DE19847401A1

DE19847401A1 - Verfahren zum Biegen von Rohren

Info

Publication number: DE19847401A1
Application number: DE1998147401
Authority: DE
Inventors: Gerhard Rosenberger
Original assignee: ROSENBERGER AUTOMATIONSTECHNIK
Current assignee: ROSENBERGER VERTRIEBS GMBH, 99510 APOLDA, DE
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 2000-04-20
Also published as: AU5982099A; WO2000021697A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Biegen von Rohren (16) zwischen einem Spannstück (10) und einer Biegescheibe (13), die beide um eine Biegeachse (11) drehen, soll das Rohr (16) vor und/oder während dem Biegen deformiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen von Rohren zwischen einem Spannstück und einer Biegescheibe, die beide um eine Biegeachse drehen, sowie eine Vorrichtung hierfür.

In vielen industriellen und privaten Bereichen werden gebogene Rohre benötigt. Zu nennen sind beispielsweise Klimaanlagen, Heizungsrohre oder Rohre in der Möbelindustrie. Der weitaus größte Anteil an gebogenen Rohren geht in den Automobilbereich und wird dort für Bremsleitungssysteme, Klimaanlagen, Treibstoffzuführungen usw. verwendet. In der Regel handelt es sich dabei um komplexe und vielfach gebogene Rohre, deren Herstellung erhebliche Schwierigkeiten bereitet.

In der Rohrbiegetechnlk ist es bislang allgemein üblich, hydraulisch betriebene Anlagen einzusetzen. Naturgemäß benötigen diese Maschinen eine große Grundfläche, oft bis zu 20 m², und haben einen hohen Energiebedarf, weil ein Großteil der Energie in Wärme umgewandelt wird. Heute werden jedoch auch bereits Rohrbiegemaschinen eingesetzt die anstelle mit Hydraulik, mit Pneumatik und insbesondere mit Servomotoren arbeiten. Gleichgültig ob mit Hydraulik oder mit Pneumatik und Servomotoren betrieben, verbleibt die Forderung danach bestehen, daß die Rohre während dem Biegen nicht zusammenfallen, d. h., nicht knicken dürfen. Um dieses zu vermeiden, werden in die Rohre Dorne eingeführt, welche einem Zusammenfallen des Rohres im Biegebereich entgegenwirken. Da jedoch die Rohre vor dem Biegebeginn eine erhebliche Länge aufweisen können, müssen auch die Dornen entsprechend lang ausgestaltet sein. Dem entsprechend sind auch die Maschinen sehr lang gebaut und in ihrer Freiheit, was die Biegemöglichkeit des Rohres anbelangt, erheblich eingeschränkt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der o. g. Art zu entwickeln, bei welchen auf einen separaten Dorn verzichtet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß das Rohr vor und/oder während des Biegens deformiert wird.

Das Deformieren hat den alleinigen Zweck, einem Knicken des Rohres entgegenzuwirken. Sofern es sich um ein rundes Rohr handelt, soll es querschnittlich oval deformiert werden, und zwar in einer Richtung, die einem Knicken des Rohres entgegenwirkt. Das bedeutet, daß das Rohr zwischen einem Spannstück und der Biegescheibe als ein liegendes Oval deformiert wird.

Bevorzugt erfolgt die Deformation des Rohres nur im Biegebereich selbst, wobei daran gedacht ist, daß die Deformation am Ende des Biegebereichs sich entweder durch die Rückstellkraft des Material wieder zurückbildet oder aber das Rohr in die ursprüngliche Querschnittsform rückgebildet wird.

Es versteht sich von selbst, daß bei einer anderen als runden Querschnittsform des Rohres auch eine andere Deformation gewählt werden kann. Sie muß nur in jedem Fall so ausgelegt werden, daß sie einem Knicken in einem Biegebereich entgegenwirkt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Biegen von Rohren, bei der auf einen Dorn verzichtet werden kann, soll im bevorzugten Ausführungsbeispiel die Deformation durch ein Zusammenwirken von Nuten am Spannstück und Umfangsnuten an der Biegescheibe erfolgen. Damit ein querschnittlich rundes Rohr eine ovale Form erhält, sind am einfachsten die Nuten und/oder die Umfangsnuten querschnittlich halboval ausgebildet. Dabei kann es allerdings ausreichen, wenn nur die Umfangsnuten der Biegescheiben oder nur die Nuten des Spannstücks eine querschnittlich halbovale Form besitzen. Ferner kann auch daran gedacht sein, das Rohr von oben und unten im Biegebereich unter Druck zu setzen, um es in die gewünschte ovale Form zu bringen. Auch dieser Gedanke sollte von der vorliegenden Erfindung umfaßt werden.

