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Die Erfindung betrifft eine Streckbiegemaschine zum Verformen von Werkstücken.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedenartig aufgebaute Streckbiegemaschinen bekannt, bei welchen das zu bearbeitende Werkstück zwischen zwei hydraulisch angetriebenen Spannaufnahmen gespannt wird und mittels einem Hydraulikzylinder eine Zugkraft in Zugrichtung auf das Werkstück ausgeübt wird. Mittels einem Druckstempel einer Druckvorrichtung wird eine Druckkraft quer zur Zugrichtung auf das Werkstück ausgeübt, wobei auch der Druckstempel mittels einem Hydraulikzylinder angetrieben wird.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Streckbiegemaschinen weisen den Nachteil auf, dass die Kraftaufbringung der Zugkraft auf das Werkstück und auch die Verformung des Werkstückes durch diese bekannten Streckbiegemaschinen nur eine unzureichende Genauigkeit aufweisen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Streckbiegemaschine zum Verformen von Werkstücken zur Verfügung zu stellen, mittels welcher das Werkstück hochgenau verformt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß den Ansprüchen gelöst.
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Erfindungsgemäß ist eine Streckbiegemaschine zum Verformen von Werkstücken ausgebildet. Die Streckbiegemaschine umfasst:
- einen Maschinenrahmen;
- eine erste Spannaufnahme mit einem ersten Spannkopf zum Spannen einer ersten Seite des Werkstücks, wobei die erste Spannaufnahme am Maschinenrahmen angeordnet ist;
- eine zweite Spannaufnahme mit einem zweiten Spannkopf zum Spannen einer zweiten Seite des Werkstücks, wobei die zweite Spannaufnahme distanziert zur ersten Spannaufnahme am Maschinenrahmen angeordnet ist und wobei die beiden Spannköpfe zum Aufbringen einer Zugkraft in Zugrichtung auf das Werkstück ausgebildet sind;
- eine Druckvorrichtung mit einem Druckstempel zum Verformen des Werkstückes, wobei die Druckvorrichtung zwischen erster Spannaufnahme und zweiter Spannaufnahme am Maschinenrahmen angeordnet ist, wobei der Druckstempel zum Aufbringen einer Druckkraft in einer quer zur Zugrichtung liegenden Druckrichtung ausgebildet ist.
- Die beiden Spannaufnahmen sind bezüglich dem Aufbringen der Zugrichtung flexibel ausgebildet.
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Von Vorteil an der erfindungsgemäßen Ausbildung der Streckbiegemaschine ist, dass die Spannaufnahmen flexibel an den jeweiligen Verformungsgrad des zu verformenden Werkstückes angepasst werden können.
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Weiters kann vorgesehen sein, dass die beiden Spannaufnahmen jeweils einen Elektromotor, insbesondere einen Servomotor, zum Verstellen des Spannkopfes umfassen und somit zum Aufbringen einer Zugkraft auf das Werkstück ausgebildet sind. Durch den elektromotorischen Antrieb der Spannaufnahme können die Spannköpfe mit einer hohen Genauigkeit positioniert werden. Darüber hinaus kann durch den elektromotorischen Antrieb mittels der Spannköpfe eine hohe Zugkraft auf das Werkstück aufgebracht werden, wobei diese gut einstellbar und dosierbar ist. Außerdem kann ein derartiger Antrieb einfach, kostengünstig und platzsparend in die Streckbiegemaschine integriert werden. Weiters ist es nicht notwendig, dass für den elektromotorischen Antrieb ein Hydraulikaggregat vorgesehen ist, wodurch der Betrieb der Streckbiegemaschine vereinfacht werden kann und auch umweltschonend erfolgen kann.
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Weiters kann es zweckmäßig sein, wenn der Elektromotor der Spannaufnahme, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes, mit einem Stellgewinde, insbesondere einem Kugelgewindetrieb, gekoppelt ist, wobei der Elektromotor an einer Motorhalterung aufgenommen ist und der Spannkopf mittels einer Linearführung relativ zur Motorhalterung verstellbar an dieser gelagert ist, wobei der Kugelgewindetrieb zum Einleiten einer Linearverstellung und einer Verstellkraft in den Spannkopf ausgebildet ist. Von Vorteil ist hierbei, dass ein Spindeltrieb, insbesondere ein Kugelgewindetrieb zur Übertragung von hohen Kräften ausgebildet ist und dabei ein möglichst geringes Spiel aufweist. Der Spannkopf kann mittels der Linearführung in horizontaler Richtung verschiebbar an der Motorhalterung gelagert sein.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass der Druckstempel mittels einem Elektromotor, insbesondere einem Servomotor, verstellbar am Maschinenrahmen angeordnet ist, wobei der Elektromotor an einer Motorhalterung aufgenommen ist, welche mit dem Maschinenrahmen gekoppelt ist und der Druckstempel mittels einer Linearführung relativ zur Motorhalterung verstellbar am Maschinenrahmen gelagert ist, wobei ein Stellgewinde, insbesondere ein Kugelgewindetrieb, zum Einleiten einer Linearverstellung und einer Verstellkraft in den Druckstempel ausgebildet ist und mit dem Elektromotor der Druckvorrichtung, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes gekoppelt ist. Von Vorteil ist hierbei, dass ein Spindeltrieb, insbesondere ein Kugelgewindetrieb zur Übertragung von hohen Kräften ausgebildet ist und dabei ein möglichst geringes Spiel aufweist.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Spannaufnahme eine Grundeinheit aufweist, welche mit dem Maschinenrahmen gekoppelt ist und eine Schwenkeinheit aufweist, welche bezüglich einer Schwenkachse schwenkbar in der Grundeinheit gelagert ist, wobei der Elektromotor mitsamt der Motorhalterung und auch der Spannkopf in der Schwenkeinheit umfasst sind und gemeinsam relativ zur Grundeinheit der Spannaufnahme verschwenkbar sind. Von Vorteil ist hierbei, dass durch eine derartige Ausführung der Spannaufnahme erreicht werden kann, dass der Spannkopf während der Verformung des Werkstückes frei mit dem Werkstück mitschwenkbar ist und somit die Zugkraft auf das Werkstück entsprechend dem aktuellen Umformwinkel flexibel anpassbar ist und an den Werkstückeinspannungen ständig entlang einer neutralen Faser des Werkstückes erfolgt.
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Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass die Schwenkeinheit der Spannaufnahme mit einem Aktuator, insbesondere einem Hydraulikzylinder oder einem Pneumatikzylinder, gekoppelt ist mittels welchem die Schwenkeinheit aktiv zur Grundeinheit verdrehbar ist. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die Schwenkeinheit aktiv verdreht werden kann und somit nach dem Beenden des Biegevorganges wieder in ihre Ausgangsstellung bzw. Aufnahmestellung rückgeführt werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass der Spannkopf zur Aufnahme von Werkstücken ausgebildet welche als Hohlprofil ausgeführt sind, wobei eine innere Klemmeinheit ausgebildet ist, welche zum kraftschlüssigen Klemmen einer Innenseite der Werkstücke dient und wobei eine äußere Klemmeinheit ausgebildet ist, welche zum kraftschlüssigen Klemmen einer Außenseite der Werkstücke dient. Von Vorteil ist hierbei, dass durch die innere Klemmeinheit und durch die äußere Klemmeinheit ein Hohlprofil so geklemmt werden kann, dass es nicht in unerwünschter Weise verformt bzw. zusammengedrückt wird.
