DE202013100888U1 - Three-dimensional bending mold for hoses made of plastic or rubber - Google Patents
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Abstract
Dreidimensionale Biegeform (1) aus Metall für Schläuche aus thermisch verformbarem Kunststoff oder Kautschuk, welche Biegeform aus gegenseitig versetzt angeordneten, miteinander verbundenen geraden Abschnitten und/oder Bogenabschnitten (2) eines Rohres bestehen, die so zueinander angeordnet und mit Übergreifteilen (3) versehen sind, dass der Schlauch wieder herausnehmbar einklemmbar ist, wobei die einzelnen Bogenabschnitte (2) sowohl in horizontaler als auch vertikaler Ausrichtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegeform (1) in einer Lasermetallbearbeitungsanlage oder einer Stereolithografieanlage entweder durch lagenweise Aufbringung von Sintermetall oder pastösen Material durchgehend oder abschnittsweise aufgetragen und durch bereichsweise Bestrahlung mittels eines Lasers derart erhitzt wird, dass die Bestandteile des Sintermaterials oder pastösen Materials bei zumindest teilweiser Aufschmelzung bestrahlungsbereichsabhängig lagenweise sich zu der Biegeform (1) miteinander verbinden oder in gewünschter Weise abgetragen oder überschmelzend bearbeitet sind.Three-dimensional bending mold (1) made of metal for tubes made of thermally deformable plastic or rubber, which bending form of mutually offset, interconnected straight sections and / or arc sections (2) consist of a tube, which are arranged to each other and provided with overlapping parts (3) in that the tube can be clamped out again in a removable manner, wherein the individual curved sections (2) are arranged both in horizontal and vertical orientation, characterized in that the bending mold (1) in a laser metal processing installation or a stereolithography installation either by layered deposition of sintered metal or pasty material applied continuously or in sections and heated by regionally irradiation by means of a laser such that the components of the sintered material or pasty material in at least partial melting irradiation area depending layerwise to the bending mold (1 ) or are removed in the desired manner or processed overmelting.
Description
Die Erfindung betrifft eine dreidimensionale Biegeform aus Metall für Schläuche aus thermisch verformbarem Kunststoff oder Kautschuk, welche Biegeform aus gegenseitig versetzt angeordneten, miteinander verbundenen geraden Abschnitten und/oder Bogenabschnitten eines Rohres bestehen, die so zueinander angeordnet und mit Übergreifteilen versehen sind, dass der Schlauch wieder herausnehmbar einklemmbar ist, wobei die einzelnen Bogenabschnitte sowohl in horizontaler als auch vertikaler Ausrichtung angeordnet sind. The invention relates to a three-dimensional bending mold made of metal for hoses made of thermally deformable plastic or rubber, which bending form of mutually staggered arranged, interconnected straight sections and / or arc sections of a tube, which are arranged to each other and provided with overlapping parts, that the hose again is removably clamped, the individual arc sections are arranged in both horizontal and vertical orientation.
Biegeformen der gattungsgemäßen Art werden in zweidimensionaler oder dreidimensionaler Längsverlegung durch abschnittweises Biegen eines Rohres mittels einer Biegemaschine hergestellt. Nach dem Biegen wird das Rohr durchgehend mit einem Längsschlitz obenseitig oder seitlich versehen, damit der zu verformende Schlauch eingelegt werden kann. Damit er in den geraden Abschnitten und Bogenabschnitten klemmend gehalten ist, ist es ferner bekannt, in den Abschnitten freigeschnittene und den Schlauch übergreifende zungenförmige Rohrwandungen vorzusehen, die den auf den Boden aufgelegten Schlauch klemmend fixieren. Die Freischnitte sind dabei so bemessen, dass der Schlauch nach der thermischen Verformung aus der Biegeform herausgezogen werden kann. Bending forms of the generic type are produced in two-dimensional or three-dimensional longitudinal laying by section bending of a pipe by means of a bending machine. After bending, the tube is continuously provided with a longitudinal slot on the top or side, so that the tube to be deformed can be inserted. So that it is held clamped in the straight sections and arc sections, it is also known to provide cut-free in the sections and the hose cross tongue-shaped tube walls, which fix the clamped hose to the ground. The free cuts are dimensioned so that the tube can be pulled out of the bending mold after the thermal deformation.