Bevorzugt soll der Biegescheibe ein Servomotor zugeordnet sein, welcher die Biegescheibe um die Biegeachse dreht. Dabei nimmt, ebenfalls bevorzugt, der Servomotor auch das Spannstück mit und schwenkt dieses um die Biegeachse.

Mittels dieses Servoantriebes ist die Wiederholgenauigkeit der Biegewinkel wesentlich verbessert und beträgt < 0,05°. Das bedeutet, daß selbst Rohre, die mehrfach gebogen sind, noch maschinell, z. B. mittels Roboter, montiert werden können. Darüber hinaus ist die Antriebstechnik kostengünstiger gebaut und obendrein noch erheblich kleiner und leichter.

Damit ein Rohr zwischen Spannstück und Biegescheibe positioniert werden kann, ist üblicherweise das Spannstück von der Biegescheibe wegschwenkbar angeordnet. Hierzu ist bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Kniehebelanordnung vorgesehen, die von einem Pneumatikantrieb bewegt wird. Dabei ist die Kniehebelanordnung so ausgestaltet, daß das Spannstück eine halbrunde Schwenkbewegung ausführen kann. Hierdurch verschwindet es nach unten, so daß das Rohr in die Umfangsnut der Biegescheibe eingelegt werden kann, ohne daß das Spannstück stört.

Bei den bekannten Biegemaschinen ist es üblich, dem Spannstück auf seiner Seite eine Gleitschiene vorzuschalten. Diese Gleitschiene übernimmt nicht nur die Führung des Rohres, sondern dient vor allem auch als Gegenhalter beim Biegen. Auch für diese Gleitschiene ist erfindungsgemäß eine Kniehebelanordnung mit einem Pneumatikantrieb vorgesehen. Ferner weist die Gleitschiene eine Führungsnut für das Rohr auf, die ebenfalls querschnittlich halboval geformt sein kann. Hierdurch könnte, falls gewünscht, bereits eine Vorformung des Rohres stattfinden.

Das Entfallen des Dornes hat aber nicht nur Vorteile bezüglich der Baugröße der Maschinen. Das Entfallen des Dornes gibt dem Maschinenbauer eine erhebliche Freiheit, indem er das Rohr frei führen kann. Zum einen ist daran gedacht, die Rohrbiegemaschine als Handrohrbiegemaschine auszuführen. Hierzu würden Spannstück, Biegescheibe und Gleitschiene eine Einheit bilden, die in einer Hand gehalten werden kann. Mit der anderen Hand wird das Rohr zwischen Spannstück und Biegescheibe eingeführt und dann der Servomotor zum Drehen der Biegescheibe bzw. zum Schwenken des Spannstückes betätigt. Diese Ausgestaltung der Erfindung könnte beispielsweise auf Baustellen hervorragend Anwendung finden.

Bei der industriellen Fertigung wiederum eröffnet die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, auf einer Vorrichtung sowohl eine Links- als auch eine Rechtsbiegung des Rohres durchzuführen. Hierzu ist ein Greifer vorgesehen, der das Rohr hält und der auf einem Schlitten verfahrbar ist. Der Schlitten wird wiederum auf entsprechenden Längs- bzw. Querschienen geführt. So ist es möglich, beispielsweise spiegelbildlich zwei Einheiten aus Spannstücken und Biegescheiben anzuordnen, so daß bei einer Einheit ein Rechtsbiegen und in der anderen Einheit ein Linksbiegen erfolgt.

Desweiteren ist es auch möglich, das Rohr in der Höhe zu verfahren. In diesem Fall können Biegescheiben mit unterschiedlichen Durchmessern übereinander gestapelt werden, so daß in einer einzigen Biegestation eine Mehrzahl von Biegungen mit unterschiedlichen Radien durchgeführt werden können. Dies erspart eine Vielzahl von zusätzlichen Arbeitsgängen.

Für die Vorrichtung ist eine CNC-Steuerung auf PC-Basis vorgesehen. Mit dieser Steuerung können bis zu 12 Achsen gesteuert werden. Alle Achsen sind auf Window-Ebene frei programmierbar. Die PC-Steuerung ist äußerst komfortabel und einfach zu bedienen. Sie ist außerdem problemlos mit übergeordneten Steuerungen zu verknüpfen.

Das neue Maschinenkonzept bietet vor allem auch hinsichtlich der Produktionsabläufe erhebliche Vorteile. So können auf Grund der servomotorisch angetriebenen Achsen sogar während des Biegevorgangs unterschiedliche Geschwindigkeit gefahren werden.