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Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn die innere Klemmeinheit einen ersten Klemmfinger und einen zweiten Klemmfinger aufweist, welche mit deren nach außen gerichteter Anlagefläche zur Anlage an einer Innenseite des Werkstückes vorgesehen sind und dass zwischen den beiden Klemmfingern ein Keilelement angeordnet ist, wobei durch axiale Verschiebung des Keilelementes, mittels einem Verstellmittel, der Abstand zwischen den beiden Anlageflächen der Klemmfinger einstellbar ist. Von Vorteil ist hierbei, dass eine derartig ausgebildete innere Klemmeinheit einen einfachen Aufbau aufweist und unter Ausnutzung der beschränkten Platzverhältnisse eine möglichst hohe Klemmkraft auf das Werkstück aufbringen kann.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die äußere Klemmeinheit einen ersten Klemmfinger und einen zweiten Klemmfinger aufweist, welche mit deren nach innen gerichteter Anlagefläche zur Anlage an einer Außenseite des Werkstückes vorgesehen sind und dass außerhalb der beiden Klemmfinger jeweils ein Keilelement angeordnet ist, wobei durch axiale Verschiebung der Keilelemente, mittels einem Verstellmittel, der Abstand zwischen den beiden Anlageflächen der Klemmfinger einstellbar ist. Von Vorteil ist hierbei, dass eine derartig ausgebildete äußere Klemmeinheit einen einfachen Aufbau aufweist und unter Ausnutzung der beschränkten Platzverhältnisse eine möglichst hohe Klemmkraft auf das Werkstück aufbringen kann.
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Weiters kann vorgesehen sein, dass zwischen den beiden Klemmfingern der äußeren Klemmeinheit ein Federelement angeordnet ist, mittels welchem auf beide Klemmfinger eine Rückstellkraft ausgeübt ist. Von Vorteil ist hierbei, dass durch das Federelement die beiden Klemmfinger der äußeren Klemmeinheit auseinander gedrückt werden und somit einfach in deren Ausgangsstellung zurückgeführt werden können.
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Gemäß einer besonderen Ausprägung ist es möglich, dass sowohl der erste Spannkopf als auch der zweite Spannkopf eine Druckfeder aufweisen, mittels welcher das Werkstück vor dem Schließen der Spannköpfe zentral zwischen den beiden Spannköpfen anordenbar ist. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme das Werkstück zur Aufnahme nicht exakt zentral in die Streckbiegemaschine eingelegt werden muss, sondern dass beim Aufeinanderzubewegen der beiden Spannköpfe das Werkstück an einem der beiden Spannköpfe zuerst zum Anliegen kommen kann und anschließend durch weitere Zustellbewegung der beiden Spannköpfe das Werkstück durch gleiche Druckverteilung in den Druckfedern der beiden Spannköpfe zentriert wird.
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Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass am Maschinengestell eine erste Stützauflage ausgebildet ist, an welcher das unverformte Werkstück auflegbar ist, wobei die erste Stützauflage in vertikaler Richtung verschiebbar ist und dass am Maschinengestell eine zweite Stützauflage ausgebildet ist, an welcher das verformte Werkstück auflegbar ist, wobei die zweite Stützauflage in vertikaler Richtung verschiebbar ist. Dadurch kann erreicht werden, dass das zu bearbeitende Werkstück in die Stützauflage eingelegt werden kann und für den Klemmvorgang nicht vom Maschinenbediener gehalten werden muss.
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Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn der Druckstempel einen oberen Druckstempelteil und einen unteren Druckstempelteil aufweist, wobei die beiden Druckstempelteile eine Einlagenut mit einem Nutgrund und zwei einander zugerichteten Nutwänden, welche jeweils an einem Druckstempelteil ausgebildet sind, ausformen und wobei das Werkstück in der Einlagenut aufnehmbar ist und wobei die beiden Druckstempelteile mittels einem Stellmittel in deren Abstand relativ zueinander verstellbar sind, sodass die beiden Nutwände aufeinander zubewegbar sind. Von Vorteil ist hierbei, dass mittels der beiden relativ zueinander bewegbaren Druckstempelteile das umgeformte Profil nach dem Beenden des Umformvorganges gequetscht werden kann, sodass etwaige Ausbeulungen aus dem Profil herausgedrückt werden können.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die beiden Spannaufnahmen eine Grobverstellung aufweisen mittels welcher der Abstand der Spannaufnahmen zueinander grob auf die Werkstücklänge einstellbar ist. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die Streckbiegemaschine für verschieden lange Werkstücke verwendet werden kann.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Spannkopf der Spannaufnahme zwischen 50mm und 1.000mm, insbesondere zwischen 100mm und 500mm, bevorzugt zwischen 150mm und 250mm relativ zur Motorhalterung verstellbar ist. Von Vorteil ist hierbei, dass der Spannkopf in einem ausreichend großen Bereich verstellt werden kann und dabei möglichst klein gebaut werden kann.
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Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass der Druckstempel der Druckvorrichtung zwischen 50mm und 2.000mm, insbesondere zwischen 100mm und 1.000mm, bevorzugt zwischen 200mm und 300mm relativ zur Motorhalterung verstellbar ist. Von Vorteil ist hierbei, dass der Druckstempel in einem ausreichend großen Bereich verstellt werden kann und dabei möglichst klein gebaut werden kann.
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Weiters kann ein Verfahren zum Verformen eines Werkstückes unter Verwendung einer obig beschriebenen Streckbiegemaschine vorgesehen sein. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
- - Einlegen eines Werkstückes in die Streckbiegemaschine;
- - Aufeinanderzubewegen der beiden Spannköpfe, bis das Werkstück an der ersten Seite im ersten Spannkopf und an der zweiten Seite im zweiten Spannkopf gespannt werden kann;
- - Spannen des Werkstückes in den beiden Spannköpfen;
- - Aufbringen einer Zugkraft in Zugrichtung auf das Werkstück mittels den beiden Spannköpfen;
- - Verfahren des Druckstempels der Druckvorrichtung quer zur Zugrichtung und dadurch Verformen des Werkstückes;
- - Während dem Verfahren des Druckstempels gleichzeitiges Verfahren der beiden Spannköpfe, sodass die Verformung des Werkstückes ausgeglichen wird;
- - Öffnen der Spannköpfe nach dem Beenden des Verformvorganges;
- - Voneinanderwegbewegen der beiden Spannköpfe und dadurch freigeben des Werkstückes;
- - Herausnehmen des Werkstückes aus der Streckbiegemaschine.
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Von Vorteil an diesem Verfahren ist, dass das Werkstück mit einer hohen Genauigkeit hergestellt werden kann und auch die Umformparameter während dem Verformvorganges des Werkstückes genau eingehalten werden können.
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Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn die mittels den beiden Spannköpfen auf das Werkstück aufgebrachte Zugkraft derart gewählt wird, dass das Werkstück zwischen 5% und 100%, insbesondere zwischen 20% und 95%, bevorzugt zwischen 70% und 80% der Streckgrenze des Werkstückes beansprucht wird. Von Vorteil ist hierbei, dass eine Zugkraft im angegebenen Bereich der Streckgrenze des Werkstückes dazu führt, dass das Werkstück einfach verformt werden kann und nach dem Verformvorgang die inneren Spannungen im Werkstück möglichst gering gehalten werden können.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die notwendige Zugkraft durch Hinterlegung der Werkstückgeometrie und der Festigkeitseigenschaften des Werkstückes berechnet wird. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die notwendige Zugkraft rechnerisch ermittelt werden kann und somit einen exakten Wert aufweisen kann.
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Alternativ dazu ist es denkbar, dass ein Zug auf das Werkstück aufgebracht wird und nicht die Höhe der Zugkraft als Parameter vorgegeben ist, sondern dass das Werkstück auf einen gewissen %-Wert seiner Ausgangslänge gestreckt wird. Dadurch kann die Streckgrenze des Werkstückes unabhängig von der Querschnittsfläche des Werkstückes eingestellt werden.