In der Regel weist das Rohr auch einen geschlossenen Einführungsabschnitt auf, in den ein Schlauchende einsteckbar ist, das unverformt bleiben soll. Die Biegeform besteht aus Metall und ist formstabil ausgelegt, z. B. aus einem Edelstahlrohr hergestellt. In general, the tube also has a closed insertion portion into which a hose end is inserted, which should remain undeformed. The bending mold is made of metal and is designed dimensionally stable, z. B. made of a stainless steel tube.
Der zu verformende Schlauch wird in die Biegeform eingeklemmt und durch die Übergreifteile an den geraden Abschnitten und in den Bogenbereichen dem Kurvenverlauf folgend in der Biegeform gehalten. Wird nun die Biegeform mit dem eingesetzten Kunststoff- oder Kautschukschlauch, der auch armiert oder auch längs oder quer geschlitzt sein kann, was z. B. für die Aufnahme von Kabelbäumen zweckdienlich ist, erwärmt, z.B. in eine heiße Flüssigkeit gelegt oder in einen Ofen gestellt oder einem heißen Luftstrom unterworfen oder durch Einleiten von heißer Luft Wasserdampf oder Flüssigkeit, so verformt sich der Schlauch entsprechend dem Verlauf der Biegeform und behält die Verformung bei, wenn er im abgekühlten Zustand aus der Biegeform herausgelöst wird. Die Abkühlung kann von außen oder innen durch Einleiten gekühlter Medien bewirkt werden, um eine schnellere Entnahme zu ermöglichen. Solche Schläuche werden beispielsweise im Kraftfahrzeugbereich sowohl im Motorenbereich als auch in den Hohlräumen der Karosserie sowie zum Verlegen von Kabelbäumen oder zum Leiten von Flüssigkeiten oder Luft benötigt. Die Formgebung ist dabei erforderlich, um eine gewünschte Verlegung zu ermöglichen, damit andere Teile des Kraftfahrzeuges ebenfalls zugänglich bleiben. The tube to be deformed is clamped in the bending mold and held in the bending shape by the overlapping parts on the straight sections and in the curved areas following the curve. Will now be the bending mold with the plastic or rubber hose used, which can also be reinforced or longitudinal or transverse slotted, which z. B. is useful for receiving harnesses, heated, e.g. placed in a hot liquid or placed in an oven or subjected to a hot air flow or steam or liquid by introducing hot air, the tube deforms according to the course of the bending mold and maintains the deformation when dissolved out of the bending mold in the cooled state becomes. Cooling can be effected externally or internally by introducing cooled media to allow for faster removal. Such hoses are needed, for example, in the motor vehicle sector both in the engine area and in the cavities of the body as well as for laying wire harnesses or for conducting liquids or air. The shape is required to allow a desired installation, so that other parts of the vehicle also remain accessible.
