DE2546695B2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Biegen von langgestreckten Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Biegen von langgestreckten Werkstücken, mit einer Führungseinrichtung, einer Vorschubeinrichtung sowie einer diesen nachgeordneten Heizeinrichtung für das in seiner Längsrichtung bewegte Werkstück, dessen in Bewegungsrichtung vorderes Ende in einer Spanneinrichtung gehalten ist, die um eine zur Biegeebene senkrechte Achse schwenkbar auf einem Querschlitten angeordnet ist der in der Biegeebene senkrecht zur Bewegungsrichtung des ungebetenen Werkstücks verschiebbar ist.

Bei einer aus der DE-AS ?l 12 019 bekannten Vorrichtung dieser Art wird das Biegemoment dadurch aufgebracht, daß das zu biegende Rohr, dessen vorderes Ende in einem um eine Achse schwenkbaren Biegearm eingespannt ist, vorgeschoben wird. Dabei ist der Biegeradius durch den durch den Biegearm definierten Abstand zwischen dessen Drehpunkt und der Mittellinie des noch nicht gebogenen Teils des Rohres festgelegt. Um Störungen sekundärer Art, beispielsweise Unregelmäßigkeiten der Wandstärke, Rechnung tragen zu können, ist nach der bekannten Vorrichtung vorgesehen, den Drehpunkt des Biegearms zu verschieben, wobei durch Verschieben der Heizeinrichtung der Biegeradius in seiner Länge angepaßt wird. Weiterhin ist vorgesehen, den Drehpunkt des Biegearms durch Anordnung auf einem längs Führungen beweglichen Schlitten beweglich zu machen. Bei der bekannten Vorrichtung ist jedoch der Krümmungsradius immer abhängig von der wirksamen Länge des Biegearms.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Gattung zu schaffen, die es ermöglicht, an einem Werkstück mehrere Biegevorgänge unterschiedlicher Krümmung kontinuierlich und ohne Umspannen des Werkstücks vorzunehmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verschieben des Querschlittens auf einem in Bewegungsrichtung des ungebogenen Werkstücks verschiebbaren Längsschlitten und das Schwenken der Spanneinrichtung durch einen Antrieb erfolgt.

Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kein konstanter, den Krümmungsradius bestimmter und festlegender Biegearm vorgesehen ist und das Biegemoment nicht durch den Vorschub des zu biegenden langgestreckten Werkstücks erzeugt wird, sondern durch Drehung des eingespannten vorderen Endes des Werkstücks, lassen sich mit dieser in einem Arbeitsgang mehrere Biegevorgänge mit unterschiedlicher Krüm mung kontinuierlich vornehmen.

Ein Ausftthrungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert In dieser zeigt
Fig.i eine Draufsicht auf die Vorrichtung zum Biegen von langgestreckten Werkstücken in schematischer Darstellung und

F i g. 2 eine Prinzipskizze des Biegevorgangs.
In Fig. 1 ist als Werkstück ein gerades Rohr 1 gezeigt, das mit mehreren Biegungen versehen werden soll. Auf einem ortsfesten Gestell sind zwei Paare von Führungsrollen 2, 2', 3, 3' angeordnet, die eine Führungseinrichtung A bilden und das langgestreckte Werkstück längs seiner Achse frei führen.

Zwischen den beiden Führungsrollenpaaren ist das langgestreckte Werkstück symmetrisch von einem Satz von Klemmwalzen 4, 4' umgeben, die von einem geeigneten Motor mit geeigneter Geschwindigkeit angetrieben werden und zusammen mit diesem Motor die Vorschubeinrichtung S bilden.

Weiter ist ein Längsschlitten 5 gezeigt, der vor der Führungseinrichtung A angeordnet ist und einen im wesentlichen rechteckigen Rahmen besitzt, der sich rechtwinklig zu der Achse des Rohrs 1 erstreckt Der Längsschlitten 5 ist nur in der Richtung des ungeboge-

jo nen Teils des zu biegenden Rohrs bewegbar. Zu diesem Zweck ist der Längsschlitten auf Führungsschienen 51, SV mit Hilfe von Rädern 52,52' abgestützt und geführt, die sich auf den Führungsschienen 51,5V frei abwälzen können und in den Fahrgestellen 54, 54' des

J5 Längsschlittens 5 gelagert sind. Der Längsschlitten 5 ist ferner mit Fahrgestellen 55,55' versehen, die an beiden Enden Räder 53, 53' tragen, die sich auf den Seitenflächen der Führungsschienen 51, 5V abwälzen können und verhindern, daß sich der Rahmen unter der Einwirkung des durch das Biegen; orient hervorgerufenen Gegendrehmoments dreht. Der Rahmen des Längsschlittens 5 ist mit Führungsflächen 56, 56' ausgebildet, die sich in der Längsrichtung des Längsschlittens, d.h., rechtwinklig zu der Achse des ungebogenen Teils des Rohrs 1, erstrecken. Ein Querschlitten 6 ist mit vier Rädern 61,61' versehen, die an je einer Ecke des Querschlittens angeordnet sind und sich auf den Führungsflächen 56, 56' abwälzen können, so daß der Querschlitten längs derselben mit minimaler Reibung verfahrbar ist. In dem Querschlitten 6 ist annähernd in der Mitte desselben ein kreisförmiger Tisch 7 drehbar gelagert, der mit Hilfe eines Motors hzw. Antriebs 71 langsam gedreht wird und mit einer Spanneinrichtung 8 versehen ist, die dazu dient, das Rohr 1 an seinem Ende einzuspannen und auf das Rohr ein Biegemoment oder Drehmoment auszuüben. Die Teile 5 bis 8 bilden die Drehmomenterzeugungseinrichtung C.
In geringem Abstand vor den Führungsrollen 3,3 ist