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Weiters kann vorgesehen sein, dass die tatsächlich am Werkstück anliegende Zugkraft durch Messen des Motorstromes und somit Bestimmung des Drehmomentes der Elektromotoren der Spannaufnahme ermittelt wird. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die tatsächlich anliegende Zugkraft einfach und ausreichend exakt bestimmt werden kann.
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Alternativ dazu können externe Messsensoren zur Bestimmung der tatsächlich am Werkstück anliegenden Zugkraft vorgesehen sein.
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Gemäß einer besonderen Ausprägung ist es möglich, dass das Verfahren der beiden Spannköpfe während des Verformvorganges synchron erfolgt, wobei durch aktive Streckenregelung das Zentrum des Werkstückes im Zentrum des Druckstempels gehalten wird. Von Vorteil ist hierbei, dass während des Verformvorganges das Zentrum des Werkstückes im Zentrum des Druckstempels gehalten wird und somit eine gleichmäßige Verformung des Werkstückes erreicht werden kann.
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Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass während des Verformvorganges die Schwenkeinheit der Spannaufnahme relativ zur Grundeinheit der Spannaufnahme frei verschwenkbar ist und vom Werkstück verschwenkt wird. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme der Spannkopf eine reine Zugkraft auf das Werkstück ausgeübt wird und in dieses kein Biegemoment eingeleitet wird.
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Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn nach dem Beenden des Verformvorganges und dem Voneinanderwegbewegen der beiden Spannköpfe, die Schwenkeinheit der Spannaufnahme mittels dem Aktuator der Spannaufnahme in eine Aufnahmestellung zurückgeschwenkt wird. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die Streckbiegemaschine wieder in ihre Ausgangsstellung befördert wird und somit zur Aufnahme eines neuen Werkstückes bereitsteht.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass zum Einlegen des Werkstückes in die Streckbiegemaschine die erste Stützauflage in vertikaler Richtung nach oben gefahren wird und nach dem Klemmen des Werkstückes in den Spannköpfen die erste Stützauflage nach unten gefahren wird. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme das Werkstück einfach in die Streckbiegemaschine eingelegt werden kann.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass nach dem Beenden des Verformvorganges und vor dem Öffnen der Spannköpfe die zweite Stützauflage in vertikaler Richtung nach oben verschoben wird und zur Aufnahme des Werkstückes dient. Von Vorteil ist hierbei, dass beim Öffnen der Spannköpfe das Werkstück direkt in der Streckbiegemaschine abgelegt werden kann.
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Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass der obere Druckstempelteil und der untere Druckstempelteil nach dem Beenden des Verformvorganges aufeinander zubewegt werden, um etwaige Ausbeulungen im Werkstück eindrücken zu können. Dadurch können etwaige durch den Verformvorgang entstehende Ausbeulungen im Werkstück geglättet werden.
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Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der obere Druckstempelteil und der untere Druckstempelteil während dem Verformvorgang in einer aufeinander zubewegten Klemmstellung gehalten werden und nach dem Beenden des Verformvorganges voneinander distanziert werden, um das Werkstück freizugeben. Von Vorteil bei dieser Ausführungsvariante ist, dass das Werkstück schon mehreren dem Verformvorgang in Form bzw. Position gehalten wird und dass nach dem Durchführen des Verformvorganges das Werkstück einfach und mit wenig Kraftaufwand aus dem Druckstempel herausgenommen werden kann.
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Sämtliche in diesem Dokument beschriebene Linearführungen sind in den dargestellten Ausführungsbeispielen in Form von Kugelumlaufführungen ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Linearführungen, beispielsweise in Form von formschlüssigen Gleitführungen, etwa Schwalbenschwanzführungen, ausgebildet sind.
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Sämtliche in diesem Dokument beschriebene Spindeltriebe sind in den dargestellten Ausführungsbeispielen in Form von Kugelgewindetrieben ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Spindeltriebe beispielsweise als normale Stellgewinde, wie etwa Trapezgewinde ausgeführt sind.
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Die in diesem Dokument beschriebenen Elektromotoren sind vorzugsweise in Form von Servomotoren ausgebildet. Es können jedoch auch alle anderen Arten von Elektromotoren verwendet werden, welche eine entsprechende Steuerung aufweisen.
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Die in den einzelnen Verstelleinheiten der Spannaufnahmen und Druckvorrichtung bzw. Elektromotoren auftretenden Kräfte aufgrund der Verformung des Werkstückes können beispielsweise durch Überwachung des Motorstroms und somit des Motormoments der einzelnen Elektromotoren erfasst werden. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass beispielsweise Kraftsensoren oder Drehmomentsensoren die auftretenden Kräfte direkt erfassen.
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Die Elektromotoren können über interne Positionssensoren verfügen mittels welchen Über den Drehwinkel des Elektromotors auf die Position der anzutreibenden Bauteile rückgerechnet werden kann. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Position der anzutreibenden Bauteile mittels Wegmesssensoren direkt erfasst wird.
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Weiters kann vorgesehen sein, dass die Elektromotoren mit einem Getriebe gekoppelt sind.
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Weiters kann vorgesehen sein, dass die Spannköpfe bezüglich einer horizontal liegenden Achse verdrehbar ausgebildet sind. Dadurch kann erreicht werden, dass im Werkstück neben der Biegung durch den Druckstempel auch eine Torsion erzeugt werden kann. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Spannköpfe mittels einem Drehantrieb, angetrieben werden können und die Verdrehung aktiv eingestellt werden kann.
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Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn der Druckstempel eine variable Breite aufweist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Druckstempel bezüglich dessen Breite geteilt ausgeführt ist und dass die beiden Seitenhälften des Druckstempels relativ zueinander verschiebbar sind. Dadurch kann die Biegeposition am Werkstück variiert werden bzw. können dadurch verschiedene Ausführungsvarianten des Werkstückes hergestellt werden.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die innere Klemmeinheit zum Abdichten des Hohlprofiles ausgebildet ist und dass mittels der Streckbiegemaschine ein Medium in das Hohlprofil eingebracht werden kann, um beispielsweise Überdruck im Hohlprofil aufbringen zu können. Das Medium kann beispielsweise ein Gas oder eine Flüssigkeit, wie etwa Hydrauliköl sein. Durch diese Maßnahme kann erreicht werden, dass während dem Verformvorgang etwaige im Werkstück entstehende Einbeulungen vermieden werden können. Darüber hinaus kann das Medium vorgeheizt oder gekühlt sein, um im Werkstück eine gewisse Temperatur aufbringen zu können.
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Weiters kann vorgesehen sein, dass mittels einer an der Streckbiegemaschine angeordneten Heiz- oder Kühlvorrichtung lokal Hitze oder Kälte auf das Werkstück aufgebracht werden kann. Dies kann beispielsweise durch einen Gasbrenner Realisiert werden, welcher im Bereich der Biegestelle des Werkstücks auf das Werkstück gerichtet ist. Weiters ist es auch denkbar, dass im Druckstempel eine derartige Heiz- oder Kühlvorrichtung ausgebildet ist. Die Heiz- oder Kühlvorrichtung kann beispielsweise auch in Form einer Spule zum Induktionserwärmen ausgebildet sein. Durch die Heiz- oder Kühlvorrichtung kann lokal das Gefüge im Werkstück beeinflusst werden. Dies kann insbesondere im Bereich der Umformstelle notwendig sein.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Erfassungsmittel, insbesondere ein optisches Erfassungsmittel, wie etwa eine Kamera oder ein Laser zur Lage- und Positionserkennung des Werkstücks vorgesehen ist. Durch diese Lageerkennung kann das Werkstück in der richtigen Position in den Spannköpfen der Streckbiegemaschine aufgenommen werden. Darüber hinaus kann durch das Erfassungsmittel während des Verformvorganges die aktuelle Verformung des Werkstückes kontrolliert werden.