Die Biegeform kann als Einzelanfertigung direkt verwendet werden. Es ist aber auch möglich, die Biegeform auf ein Untergestell anzubringen, das z. B. auf einem Montagetisch aufstellbar ist. Zu diesem Zweck weist das Untergestell nach oben vorstehende Stützelemente auf, an deren Enden die Biegeform befestigt ist, z. B. angeschweißt ist. Die Grundform des Fußes, der tellerförmig oder auch aus einem Rahmen geformt sein kann, ist zweckmäßigerweise der zweidimensionalen Grundform der Biegeform angepasst, während die Stützen, die wahlfrei verteilt angeordnet sind und deren Enden z.B. die Biegeform in den Bogenabschnitten abstützen, schräg oder senkrecht nach oben stehend daran befestigt sind. The bending mold can be used directly as individual production. But it is also possible to attach the bending mold on a base, the z. B. can be set up on a mounting table. For this purpose, the sub-frame upwardly projecting support elements, at the ends of the bending mold is fixed, for. B. is welded. The basic shape of the foot, which may be dish-shaped or also formed from a frame, is suitably adapted to the two-dimensional basic shape of the bending mold, while the supports, which are arranged randomly distributed and whose ends are e.g. support the bending mold in the bow sections, obliquely or vertically upstanding attached thereto.
Die Herstellung einer Biegeform der bekannten Art ist außerordentlich aufwändig, da nicht nur eine dreidimensionale Biegetechnik zum Einsatz kommt, sondern die Freischnitte insbesondere in den Bogenbereichen manuell erfolgen, damit einerseits die gewünschte Klemmung des zu verformenden Schlauches gewährleistet ist und andererseits ein leichtes Eindrücken und auch ein leichtes Herausziehen des verformten Schlauches ermöglicht wird. Solche Biegeformen bedürfen fachmännischen Könnens und ständige Nacharbeit, bis eine gewünschte Optimierung erreicht wird. Eine Fertigung mittels numerisch gesteuerter Biegemaschinen unter gleichzeitigem Einbringen von Freischnitten in die Bogenabschnitte ist nicht möglich. Auch müssen die Schnittkanten nachträglich manuell gerundet werden, damit der Schlauch beim Einsetzen oder Herausziehen nicht beschädigt wird. The production of a bending mold of the known type is extremely complex, since not only a three-dimensional bending technique is used, but the free cuts done especially in the bow areas manually, so on the one hand, the desired clamping of the tube to be deformed is ensured and on the other hand, a slight impressions and a easy withdrawal of the deformed tube is made possible. Such bending forms require expert skill and constant reworking until a desired optimization is achieved. A production by means of numerically controlled bending machines with simultaneous introduction of cutouts in the arc sections is not possible. Also, the cut edges must be subsequently rounded manually, so that the hose is not damaged when inserting or pulling out.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Biegeform so zu konzipieren und herzustellen, dass sie konstruktiv mittels eines 3D-Programmes konstruiert und mit den entsprechenden Daten realisiert werden kann, ohne dass aufwändige Handarbeit erforderlich ist, um die Biegeform als Klemmform zum Verformen eines Kunststoff- oder Kautschukschlauches verwenden zu können. Des Weiteren soll bezüglich der Querschnittsform eines Schlauches ein hoher Gestaltungsfreiheitsgrad gegeben sein. The invention is based on the object to design and manufacture a generic bending mold so that it can be constructed constructively by means of a 3D program and realized with the appropriate data, without elaborate manual work is required to the bending mold as a clamping mold for deforming a Plastic or rubber hose to be able to use. Furthermore, a high freedom of design should be given with regard to the cross-sectional shape of a hose.
Die Aufgabe löst die Erfindung durch Ausgestaltung der dreidimensionalen Biegeformen gemäß der im Anspruch 1 angegeben technischen Lehre, wonach die Biegeform in einer Lasermetallbearbeitungsanlage oder einer Stereolithografieanlage entweder durch lagenweise Aufbringung von Sintermetall oder pastösen Material durchgehend oder abschnittsweise aufgetragen und durch bereichsweise Bestrahlung mittels eines Lasers derart erhitzt wird, dass die Bestandteile des Sintermaterials oder pastösen Materials bei zumindest teilweiser Aufschmelzung bestrahlungsbereichsabhängig lagenweise sich zu der Biegeform miteinander verbinden oder in gewünschter Weise abgetragen oder überschmelzend bearbeitet sind. The object is achieved by the invention by designing the three-dimensional bending molds according to the technical teaching given in claim 1, according to which the bending mold in a laser metal processing plant or a stereolithography either by layerwise application of sintered metal or pasty material continuously or partially applied and heated by partially irradiation by means of a laser becomes, that the constituents of the sintered material or pasty material in the case of at least partial melting, depending on the area of irradiation, are connected in layers to one another in the bending form or are removed in the desired manner or processed by overmelting.