Der Wegfall des Dornes bringt erhebliche Zeiteinsparungen mit sich. Im direkten Vergleich hat sich gezeigt, daß die Produktionszyklen im Durchschnitt um über 20% kürzer sind. Die Rüstzeiten liegen unter 5 Minuten.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungs gemäßen Vorrichtung zum Biegen von Rohren;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung von Elementen der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung von Elementen gemäß Fig. 2 in einer anderen Ge brauchslage;

Fig. 4 einen teilweise dargestellten Querschnitt durch ein Spannstück und eine Biegescheibe;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Anordnung von Elementen einer Vorrichtung zum Biegen von Rohren;

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Mehrzahl von Biegescheiben und eine Mehrzahl von Spannstücken.

Gemäß Fig. 1 weist eine Vorrichtung zum Biegen von Rohren ein Maschinengestell 1 auf, in welchem in Längsrichtung eine Schiene 2 angeordnet ist. Auf dieser Schiene 2 sitzt ein Schlitten 3 auf, der einen Greifer 4 in Längsrichtung der Schiene 2 bewegen kann. Ferner kann der Greifer 4 um seine Längsachse mittels eines Servomotors 5 und einem entsprechenden Riemenantrieb 6 gedreht werden.

Dem Greifer 4 ist eine Gleitschiene 7 nachgeordnet, die senkrecht zur Richtung der Schiene 2 zugestellt werden kann. Dies erfolgt über eine Kniehebelanordnung 8 sowie einen Pneumatikantrieb 9.

Auf die Gleitschiene 7 folgt ein Spannstück 10, welches um eine Biegeachse 11 dreht. Die Drehung erfolgt über einen Servomotor 12, der ebenfalls eine in Fig. 1 nicht gezeigte, jedoch in den Fig. 2 und 3 näher gekennzeichnete Biegescheibe 13 antreibt. Hierzu sitzt die Biegescheibe 13 einer entsprechenden Drehwelle 14 auf.

Das Spannstück kann ebenfalls über eine nicht näher gezeigte Kniehebelanordnung und einem Pneumatikantrieb zugestellt werden.

Die gesamte Vorrichtung wird über eine CNC-Steuerung 15 auf PC-Basis gesteuert.

In der vorliegenden Figurenbeschreibung sind nur die wesentlichsten Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Biegen von Rohren beschrieben, da diese Vorrichtung in dieser Form handelsüblich ist. Die Funktionsweise wird anhand der Fig. 2 und 3 näher beschrieben:

Ein Rohr 16 durchsetzt im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 einen als Spannzange ausgebildeten Greifer 4, der auf dem Schlitten 3 aufsitzt, welcher wiederum auf der Schiene 2 verfahrbar ist. Nach dem Greifer 4 liegt das Rohr 16 der Gleitschiene 7 an und wird nach der Gleitschiene 7 zwischen der Biegescheibe 13 und dem Spannstück 10 geführt.

Zum Biegen des Rohres 16 schwenkt das Spannstück 10 um die Biegeachse 11 in Richtung z, wobei das Rohr 16 und die Biegescheibe 13 mitgenommen wird, so daß ein gestrichelt angedeuteter Biegebereich 17 mit einem mittleren Biegeradius r entsteht.

Die Gleitschiene 7 folgt dabei der Bewegung des Rohres 16 und dient als Gegenhaltung.

Gemäß dem bisherigen Stand der Technik bestand nun die Gefahr, daß in diesem Biegebereich 17 das Rohr 16 zusammenfällt, d. h., knickt. Deshalb wird ein Dorn in das Rohr 16 eingeführt, der das Rohr 16 auch noch im Biegebereich 17 von innen her abstützt.

Dieser Dorn wird erfindungsgemäß dadurch ersetzt, daß gemäß Fig. 4 das Spannstück 10 eine Nut 18 und die Biegescheibe 13 eine Umfangsnut 19 aufweisen, deren Querschnitte halboval ausgebildet sind. Das bedeutet, daß das Rohr 16 beim Biegen im Biegebereich 17 deformiert wird und zwar in eine querschnittlich in Vorschubrichtung liegende ovale Form, so daß es hierdurch nicht zu einem Knicken bzw. zum Zusammenfallen des Rohres kommen kann. Hierdurch erübrigt sich ein Dorn.

Wenn aber kein Dorn mehr notwendig ist, bestehen für die Vorrichtungen selbst erhebliche Freiheiten. Vor allem ist es möglich, den Schlitten 3 zusammen mit dem Greifer 4 gemäß Fig. 5 nicht nur entlang der Schiene 2 in Richtung des Doppelpfeiles x auf eine Einheit A von Biegescheibe 13 und Spannstück 10 hin und von dieser weg zu bewegen, sondern es ist auch möglich, den Schlitten 3 in y-Richtung senkrecht zur x-Richtung auf einer Querschiene 20 zu verfahren, so daß das Rohr 16 in den Bereich einer zweiten Einheit B aus einem Spannstück 10.1 und einer Biegescheibe 13.1 gelangt. Dieser zweiten Einheit B ist dann auch eine zweite Gleitschiene 7.1 zugeordnet.