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Weiters kann vorgesehen sein, dass vor Start des Verformvorganges ein Kern in den Hohlraum eines insbesondere als Hohlprofil ausgebildeten Werkstückes eingelegt wird. Von Vorteil ist hierbei, dass das Werkstück bei Verwendung des Kernes, welcher in den Hohlraum eingelegt wird, von innen gestützt wird. Somit werden Verformungen der Wandstärke des Werkstückes hintangehalten.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
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Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Streckbiegemaschine;
- 2 eine weitere perspektivische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels einer Streckbiegemaschine;
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Druckstempels der Streckbiegemaschine;
- 4 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Spannaufnahme der Streckbiegemaschine;
- 5 eine weitere perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels der Spannaufnahme der Streckbiegemaschine;
- 6 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Schwenkeinheit der Spannaufnahme der Streckbiegemaschine;
- 7 eine Schnittdarstellung des Spannkopfes gemäß der Schnittlinie VII-VII in 6;
- 8 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kerns zum Stützen des Werkstückes;
- 9 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Kerns zum Stützen des Werkstückes.
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Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
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Die 1 und 2 zeigen je eine perspektivische Ansicht aus verschiedenen Blickwinkeln eines Ausführungsbeispiels einer Streckbiegemaschine 1 zum Verformen von Werkstücken 2, wobei für gleich Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen verwendet werden. Die Folgende Beschreibung ist auf Basis einer Zusammenschau der 1 und 2 erstellt.
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Die Streckbiegemaschine 1 umfasst einen Maschinenrahmen 3 an welchem eine erste Spannaufnahme 4 mit einem ersten Spannkopf 5 und eine zweite Spannaufnahme 6 mit einem zweiten Spannkopf 7 angeordnet sind. Der erste Spannkopf 5 dient zum Aufnehmen und Spannen einer ersten Seite 8 des Werkstückes 2 und der zweite Spannkopf 7 dient zum Aufnehmen und Spannen einer zweiten Seite 9 des Werkstückes 2. Die Spannaufnahmen 4, 6 sind in einem Abstand 10 zueinander angeordnet, wobei der Abstand 10 in etwa einer Länge des Werkstückes 2 entspricht.
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Vorzugsweise werden auf der erfindungsgemäßen Streckbiegemaschine 1 Werkstücke 2 verformt, welche eine längliche Erstreckung aufweisen und beispielsweise in Form von Stäben, Flacheisen, Rohren, Hohlprofilen und dergleichen ausgeführt sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Werkstück 2 in Form eines Hohlprofiles ausgeführt, welches daher eine Innenseite 11 und eine Außenseite 12 aufweist, welche eine Wandstärke des Hohlprofiles definieren.
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Der erste Spannkopf 5 und der zweite Spannkopf 7 dienen nicht nur zum Klemmen und Festhalten des Werkstückes 2, sondern sind auch in einer Zugrichtung 13 verschiebbar, wodurch eine Zugspannung auf das Werkstück 2 aufgebracht werden kann. Die Zugrichtung 13 liegt parallel zur Längsrichtung des Werkstückes 2.
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Der erste Spannkopf 5 und der zweite Spannkopf 7 können koppelbar in den Spannaufnahmen 4, 6 aufgenommen sein, sodass für verschieden ausgebildete Werkstücke 2 verschieden ausgebildete Spannköpfe 5, 7 in den Spannaufnahmen 4, 6 aufgenommen werden können.
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Weiters ist eine Druckvorrichtung 14 mit einem Druckstempel 15 vorgesehen, welche ebenfalls am Maschinenrahmen 3 angeordnet ist.
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In einer alternativen Ausführungsvariante kann auch vorgesehen sein, dass die erste Spannaufnahme 4, die zweite Spannaufnahme 6 und die Druckvorrichtung 14 direkt an einem Hallenboden montiert sind und somit der Maschinenrahmen 3 entfallen kann und durch den Hallenboden oder eine sonstige Aufnahme ersetzt wird.
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Die Zugrichtung 13 liegt parallel zur Längsrichtung des Werkstückes 2.
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Der Druckstempel 15 ist in einer quer zur Zugrichtung 13 liegenden Druckrichtung 16 verschiebbar. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Bauteile, insbesondere die erste Spannaufnahme, die zweite Spannaufnahme 6 und die Druckvorrichtung 14 derart an der Streckbiegemaschine 1 angeordnet sind, dass sowohl die Zugrichtung 13 als auch die Druckrichtung 16 in einer horizontalen Ebene liegen und im rechten Winkel aufeinander angeordnet sind.
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Durch Verstellung des Druckstempels 15 in Druckrichtung 16 und andrücken auf das Werkstück 2 kann dieses in der Streckbiegemaschine 1 unter gleichzeitiger Zugbelastung verformt werden.
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Der Übersichtlichkeit halber ist in den 1 und 2 das Werkstück 2 sowohl in der unverformten Ausgangslage dargestellt, in welcher es gerade ausgerichtet ist, als auch in seiner gebogenen Form nach dem Beenden des Biegevorganges.
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Zum Anpassen der ersten Spannaufnahme 4 bzw. der zweiten Spannaufnahme 6 an verschieden lange Werkstücke 2 kann vorgesehen sein, dass zwischen den Spannaufnahmen 4, 6 und dem Maschinenrahmen 3 eine Grobverstellung 17 ausgebildet ist. Die Grobverstellung 17 kann im einfachsten Fall in Form einer Lochreihe ausgeführt sein, welche im Maschinenrahmen 3 angeordnet ist und mit entsprechenden Gegenlöchern in der Spannaufnahme 4, 6 korrespondiert. Je nachdem welche Löcher zum Einsetzen der Befestigungsmittel zwischen Spannaufnahme 4, 6 und Maschinenrahmen 3 gewählt werden, kann der Abstand 10 zwischen den Spannaufnahmen 4, 6 variiert werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Spannaufnahmen 4, 6 in einem gleichen Abstand zum Zentrum 18 des Druckstempels 15 angeordnet sind. Dadurch kann erreicht werden, dass auch das Zentrum 19 des Werkstückes 2, respektive die Längsmitte des Werkstückes 2, mit dem Zentrum 18 des Druckstempels 15 in Deckung gebracht werden kann.
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Der Druckstempel 15 der Druckvorrichtung 14 ist vorzugsweise mit einer Linearführung 20 gekoppelt, durch welche er in Druckrichtung 16 veschiebbar am Maschinenrahmen 3 angeordnet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Linearführung 20 in Form einer Kugelumlaufführung ausgebildet ist, wobei eine Führungsschiene 21 vorgesehen sein kann, welche am Maschinenrahmen 3 befestigt ist und welche mit einem Führungsschlitten 22 zusammenwirkt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zwei der Führungsschienen 21 ausgebildet sind, welche in einem Abstand zueinander am Maschinenrahmen 3 angeordnet sind und dass eine Druckstempelaufnahme 23 ausgebildet ist, an welcher pro Führungsschiene 21 zwei Führungsschlitten 22 befestigt sind. Insgesamt können daher vier Führungsschlitten 22 an der Druckstempelaufnahme 23 befestigt sein.
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Der Druckstempel 15 kann koppelbar an der Druckstempelaufnahme 23 angeordnet sein, sodass für verschiedenartig ausgebildete Werkstücke 2 verschiedene Druckstempel 15 verwendet werden können.