Die Biegeform nach der Erfindung ist mittels Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Werkstücken hergestellt, wie sie in den europäischen Patentschriften
Das Verfahren gemäß
In einer Lasermaterialbearbeitungsanlage oder einer Stereolithografieanlage werden entweder lagenweise Sintermetall oder pastöses Material aus einer Vorratseinrichtung auf eine Unterlage aufgetragen und durch bereichsweise Bestrahlung mit Laserstrahlung eines Lasers derart erhitzt, dass sich die Bestandteile des Sintermetalls oder pastösen Materials bei zumindest teilweiser Aufschmelzung bestrahlungsbereichsabhängig lagenweise zu dem Werkstück miteinander verbinden. Die Laserstrahlung wird dabei mit einer ersten Energiedichte oder einem ersten Fokusdurchmesser eingesetzt. The method according to
In a laser material processing system or a stereolithography system either layered sintered metal or pasty material from a storage device are applied to a substrate and heated by laser beam radiation in some areas such that the components of the sintered metal or pasty material with at least partial melting irradiation area depending layer by layer to the workpiece with each other connect. The laser radiation is used with a first energy density or a first focus diameter.
Während des Werkstückherstellungsprozesses werden auf die Bereiche des Werkstückes eine oder mehrere Materialauflagen aufgebracht und verfestigt. Vor dem Aufbau weiterer Materiallagen werden die vorherigen durch den Laser durch Erhöhung seiner Energiedichte abtragend oder überschmelzend bearbeitet, so dass bei kontinuierlichem Aufbau jede gewünschte Form und Kantenrundung realisierbar ist. During the workpiece manufacturing process, one or more material pads are applied and solidified on the areas of the workpiece. Before building up further layers of material, the previous ones are machined or remelted by the laser by increasing its energy density so that any desired shape and edge rounding can be realized with a continuous structure.
Das Verfahren nach der
Handelt es sich um sehr lange, beispielsweise 1 m lange Biegeformen, so können diese auch aus einzelnen Abschnitten zusammengesetzt werden. Diese Abschnitte lassen sich dann in gleicher Weise herstellen wie zuvor beschrieben und werden nachträglich stirnseitig zusammengeschweißt. Zur Erhöhung der Stabilität der aus Bogenabschnitten zusammengesetzten Biegeform, die im gleichmäßigen Prozess hergestellt wird, können die Lagen auch in der dritten Dimension überlappend aufgetragen und angeschmolzen werden, so dass nicht nur stirnseitige Verschmelzungen der einzelnen Lagen gegeben sind, sondern auch überlappende Lagen vorgesehen sind, was zur erhöhten Stabilität beiträgt. If it is very long, for example, 1 m long bending forms, so these can also be composed of individual sections. These sections can then be produced in the same way as described above and are subsequently welded together at the front end. In order to increase the stability of the bend form composed of curved sections, which is produced in a uniform process, the layers can also be overlapped applied and fused in the third dimension, so that not only end-side merging of the individual layers are given, but also overlapping layers are provided, which contributes to increased stability.