ho eine kreisförmige elektrische Induktionsheizspule oder ein Gasbrennerkranz 9 angeordnet, die bzw. der sich rechtwinklig oder annähernd rechtwinklig zu dem Rohr 1 erstreckt und geeignet ist, das Rohr 1 in einer begrenzten, schmalen Zone zu erhitzen, in der die plastische Biegeverformung stattfindet. Diese Spule oder dieser Kranz 9 bildet zusammen mit einem Transformator bzw. einer Gasquelle 10 eine Heizeinrichtung D.

Es ist ein Doppelmantelring 11 vorgesehen, der zahlreiche öffnungen für den Durchtritt eines Kühlmittels, wie Wasser, Luft oder dergleichen besitzt, das zum Kühlen des Rohrs 1 am vorderen Rand der erhitzten Zone und damit zum Begrenzen der Breite derselben und zur Verhinderung einer zu starken Verformung des Rohrs 1 dient Dieser Ring 11 ist mit einer nicht gezeigten Quelle des Kühlmittels verbunden und bildet zusammen mit dieser Quelle die Kühleinrichtung E Die vorstehend beschriebenen Einrichtungen A bis E bilden eine Vorrichtung zum Biegen.

Der Biegevorgang wird wie folgt durchgeführt, vgl. hierzu auch F i g. 2:

Ein von zwei Paaren von Führungsrollen 2,2' und 3,3' der Führungseinrichtung A abgestütztes und geführtes Rohr 1 wird zunächst an seinem vorderen Ende fest eingespannt Dann werden die genannten Führungsrollen so eingestellt, daß sie miteinander fluchten und wird der Motor 71 eingeschaltet, der den kreisförmigen Tisch 7 und die Spanneinrichtung 8 antreibt Gleichzeitig wird ein nicht gezeigter Motor eingeschaltet der die Vorschubeinrichtung antreibt so daß das Rohr i zusätzlich nach einem vorherbestimmten Programm vorgeschoben wird. Ferner werden gleichzeitig die Heizeinrichtung D und die Kühleinrichtung E eingeschaltet Jetzt beginnt der Biegevorgang.

Das Programm Für den Lauf des vorgenannten, in den Zeichnungen nicht dargestellten Motors der Vorschubeinrichtung B und des Motors 71 der Drehmomenterzeugungseinrichtung C kann aufgrund der nachstehenden Beziehungen bestimmt werden.

Es sei

5' die Länge des gebogenen Teils des Rohrs 1,

ds/df die Vorschubgeschwindigkeit des Rohrs 1 (ungebogener Teil S),

ds'/di die Vorschubgeschwindigkeit des gebogenen Teils des Rohrs 1,

θ der Biegewinkel, der im wesentlichen gleich dem Drehwinkel der Spanneinrichtung 8 ist, und

d0/df die Winkelgeschwindigkeit der Spanneinrichtung 8.

Wenn nun das Rohr in der erhitzten Zone, die sich zwischen dem ungebogenen und dem gebogenen Teil des Rohrs befindet, nicht auf Druck, Zug oder Schub beansprucht wird, so daß ds/at — ds'/di ist und in der erhitzten Zone nur ein reines Biegemoment wirken kann, wird der Biegeradius R durch die Gleichung

R =

S'

As'jat

dr-;/dr

bestimmt. Man erkennt aus dieser Gleichung, daß der Biegeradius R von dem Verhältnis der Vorschubgeschwindigkeit des gebogenen Teils zu der Winkelgeschwindigkeit der Spanneinrichtung 8 abhängig ist.

Bei einem konstanten Verhältnis der Vorschubgeschwindigkeit des gebogenen Teils des Rohrs zu der Winkelgeschwindigkeit der Spanneinrichtung 8 würde man natürlich einen konstanten Biegeradius erhalten; eine Veränderung des Verhältnisses dieser beiden Geschwindigkeiten würde zu einer Veränderung des Biegeradius führen. Wenn man nur das Rohr 1 vorschiebt, ohne die Spanneinrichtung 8 zu drehen, ist das Verhältnis der dei.~ beiden Geschwindigkeiten und damit auch der Biegeradius unendlich groß, d. h., daß keine Biegung, sondern nur ein Vorschub stattfindet. Aus Vorstehendem ergibt sich, daß jedes erforderliche Biegeprogramm durchgeführt werden kann, wobei auch

mehrere Biegevorgänge mit verschiedenen und/oder

sich verändernden Biegeradien und mit beliebigem Biegewinkel durchgeführt und auch Rohre mit geraden Strecken erzielt werden können.