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Weiters kann vorgesehen sein, dass die Druckstempelaufnahme 23 mit einem Verstellmittel 24 gekoppelt ist, wodurch der Druckstempel 15 zwischen einer rückgezogenen Ruhestellung und einer vorgeschobenen Umformstellung verschiebbar ist. Befindet sich der Druckstempel 15 in der rückgezogenen Ruhestellung, so kann ein gerades und unverformtes Werkstück 2 zwischen die erste Spannaufnahme 4 und die zweite Spannaufnahme 6 eingelegt werden.
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Wie besonders gut in 1 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass das Verstellmittel 24 der Druckvorrichtung 14 in Form eines Kugelgewindetriebes 30 realisiert ist. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass eine Kugelumlaufmutter 31 mit der Druckstempelaufnahme 23 verbunden ist und dass eine Kugelumlaufspindel 32 in einer Motorhalterung 33 der Druckvorrichtung 14 gelagert ist. Die Motorhalterung 33 der Druckvorrichtung 14 ist ortsfest mit dem Maschinenrahmen 3 gekoppelt. Weiters ist zum Antrieb der Kugelumlaufspindel 32 ein Elektromotor 34 vorgesehen, welcher wahlweise mit einem Untersetzungsgetriebe 35 gekoppelt sein kann. Der Elektromotor 34 ist vorzugsweise ebenfalls an der Motorhalterung 33 befestigt bzw. angeordnet. Somit kann durch Ansteuerung bzw. einer Drehbewegung des Elektromotors 34 der Druckstempel 15 horizontal in Druckrichtung 16 verschoben werden.
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Weiters kann vorgesehen sein, dass am Maschinenrahmen 3 eine erste Stützauflage 25 ausgebildet ist, in welcher das zu bearbeitende Werkstück 2 eingelegt und gehalten werden kann. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die erste Stützauflage 25 mittels einem Verstellmittel 26 in vertikaler Richtung 27 verschiebbar ist. Dadurch kann nach erfolgter Aufnahme des Werkstückes 2 in den Spannaufnahmen 4, 6 die erste Stützauflage 25 nach unten bewegt und somit außer Eingriff gebracht werden, um eine freie Verformung des Werkstückes zu ermöglichen. Dadurch wird das Werkstück 2 für den Umformvorgang freigegeben.
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Analog dazu kann eine zweite Stützauflage 28 vorgesehen sein, welche zur Aufnahme des Werkstückes 2 im Verformten Zustand dient. Die zweite Stützauflage 28 kann ebenfalls mittels einem Verstellmittel 29 in vertikaler Richtung 27 zwischen einer rückgezogenen Stellung und einer hochgefahrenen Stützstellung verstellt werden.
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Sowohl die erste Stützauflage 25 als auch die zweite Stützauflage 28 können mehrere einzelne Stützelemente aufweisen, welche in einem Abstand zueinander angeordnet sind.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Druckstempels 15 mit der Druckstempelaufnahme 23, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen 1 und 2 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen 1 und 2 hingewiesen bzw. Bezug genommen.
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In der 3 sind die Führungsschlitten 22, welche an der Druckstempelaufnahme 23 angeordnet sind, gut sichtbar.
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Wie aus 3 ebenfalls ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass der Druckstempel 15 einen oberen Druckstempelteil 36 und einen unteren Druckstempelteil 37 umfasst. Die Druckstempelteile 36, 37 können eine Einlagenut 38 ausformen, in welcher das Werkstück 2 aufgenommen werden kann.
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Eine derartige Einlagenut 38 kann beispielsweise auch bei einem einteiligen Druckstempel 15 ausgebildet sein.
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Die Einlagenut 38 weist einen Nutgrund 39 auf, welcher von einer Nutwand 40 des oberen Druckstempels 36 und von einer Nutwand 41 des unteren Druckstempels 37 begrenzt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der obere Druckstempel 36 und der untere Druckstempel 37 relativ zueinander verschiebbar sind, sodass ein Abstand 42 der beiden Druckstempelteile 36, 37 zueinander in einem vordefinierten Verstellbereich verstellbar ist. Der Abstand 42 wird vorzugsweise als Normalabstand zwischen Nutwand 40 des oberen Druckstempels 36 und Nutwand 41 des unteren Druckstempels 37 angegeben. Mit anderen Worten ausgedrückt ist durch Verstellung der beiden Druckstempelteile 36, 37 der Abstand der beiden Nutwände 40, 41 und somit die Nutbreite variierbar. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Stellmittel 43 ausgebildet ist, welches zum Verstellen der beiden Druckstempelteile 36, 37 zueinander dient. Das Stellmittel 43 kann beispielsweise in Form eines Hydraulikzylinders eines Pneumatikzylinders oder einer sonstigen Einheit, wie etwa Elektromotor mit Spindeltrieb bzw. Elektromotor mit Exzenterwelle ausgebildet sein.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass zwei Stellmittel 43 vorgesehen sind, welche voneinander distanziert angeordnet sind und zum Verstellen der Druckstempelteile 36, 37 dienen. Die Ausführung von zwei Stellmitteln 43 bringt den Vorteil mit sich, dass einerseits die mögliche aufbringbare Druckkraft erhöht werden kann und andererseits die Druckkraft symmetrisch in die Nutwände 40, 41 eingeleitet werden kann.
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Zum Verstellen der beiden Druckstempelteile 36, 37 zueinander kann vorgesehen sein, dass entweder der obere Druckstempelteil 36 oder der untere Druckstempelteil 37 positionsstarr mit der Druckstempelaufnahme 23 gekoppelt sind und der jeweils andere Druckstempelteil 36, 37 relativ zum starr gekoppelten Druckstempelteil bewegbar ist.
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In einer weiteren Ausführungsvariante kann auch vorgesehen sein, dass die Druckstempelteile 36, 37 über einen Mechanismus miteinander gekoppelt sind, wobei beide Druckstempelteile synchron aufeinander zubewegt bzw. voneinander wegbewegt werden. Dadurch kann erreicht werden, dass die beiden Nutwände 40, 41 gleichermaßen auf das Werkstück 2 zugestellt werden.
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Die Nutwände 40, 41 können während des Verformvorganges dazu dienen, Ausbeulungen im Werkstück zu vermeiden bzw. kann vorgesehen sein, dass etwaige im Werkstück entstandene Ausbeulungen durch Aufeinanderzubewegen der Nutwände 40, 41 ausgedrückt werden.
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Wie aus 3 weiters ersichtlich kann der Druckstempel 36 in einen linken und einen rechten Druckstempelteil geteilt sein, sodass eine Breite 86 des Druckstempels 36 variabel einstellbar ist.
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Weiters kann vorgesehen sein, dass ein Erfassungsmittel 87 zum Erfassen des Werkstückes vor und/oder während und/oder nach dem Umformvorgang ausgebildet ist.
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Weiters kann vorgesehen sein, dass mittels einer an der Streckbiegemaschine 1 angeordneten Heiz- oder Kühlvorrichtung 88 lokal Hitze oder Kälte auf das Werkstück 2 aufgebracht werden kann.
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In den 4 und 5 ist die erste Spannaufnahme 4 in zwei perspektivischen Ansichten von zwei verschiedenen Richtungen dargestellt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen 1 und 2 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen 1 und 2 hingewiesen bzw. Bezug genommen.