Die Biegeform kann grundsätzlich einen Querschnitt aufweisen, der rund, eckig oder oval ist, oder auch eine Freiform aufweisen. Sie muss lediglich der Außenform des Schlauches angepasst sein, der durch diese Biegeform verformt werden soll. Nach dem Einlegen des Schlauches aus thermoplastischem Kunststoff oder Kautschuk, der auch armiert sein kann, beispielsweise durch fixierte Kunststofffasern, Kohle- oder Glasfasern, wird die Form erhitzt oder einem heißen Luftstrom oder einer anderen Wärmeeinwirkung unterworfen oder in eine heiße Flüssigkeit eingegeben, um eine dauerhafte thermische Verformung des Schlauches in gewünschter Weise zu ermöglichen. Die aus dem Metall bestehende Biegeform behält ihre Form bei, lässt aber durch ihre Formgebung in den Bogenabschnitten es zu, dass der verformte Schlauch nach dem Abkühlen entnommen werden kann. The bending form may in principle have a cross section which is round, angular or oval, or also have a free form. It only has to be adapted to the outer shape of the hose which is to be deformed by this bending shape. After inserting the tube of thermoplastic or rubber, which may also be reinforced, for example, by fixed plastic fibers, carbon or glass fibers, the mold is heated or a hot air stream or a subjected to other heat or entered into a hot liquid to allow a permanent thermal deformation of the tube in a desired manner. The bending mold made of the metal retains its shape but, by its shape in the arcuate sections, allows the deformed tube to be removed after cooling.
Der Schlauch kann aber auch längs gespalten sein, so dass nach der Verformung beispielsweise ein Kabelbaum in den in dreidimensionaler Richtung verlegbaren Schlauch hineingedrückt werden kann. Der Schlauch kann auch quer verlaufende Schlitze und Ausnehmungen aufweisen. Ferner kann der Schlauch ein Wellrohr, ein Glattrohr mit über die Länge unterschiedlichen oder gleichförmigen Querschnittsformen sein. Entsprechend sind die Abschnitte der Form auszulegen. Dies ist konstruktiv durch Bestimmung der 3D-Daten für die Laserführung möglich, während beim bekannten Stand der Technik derartige Freiheitsgrade in der Gestaltung nicht durchführbar sind. However, the hose can also be split longitudinally, so that, for example, after the deformation, a cable harness can be pressed into the hose which can be laid in the three-dimensional direction. The tube may also have transverse slots and recesses. Further, the tube may be a corrugated tube, a smooth tube having different or uniform cross-sectional shapes over the length. Accordingly, the sections of the form are to be interpreted. This is possible constructively by determining the 3D data for the laser guidance, while in the known state of the art such degrees of freedom in the design are not feasible.
Um die gewünschte Klemmung zu erzielen, werden bei dem lagenmäßigen Aufbau die geraden Abschnitte und die Bogenabschnitte mit Übergreifteilen versehen, die den Schlauch bei gleichmäßiger Einklemmung zwischen dem jeweiligen Bodenabschnitt und dem Übergreifteil des Bogenabschnittes übergreifen. Es ist dennoch ein ausreichend dimensionierter Spalt gegeben, um den Schlauch nach der Verformung wieder aus der Form herausziehen zu können. Auch kann an mindestens einem Ende der Schlauch unverformt bleiben, zu welchem Zweck beispielsweise eine Hülse mit runder oder einer anderen, dem Schlauchquerschnitt angepassten Öffnung an der Biegeform oder in Reihe hierzu vorgesehen sein kann. In order to achieve the desired clamping, the straight sections and the curved sections are provided with overlapping parts in the layered structure, which engage over the hose with uniform entrapment between the respective bottom portion and the overlapping portion of the arc section. Nevertheless, there is a sufficiently large gap to be able to pull the hose out of the mold again after the deformation. Also, at least one end of the tube remain undeformed, for which purpose, for example, a sleeve with round or another, the tube cross-section adapted opening on the bending mold or in series can be provided for this purpose.