In der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung ist jeder

ίο Schlitten mit frei drehbaren Rollen oder Rädern versehen, damit der Reibungswiderstand möglichst niedrig ist Ferner sind die Abstände zwischen den Rollen oder Rädern jedes Paars so groß gewählt, daß ihre durch die Drehmomenterzeugungseinrichtung C hervorgerufene Reaktionskraft mögfichst klein ist, so daß an den Führungen für den Längsschlitten 5 und den Querschlitten 6 kein schädlicher Reibungswiderstand auftreten kann und außer dem von der Drehmomenterzeugungseinrichtung C erzeugten und zum Biegen des Rohrs 1 srforderlichen, einfachen reinen Biegemomen? kein zusätzliches oder überschüssig Biegemoment und keine Schubkraft auftreten kann.

Infolge dieses Aufbaus der Vorrichtung wird das vorstehend erwähnte, einfache, reine Biegemoment auf den zwischen den Führungsrollen 3, 3' und der Spanneinrichtung 8 befindlichen Teil des Rohrs 1 gleichmäßig verteilt und wirken auf diesen Rohrteil keine anderen Kräfte ein, so daß der Biegeradius der vorstehend genannten Gleichung (1) genau entspricht

jo Die vorstehend beschriebene Vorrichtung führt zur Bildung einer erhitzten Zone, in dem eine plastische Verformung unter der Einwirkung eines Biegemoments erfolgt das durch die Drehung der Spanneinrichtung 8 erzeugt wird. Es tritt nur ein einfaches, reines

j5 Biegemoment und keine Schubkraft auf, so daß auf die Teile der Biegevorrichtung nur minimale Reaktionskräfte ausgeübt werden. Aus dem nachstehend erläuterten Grund wird auch die Genauigkeit des Biegens erhöht

Auf den zwischen der von der Heizspule oder dem Brennerkranz 9 umgebenen, erhitzten Zone und der am vorderen Ende des Rohrs befindlichen, eingespannten Zone desselben befindlichen, gebogenen Teil des Rohrs 1 wird keine Schubkraft ausgeübt, welche die Genauig-

4-. keit des Biegens beeinträchtigen würde, sondern nur ein einfaches, reines Biegemoment, das über den ganzen gebogenen Teil des Rohrs 1 gleichmäßig verteilt ist. Daher wird ein genaues Biegen ermöglicht, bleibt die elastische Kurve des gebogenen Teils des Rohrs 1 kreisförmig und kann die zu einem Rückfedern der Biegung führende, elastische Verformung ohne weiteres genau berechnet werden. Infolgedessen kann man den Biegeradius und den Biegewinkel genau bestimmen.

r&bei ist die Vorschubeinrichtung B zum Bewegen

-,j der erhitzten Zone des langgestreckten Werkstückes längs dessen Ach. e nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform mit den in der Führungseinrichtung A angeordneten Klemmwalzen 4,4' eingeschränkt. Diese Vorschubeinrichtung kann beispielsweise auch

mi aus einer Gewinoespindel, einem hydraulischen Kolbentrieb, einer Kette oder einer anderen Einrichtung bestehen, die zum Vorschieben des langgestreckten Werkstückes an dessen hinterem Ende angreifen kann.
Man kann die Vorschubeinrichtung B auch so ausbilden, daß das langgestreckte Werkstück an seinem hinteren Ende festgelegt und mittels einer Führungseinrichtung A abgestützt wird, die aus zwei Paaren von Führungsrollen besteht, die nicht auf einem onsfesten

Träger montiert sind, sondern gemeinsam mit der Heizeinrichtung längs der Achse des noch nicht gebogenen Teils des langgestreckten Werkzeuges bewegt werden können.

Man kann überhaupt jede Vorschubeinrichtung verwenden, mit der die erhitzte Zone des langgestreckten Werkstückes mit einer geeigneten Relativgeschwindigkeit längs des langgestreckten Werkstückes bewegt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   Vorrichtung zum kontinuierlichen Biegen von langgestreckten Werkstücken, mit einer Führungseinrichtung, einer Vorschubeinrichtung sowie einer diesen nachgeordneten Heizeinrichtung für das in seiner Längsrichtung bewegte Werkstück, dessen in Bewegungsrichtung vorderes Ende in einer Spanneinrichtung gehalten ist, die um eine zur Biegeebene senkrechte Achse schwenkbar auf einem Querschlitten angeordnet ist, der in der Biegeebene senkrecht zur Bewegungsrichtung des ungebogenen Werkstücks verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschieben des Querschlittens (6) auf einem in Bewegungsrichtung des ungebogenen Werkstücks (1) verschiebbaren Längsschlitten (5) und das Schwenken der Spanneinrichtung (8) durch einen Antrieb (71) erfolgt