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Die einzelnen Bauteile der ersten Spannaufnahme 4 werden anhand einer Zusammenschau der 1, 2, 4 und 5 beschrieben. Wie besonders gut in 1 ersichtlich, sind die erste Spannaufnahme 4 und die zweite Spannaufnahme 6 vom Wirkprinzip her gleich aufgebaut, wobei die zweite Spannaufnahme 6 nur eine gespiegelte Ausführung der ersten Spannaufnahme 4 ist. Der Kürze halber wird somit in den 4 und 5 nur die erste Spannaufnahme 4 beschrieben. Dem Fachmann ist klar, wie die einzelnen Bauteile der ersten Spannaufnahme 4 auf die zweite Spannaufnahme 6 in gespiegelter Form umzulegen sind.
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Wie aus den 4 und 5 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass die Spannaufnahme 4, 6 eine Grundeinheit 44 aufweist, welche vorzugsweise über Befestigungsmittel starr mit dem Maschinenrahmen 3 gekoppelt ist. Die Grundeinheit 44 kann einstückig, beispielsweise in Form eines Schweißbauteiles mit mehreren miteinander verschweißten Bauteilen ausgeführt sein. Die einzelnen Bauteile der Grundeinheit 44 können natürlich auch mittels Befestigungsmittel miteinander verbunden sein.
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In einer weiteren Ausführungsvariante kann auch vorgesehen sein, dass die Grundeinheit 44 einteilig in Form eines Gussteiles ausgebildet ist.
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In der Grundeinheit 44 kann eine Schwenkeinheit 45 aufgenommen sein, welche bezüglich einer Schwenkachse 46 relativ zur Grundeinheit 44 verschwenkbar sein kann. Die Schwenkachse 46 ist vorzugsweise vertikal ausgerichtet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Schwenkeinheit 45 der Spannaufnahme 4, 6 an einer Oberseite 47 der Grundeinheit 44 und an einer Unterseite 48 der Grundeinheit 44 aufgenommen bzw. gelagert ist.
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In einem ersten Ausführungsbeispiel kann hierbei vorgesehen sein, dass eine Schwenklagerung 49 an der Oberseite 47 bzw. an der Unterseite 48 der Grundeinheit 44 ausgebildet ist.
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In einer alternativen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass sowohl an der Oberseite 47 als auch an der Unterseite 48 der Grundeinheit 44 Bolzen angeordnet sind und die Schwenklagerung 49 an der Schwenkeinheit 45 ausgebildet ist.
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Die Schwenklagerung 49 zur schwenkbaren Aufnahme der Schwenkeinheit 45 relativ zur Grundeinheit 44 kann mittels Kugellager oder auch etwa mittels Gleitlager realisiert werden.
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Weiters kann vorgesehen sein, dass die Schwenkeinheit 45 mit einem Aktuator 50 gekoppelt ist, mittels welchem die Schwenkeinheit 45 aktiv relativ zur Grundeinheit 44 verschwenkbar ist. Der Akturator 50 kann beispielsweise in Form eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders ausgebildet sein, welcher mittels einem Hebel 51 mit der Schwenkeinheit 45 gekoppelt ist und somit zum Einleiten einer Drehbewegung in die Schwenkeinheit 45 dienen kann.
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Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Aktuator 50 beispielsweise durch einen Elektromotor gebildet ist, welcher direkt oder indirekt zum Einleiten der Drehbewegung in die Schwenkeinheit 45 dient.
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Wie aus den 4 und 5 gut ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass die Basis der Schwenkeinheit 45 durch eine Motorhalterung 52 gebildet ist. Sämtliche an der Schwenkeinheit 45 verbauten Bauteile können an der Motorhalterung 52 angebracht sein. Die Motorhalterung 52 ist schwenkbar an der Grundeinheit 44 der Spannaufnahme 4, 6 angeordnet.
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Die Motorhalterung 52 kann wie die Grundeinheit 44 ebenfalls einstückig oder einteilig in verschiedenen Ausführungsformen ausgebildet sein.
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Wie besonders gut in 5 ersichtlich, kann eine Linearführung 53 ausgebildet sein, mittels welcher der Spannkopf 5, 7 linear verschiebbar in der Motorhalterung 52 aufgenommen ist. Analog zur Linearführung 20 der Druckvorrichtung 14 können an der Motorhalterung 52 zwei Führungsschienen 54 angeordnet sein, mit welchen jeweils zwei Führungsschlitten 55 zusammenwirken, welche am Spannkopf 5, 7 angeordnet sind.
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Weiters ist ein Verstellmittel 56 vorgesehen, mittels welchem der Spannkopf 5, 7 aktiv relativ zur Motorhalterung 52 linearverschiebbar ist. Das Verstellmittel 56 kann beispielsweise einen Spindeltrieb umfassen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Kugelgewindetrieb 57 ausgebildet ist, welcher zum Verstellen des Spannkopfes 5, 7 dient. Der Kugelgewindetrieb 57 kann eine Kugelumlaufmutter 58 umfassen, welche mit dem Spannkopf 5, 7 starr verbunden ist. Weiters kann eine Kugelumlaufspindel 59 vorgesehen sein, welche mit der Kugelumlaufmuter 58 zusammenwirkt.
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Die Kugelumlaufspindel 59 kann in einer Spindellagerung 60 gelagert sein, welche starr mit der Motorhalterung 52 gekoppelt ist. Weiters kann vorgesehen sein, dass ein Elektromotor 61, 62 zum Antrieb der Kugelumlaufspindel 59 dient. Der Elektromotor 61, 62 kann über ein Untersetzungsgetriebe 63 mit der Kugelumlaufspindel 59 gekoppelt sein.
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsvariante der Schwenkeinheit 45 ohne Darstellung der Grundeinheit 44. Der Übersichtlichkeit halber ist in 6 auch das Verstellmittel 56, insbesondere der Elektromotor 61, 62 und der Kugelgewindetrieb 57 zum Verstellen des Spannkopfes 5, 7 nicht dargestellt.
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Wie aus 6 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass an der Motorhalterung 52 ein oberer Achszapfen 64 und ein unterer Achszapfen 65 aufgenommen sind, welche mit der in der Grundeinheit 44 angeordneten Schwenklagerung 49 zusammenwirken. Der obere Achszapfen 64 kann vorzugsweise so ausgebildet sein, dass er zur Aufnahme des Hebels 51 dient, mit welchem der Aktuator 50 gekoppelt ist. Die beiden Achszapfen 64, 65 können vorzugsweise mittels Befestigungsmittel mit der Motorhalterung 52 gekoppelt sein.
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In 6 ist ebenfalls ersichtlich, dass der Spannkopf 5, 7 eine innere Klemmeinheit 66 aufweisen kann, welche zum Klemmen der Innenseite 11 des Werkstückes 2 dient. Weiters kann der Spannkopf 5, 7 eine äußere Klemmeinheit 67 aufweisen, welche zum Klemmen der Außenseite 12 des Werkstückes 2 dient.
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Weiters kann eine Druckfeder 68 vorgesehen sein, welche in 6 symbolisch dargestellt ist und im Spannkopf 5, 7 angeordnet ist, wobei die Druckfeder 68 in Zugrichtung 13 wirkt und zum Zentrieren des Werkstückes 2 dient.
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7 zeigt eine Schnittdarstellung des Spannkopfes 5, 7 gemäß der Schnittlinie VII - VII in 6. Wie aus 7 ersichtlich, weist die innere Klemmeinheit 66 einen ersten Klemmfinger 69 und einen zweiten Klemmfinger 70 auf. Der erste Klemmfinger 69 weist eine Anlagefläche 71 auf, welche nach außen gerichtet ist. Der zweite Klemmfinger 70 weist eine Anlagefläche 72 auf, welche ebenfalls nach außen gerichtet ist. Die Anlageflächen 71, 72 der Klemmfinger 69, 70 dienen zur kraftschlüssigen Verbindung bzw. zur kraftschlüssigen Aufnahme mit der Innenseite 11 des Werkstückes 2. Zwischen den beiden Klemmfingern 69, 70 ist ein Keilelement 73 angeordnet, welches in Verstellrichtung 74 bezüglich der Klemmfinger 69, 70 verstellbar ist.