Bevorzugt sind die Einheiten A und B spiegelbildlich zueinander angeordnet, so daß in der Einheit A ein Rechts biegen und in der Einheit B ein Linksbiegen erfolgen kann.

Bevorzugt sollte dem Schlitten 3 auch eine nicht näher gezeigte Hubeinrichtung zugeordnet werden, so daß das Rohr 16 in unterschiedliche Höhen gebracht werden kann. In diesem Fall ist es möglich, dem Rohr 16 auch eine Mehrzahl von Biegescheiben 13.1 bis 13.3 zuzuordnen, welche jeweils einen unterschiedlichen Durchmesser bzw. Radius aufweisen. Entsprechend soll auch das Spannstück unterschiedliche Abstufungen 10.1 bis 10.3 aufweisen. Hierdurch ist es möglich, in einer Einheit A/B dem Rohr Biegungen mit unterschiedlichen Biegeradien beizubringen.

Positionszahlenliste

1

Maschinengestell

2

Schiene

3

Schlitten

4

Greifer

5

Servomotor

6

Riemenantrieb

7

Gleitschiene
g Kniehebelanordnung

9

Pneumatikantrieb

10

Spannstück

11

Biegeachse

12

Servomotor

13

Biegescheibe

14

Drehwelle

15

Steuerung

16

Rohr

17

Biegebereich

18

Nut

19

Umfangsnut

20

Querschiene
A Einheit
B 2.Einheit
r Biegeradius
x Richtung
y Richtung
z Biegeschwenkung

Claims

1. Verfahren zum Biegen von Rohren (16) zwischen einem Spannstück (10) und einer Biegescheibe (13), die beide um eine Biegeachse (11) drehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (16) vor und/oder während des Biegens deformiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein rundes Rohr (16) vor und/oder während des Biegens querschnittlich oval deformiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (16) nur im Biegebereich (17) mit einem Biegeradius (r) deformiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deformation nach dem Ende des Biegebereichs (17) wieder rückgängig gemacht wird.

5. Vorrichtung zum Biegen von Rohren (16) zwischen einem Spannstück (10) und einer Biegescheibe (13), die beide um eine Biegeachse (11) drehen, wobei das Rohr (16) in einer Nut (18) des Spannstückes (10) und/oder in einer Umfangsnut (19) der Biegescheibe (13) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (18) und/oder die Umfangsnut (19) eine im Querschnitt halbovale Form aufweist/en.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut (19) zumindest im Biegebereich (17) eine querschnittlich halbovale Form aufweist.

7. Vorrichtung nach Abspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegescheibe (13) ein Servomotor (12) zugeordnet ist, welcher die Biegescheibe (13) um die Biegeachse (11) dreht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spannstück (10) eine Kniehebelanordnung und ein Pneumatikantrieb zugeordnet sind.

9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spannstück (10) auf seiner Seite eine Gleitschiene (7) vorgeschaltet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschiene (7) eine Kniehebelanordnung (8) und ein Pneumatikantrieb (9) zugeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitschiene (7) eine Führungsnut für das Rohr (16) aufweist, die ebenfalls querschnittlich halboval geformt ist.

12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß einer Einheit (A) aus Spannstück (10) und Biegescheibe (13) ein Greifer (4), vorzugsweise ein Spannzangenkopf, vorgeschaltet ist, der auf einem Schlitten (3) sitzt und dem ein Servomotor (5) als Drehantrieb zugeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (3) auf Schienen (2, 20) in der x- und y- Ebene verfahrbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß einem Greifer (4) noch eine zweite Einheit (B) aus Spannstück (10.1) und Biegescheibe (13.1) zum Biegen des Rohres (16) in eine bevorzugt entgegengesetzten Richtung zu derjenigen in der ersten Einheit (A) aus Spannstück (10) und Biegescheibe (13) zugeordnet ist.

15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegescheibe (13.1) zumindest eine weitere Biegescheibe (13.1, 13.2) mit einem anderen Radius aufgesetzt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß den Biegescheiben (13.1-13.3) ein Spannstück (10) mit unterschiedlichen Abstufungen (10.1-10.2) oder ein in der Höhe gegenüber den Biegescheiben unterschiedlich versetzbares Spannstück zugeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schlitten (3) für den Greifer (4) auch eine Hubeinrichtung zugeordnet ist.