Da die Biegeform dreidimensional ausgelegt ist, ist es bei der Herstellung in der Regel unerlässlich, dass Hilfsstützen mit aufgebaut werden, damit beispielsweise bei ansteigender Anordnung eines Bogenabschnittes und einer sich anschließenden Drehung die Teile nicht beim Schweißprozess abknicken können. Diese Stützen können nach dem Fertigungsprozess abgebrochen und die Oberfläche beispielsweise abgeschliffen oder abgeschert werden. Es braucht eine zusätzliche Oberflächenverschmelzung der Stützen nicht vorgesehen zu sein, so dass auch eine leichte Trennung der haftenden Hilfsstützen gegeben ist. Diese Hilfsstützen können beispielsweise einen Durchmesser von ca. 0,3 mm bis ca. 0,5 mm aufweisen. Since the bending mold is designed three-dimensional, it is usually essential in the production that auxiliary supports are built with, so that, for example, with increasing arrangement of an arc section and a subsequent rotation, the parts can not bend during the welding process. These supports can be broken after the manufacturing process and the surface, for example, sanded off or sheared off. It does not need to be provided an additional surface fusion of the supports, so that there is also a slight separation of the adhesive auxiliary supports. These auxiliary supports may, for example, have a diameter of about 0.3 mm to about 0.5 mm.
Es ist darüber hinaus möglich, dann, wenn die Biegeform auf einem Ständer befestigt werden soll, den Ständer zugleich mit aufzubauen. Zu diesem Zweck wird ein Standteil konstruiert, das ebenfalls durch das Verfahren realisiert werden kann, an welchem massivere Stützen aufgebaut werden, die aus dem gleichen Material bestehen und an deren oberen Enden die Biegeform aufgebaut wird. Es ist aber auch möglich, das Standteil mit den Stützen vorzufertigen, beispielsweise auf eine Platte mehrere Stützen anzubringen, deren Höhe dem Höhenverlauf der Biegeform angepasst ist, so dass auf die Stützenden der gewünschte Aufbau der Biegeform vorgenommen werden kann, um der Biegeform einen sicheren Stand bei der zweckbestimmten Verwendung zu ermöglichen. Wird der Schlauch in die fertige Biegeform eingesetzt, so kann beispielsweise durch Wärmebehandlung der Schlauch in der Form entsprechend dem vorgegebenen Verlauf thermisch ausgeformt werden. It is also possible, then, if the bending mold is to be mounted on a stand to build the stand at the same time. For this purpose, a stand part is constructed, which can also be realized by the method in which solid supports are constructed, which consist of the same material and at the upper ends of the bending mold is constructed. But it is also possible to prefabricate the stand part with the supports, for example, to install on a plate several supports whose height is adapted to the height profile of the bending mold, so that on the support ends of the desired structure of the bending mold can be made to the bending form a secure state to allow for dedicated use. If the hose is inserted into the finished bending mold, then, for example, by heat treatment, the hose can be thermoformed in the mold in accordance with the predetermined course.
Die erfindungsgemäßen vorteilhaften Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen im Detail angegeben. The advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims in detail.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels ergänzend erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the drawing.
In der Zeichnung zeigen: In the drawing show:
Das Ausführungsbeispiel in den
Konstruktiv sind die Daten so aufbereitet, dass ein Schlauch, der verformt werden soll, nach der Herstellung in diese Biegeform eindrückbar ist und durch die so gebildeten schrägen Zwischenräume zwischen den benachbarten Übergreifteilen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Biegeform bending mold
- 22
- Bogenabschnitt arc section
- 33
- Übergreifteile Cross parts
- 44
- Bodenabschnitt bottom section
- 55
- Stützen Support
- 66
- Fußteil footboard
- 77
- Hülse shell
- 88th
- Abschnitte sections
- 99
- Bogenabschnitt arc section
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1448359 B1 [0009, 0010] EP 1448359 B1 [0009, 0010]
- EP 1441897 [0009] EP 1441897 [0009]
- EP 1419836 B1 [0009, 0012] EP 1419836 B1 [0009, 0012]
- EP 1441897 B1 [0012] EP 1441897 B1 [0012]
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Publications (1)
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