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Insbesondere ist ein Abstand 75 der Anlageflächen 71, 72 der beiden Klemmfinger 69, 70 der inneren Klemmeinheit 66 mittels einem Verstellmittel 76 verstellbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass das Verstellmittel 76 zum Verschieben des Keilelementes 73 in Verstellrichtung 74 ausgebildet ist. Das Verstellmittel 76 kann beispielsweise in Form eines Hydraulikzylinders oder eines Pneumatikzylinders ausgebildet sein. Durch Verschiebung des Keilelementes 73 bzw. durch die zwischen Keilelement 73 und den Klemmfingern 69, 70 ausgebildeten Keilflächen können die beiden Klemmfinger 69, 70 auseinander gedrückt werden und dadurch der Abstand 75 zwischen den Anlageflächen 71, 72 der Klemmfinger 69, 70 eingestellt werden. Eine Vergrößerung des Abstandes 75 kann dadurch erreicht werden, dass das Keilelement 73 in eine vom Werkstück 2 abgewandte Richtung eingezogen wird. Eine Verkleinerung des Abstandes 75 kann dadurch erreicht werden, dass das Keilelement 73 ausgeschoben wird. Die Federsteifigkeit der Klemmfinger 69, 70 wird hierbei genutzt, um beim Ausschieben des Keilelementes 73 die Klemmfinger 69, 70 aufeinander zuzubewegen.
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Die äußere Klemmeinheit 67 kann ebenfalls einen ersten Klemmfinger 77 und einen zweiten Klemmfinger 78 aufweisen. Die beiden Klemmfinger 77, 78 weisen Anlageflächen 79, 78 auf, welche einander zugerichtet sind und zum Klemmen der Außenseite 12 des Werkstückes 2 dienen.
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Auch bei der äußeren Klemmeinheit 67 kann ein Abstand der beiden Anlageflächen 79, 80 mittels einem Verstellmittel 82 einstellbar sein. Analog zur inneren Klemmeinheit 66 kann vorgesehen sein, dass außerhalb der beiden Klemmfinger 77, 78 der äußeren Klemmeinheit 67 ein Keilelement 83 bzw. in diesem Fall zwei Keilelemente 83 angeordnet sind, welche durch Verschiebung in Verstellrichtung 77 über entsprechende Keilflächen den Abstand 81 der Anlageflächen 79, 80 der äußeren Klemmeinheit 67 verstellen können. Hierzu sind die Keilelemente 83 der äußeren Klemmeinheit 67 mit dem Verstellmittel 82 des äußeren Klemmeinheit 67 gekoppelt.
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Weiters kann ein Federelement 84 vorgesehen sein, welches die beiden Klemmfinger 77, 78 der äußeren Klemmeinheit 67 auseinander drückt und somit in deren Offenstellung hält bzw. zur Rückstellung der beiden Klemmfinger 77, 78 beim Öffnen dient.
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Die Keilflächen zwischen den Keilelementen 83 und den Klemmfingern 77, 78 können derart ausgebildet sein, dass bei einem nach vor schieben der Keilelemente 83 in Richtung Werkstück 2 die Klemmfinger 77, 78 der äußeren Klemmeinheit 67 aufeinander zubewegt werden und somit das Werkstück 2 geklemmt werden kann. Bei einem Zurückziehen der Keilelemente 83 können sich die Klemmfinger 77, 78 aufgrund der durch das Federelement 84 ausgeübten Kraft wieder auseinander bewegen.
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Weiters kann an der inneren Klemmeinheit 66 oder an der äußeren Klemmeinheit 67 ein Anschlag 85 ausgebildet sein, welcher als Tiefenanschlag für das Werkstück 2 dient.
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Sowohl die Anlageflächen 71, 72 der inneren Klemmeinheit 66 als auch die Anlageflächen 79, 80 der äußeren Klemmeinheit 67 können eine Mikroverzahnung oder sonstiges zur Erhöhung der Reibung und somit zu einer Erhöhung der Klemmkraft aufweisen.
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Weiters kann vorgesehen sein, dass an den einzelnen Gleitflächen der Keilelemente 73, 83 Schmiernuten ausgebildet sind, welche zum Versorgen der Gleitflächen mit Schmierstoff dienen, um den Verschleiß zu minimieren. Entsprechend können in der inneren Klemmeinheit 66 und in der äußeren Klemmeinheit 67 mehrere Schmiernippel vorgesehen sein.
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Anhand einer Zusammenschau der 1 bis 7 wird im folgenden Beschreibungsteil der Ablauf zum Umformen des Werkstückes 2 mittels der Streckbiegemaschine 1 erläutert.
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In einerm ersten Verfahrensschritt wird das Werkstück 2, welches gerade und unverformt ist, in die Streckbiegemaschine 1 eingelegt. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die erste Stützauflage 25 nach oben verschoben ist und somit zur Aufnahme des Werkstückes 2 dient.
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Anschließend können die Spannköpfe 5, 7 in Zugrichtung 13 symmetrisch aufeinander zubewegt werden, um das Werkstück 2 in den Spannkopf 5, 7 einführen zu können. Durch die in den Spannköpfen 5, 7 angeordnete Druckfeder 68 kann erreicht werden, dass ein nicht 100 % zentral eingelegtes Werkstück 2 beim Aufeinanderzubewegen der Spannköpfe 5, 7 zentriert wird und somit das Zentrum 19 des Werkstückes 2 auf das Zentrum 18 des Druckstempels 15 ausgerichtet wird.
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Anschließend können die innere Klemmeinheit 66 und die äußere Klemmeinheit 67 der beiden Spannköpfe 5, 7 geschlossen werden, um das Werkstück 2 in den Spannköfpen 5, 7 zu klemmen.
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Nach dem Klemmen des Werkstückes 2 in den beiden Spannköfpen 5, 7 kann die erste Stützauflage 25 nach unten verschoben werden und somit außer eingriff gebracht werden, um ein freies Verformen des Werkstückes 2 durch den Druckstempel 15 zu ermöglichen.
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Anschließend oder parallel zum vorherigen Schritt können die beiden Spannköpfe 5, 7 in Zugrichtung 13 symmetrisch voneinander wegbewegt werden und dadurch eine Zugkraft auf das Werkstück 2 aufgebracht werden.
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Anschließend kann der Druckstempel 15 in Druckrichtung 16 auf das Werkstück 2 zubewegt werden und dieses verformen. Während dieses Verformvorganges verkürzt sich aufgrund der Umformung des Werkstückes 2 dessen Gesamtlänge. Daher ist es notwendig, dass die Spannköpfe 5, 7 in Richtung Zentrum 18 des Druckstempels 15 nachgeben, um eine bestimmte Zugkraft aufrecht erhalten zu können.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Spannköpfe 5, 7 derart verschoben werden, dass das Zentrum 19 des Werkstücks 2 während dem Biegevorgang im Zentrum 18 des Druckstempels 15 bleibt.
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Darüber hinaus sind während diesem Vorgang die Spannköpfe 5, 7 frei in der jeweiligen Spannaufnahme 4, 6 schwenkbar, um kein Biegemoment auf das Werkstück 2 aufzubringen, sondern um das Werkstück 2 an dessen ersten Seite 8 bzw. an dessen zweiter Seite 9 mit einer reinen Zugkraft zu beanspruchen.
