festlegt ist. Hierbei
wird der Spannkern 13 von dem Hohlraum des Blechs umschlossen.
Die Segmente 4, 7, 10 und der Bewegungskern 11 befinden
sich in dem umzuformenden Bereich des Blechs, der Biegezone zwischen
der Spannvorrichtung und dem Biegestempel.
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In
dem nachfolgenden Schritt wird der Biegestempel um eine sich unter
einem Winkel zur Längsachse
des Blechs erstreckende Biegeachse bis zu einer Endposition verschwenkt.
Hierbei wird das Blech entsprechend dem Verlauf der Biegeachse umgebogen.
Die im Inneren der Hohlkammer des Blechs befindlichen Segmente 4, 7, 10 des
Gliederkerns 3 folgen abschnittsweise der Schwenkbewegung
des Biegestempels. Dabei legen sich die verjüngenden Seitenflächen 17 derart
aneinander, dass sich die Segmente 4, 7, 10 der
Krümmung
des Blechs durch den Biegevorgang anpassen. Hierzu ist die Verjüngung der
Seitenflächen 17 derart
gewählt,
dass der Gliederkern 3 in der Endposition näherungsweise den
gleichen Biegeradius aufweist wie das Blech.
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Auf
diese Weise wird ereicht, dass die zu sichernde Hohlkammer während des
Biegevorgangs in der Biegezone nicht nach innen einfällt, da
die Hohlkammer in der Biegezone durch die Segmente 4, 7, 10 des
Gliederkerns 3 ausgefüllt
ist.
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Das
maschinelle Ein- und Ausschieben des Gliederkerns 3 ermöglicht die
Verwendung von Segmenten 4, 7, 10, die
sich durch eine hohe Passgenauigkeit auszeichnen. Die Kräfte, die
zum Ein- und Ausschieben eines derartig passgenauen Gliederkerns 3 erforderlich
sind, werden durch das hydraulisch betätigte Vorschubmittel 16 aufgebracht. Auf
diese Weise wird die Maßgenauigkeit
des Werkstücks
erhöht.
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Die
flexible Ausgestaltung des Gliederkerns 3 erlaubt eine
einfache Anpassung an veränderte Biegeradien
des Werkstücks.
Ist eine Umrüstung
der Biegevorrichtung für
die Bearbeitung eines andersartig profilierten Werksstücks erforderlich,
kann das Gehäuse 1 auf
einfache Weise von der Biegevorrichtung gelöst werden und durch ein Gehäuse 1 mit
einem an die Kontur des neuen Werkstücks angepassten Gliederkern 3 ersetzt
werden.