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Während dem Umformvorgang kann das Werkstück 2 in der Einlagenut 38 des Druckstempels 15 aufgenommen werden. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Nutwände 40 bzw. 41 zur Stabilisierung des Werkstückes 2 dienen bzw. am Werkstück 2 Ausbeulungen verhindern.
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Wie bereits beschrieben, ist es möglich, dass die Nutwände 40, 41 während des gesamten Umformvorganges in einem vorbestimmten Abstand 42 zueinander gehalten werden oder dass erst nach dem Beenden des Umformvorganges der Abstand 42 der beiden Nutwände 40, 41 zueinander verringert wird und dadurch das Werkstück 2 in Form gepresst wird.
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Anschließend werden die beiden Nutwände 40, 41 voneinander entfernt, und somit der Abstand 42 vergrößert, wodurch das Werkstück 2 freigegeben wird.
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Parallel dazu oder anschließend können die Klemmeinheiten 66, 67 der Spannköpfe 5, 7 geöffnet werden und dadurch das Werkstück 2 freigegeben werden.
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Anschließend kann die zweite Stützauflage 28, welche zur Aufnahme des fertig umgeformten Werkstückes dient nach oben gefahren werden.
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Anschließend können die Spannköpfe 5, 7 vom Werkstück 2 wegverschoben werden, sodass sie außer Eingriff des Werkstückes 2 kommen.
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Das Werkstück 2 liegt somit an der zweiten Stützauflage 28 auf und kann aus der Streckbiegemaschine 1 entnommen werden.
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Zur Vorbereitung der Aufnahme eines neuen Werkstückes 2 kann anschließend die zweite Stützauflage 28 nach unten verschoben werden und die erste Stützauflage 25 zur Aufnahme des neuen Werkstückes 2 nach oben verschoben werden. Gleichzeitig kann der Druckstempel 15 in seine Ausgangslage bewegt werden. Gleichzeitig können die Spannköpfe 5, 7 mittels dem Aktuator 50 in deren Ausgangslage zurückbewegt werden.
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8 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kerns 89. Der Kern 89 weist mehrere Kernsegmente 90 auf, die mittels einer Verbindung 91 miteinander gekoppelt sind. Durch die Segmentierung des Kerns 89 ist dieser in dessen Längserstreckung flexibel und kann sich an die Biegung des Werkstückes 2 anpassen. Die Verbindung 91 der einzelnen Kernsegmente 90 kann beispielsweise mittels einer Blattfeder realisiert werden. Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass die einzelnen Kernsegmente 90 durch Seile miteinander gekoppelt sind.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass der Kern 89 vor dem Biegevorgang in das als Hohlprofil ausgebildete Werkstück 2 eingeführt wird. Während dem Biegevorgang dient dann der Kern 89 dazu, dass der Querschnitt des Werkstückes 2 einigermaßen erhalten bleibt und dieses nicht einbeult bzw. einknickt. Nach Beendigung des Biegevorganges kann der Kern 89 wieder aus dem Werkstück 2 herausgezogen werden.
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9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kerns 89. Wie aus 9 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass der Kern 89 beispielsweise zum Biegen von offenen Profilen, wie etwa einem C-Profil verwendet wird. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Kern 89 entsprechende Ausnehmungen aufweist, in welche der oder die Schenkel des Werkstückes 2 eingeführt werden. Während dem Biegevorgang werden die Schenkel des Werkstückes 2 geführt und können daher gegen Ausknicken geschützt werden.
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Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Streckbiegemaschine
- 2
- Werkstück
- 3
- Maschinenrahmen
- 4
- erste Spannaufnahme
- 5
- erster Spannkopf
- 6
- zweite Spannaufnahme
- 7
- zweiter Spannkopf
- 8
- erste Seite Werkstück
- 9
- zweite Seite Werkstück
- 10
- Abstand zwischen Spannaufnahmen
- 11
- Innenseite Werkstück
- 12
- Außenseite Werkstück
- 13
- Zugrichtung
- 14
- Druckvorrichtung
- 15
- Druckstempel
- 16
- Druckrichtung
- 17
- Grobverstellung
- 18
- Zentrum Druckstempel
- 19
- Zentrum Werkstück
- 20
- Linearführung Druckvorrichtung
- 21
- Führungsschiene
- 22
- Führungsschlitten
- 23
- Druckstempelaufnahme
- 24
- Verstellmittel Druckvorrichtung
- 25
- erste Stützauflage
- 26
- Verstellmittel erste Stützauflage
- 27
- vertikale Richtung
- 28
- zweite Stützauflage
- 29
- Verstellmittel zweite Stützauflage
- 30
- Kugelgewindetrieb Druckvorrichtung
- 31
- Kugelumlaufmutter Druckvorrichtung
- 32
- Kugelumlaufspindel Druckvorrichtung
- 33
- Motorhalterung Druckvorrichtung
- 34
- Elektromotor Druckvorrichtung
- 35
- Untersetzungsgetriebe Druckvorrichtung
- 36
- oberer Druckstempelteil
- 37
- unterer Druckstempelteil
- 38
- Einlagenut
- 39
- Nutgrund
- 40
- Nutwand oberer Druckstempelteil
- 41
- Nutwand unterer Druckstempelteil
- 42
- Abstand Druckstempelteile
- 43
- Stellmittel Druckstempelteile
- 44
- Grundeinheit Spannaufnahme
- 45
- Schwenkeinheit Spannaufnahme
- 46
- Schwenkachse Spannaufnahme
- 47
- Oberseite Grundeinheit
- 48
- Unterseite Grundeinheit
- 49
- Schwenklagerung Spannaufnahme
- 50
- Aktuator Spannaufnahme
- 51
- Hebel
- 52
- Motorhalterung Spannaufnahme
- 53
- Linearführung Spannaufnahme
- 54
- Führungsschiene
- 55
- Führungsschlitten
- 56
- Verstellmittel
- 57
- Kugelgewindetrieb Spannaufnahme
- 58
- Kugelumlaufmutter Spannaufnahme
- 59
- Kugelumlaufspindel Spannaufnahme
- 60
- Spindellagerung
- 61
- Elektromotor erste Spannaufnahme
- 62
- Elektromotor zweite Spannaufnahme
- 63
- Untersetzungsgetriebe Spannaufnahme
- 64
- Oberer Achszapfen
- 65
- Unterer Achszapfen
- 66
- innere Klemmeinheit
- 67
- äußere Klemmeinheit
- 68
- Druckfeder Spannkopf
- 69
- erster Klemmfinger innere Klemmeinheit
- 70
- zweiter Klemmfinger innere Klemmeinheit
- 71
- Anlagefläche erster Klemmfinger
- 72
- Anlagefläche zweiter Klemmfinger
- 73
- Keilelement innere Klemmeinheit
- 74
- Verstellrichtung
- 75
- Abstand Anlageflächen innere Klemmfinger
- 76
- Verstellmittel innere Klemmeinheit
- 77
- erster Klemmfinger äußere Klemmeinheit
- 78
- zweiter Klemmfinger äußere Klemmeinheit
- 79
- Anlagefläche erster Klemmfinger
- 80
- Anlagefläche zweiter Klemmfinger
- 81
- Abstand Anlageflächen äußere Klemmfinger
- 82
- Verstellmittel äußere Klemmeinheit
- 83
- Keilelement äußere Klemmeinheit
- 84
- Federelement
- 85
- Anschlag
- 86
- Breite Druckstempel
- 87
- Erfassungsmittel
- 88
- Heiz- oder Kühlvorrichtung
- 89
- Kern
- 90
- Kernsegment
- 91
- Verbindung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2910318 A1 [0003]
- US 2013008221 A1 [0003]
- US 2459132 A [0003]
