DE3912244C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Biegen von stangen­ förmigem Material, insbesondere von Hohlmaterialien bereichsweise in die Form einer Schraubenlinie, mit einem um seine Längsachse drehbaren, eine stetige Außenfläche aufweisenden Wickeldorn, mit Einspannmitteln zum Festspannen des zu biegenden Materials an einem Endbereich des Wickeldorns, sowie mit einer eine umfängliche Nut aufweisende Rolle, deren Rollenebene etwa quer zur Längsachse des Wickeldorns verläuft, wobei die Rolle linear längs der Längsachse des Wickeldorns programmgesteuert vorschiebbar ist, wobei durch eine Überlagerung der Drehbewegung des Wickeldorns und der Vorschubbewegung der Rolle das Material schraubenlinienförmig gewickelt wird, und wobei die Rolle derart vom Wickeldorn in radialer Richtung beabstandet ist, daß das quer zum Wickeldorn zuführbare Material zwischen der Außenfläche des Wickeldorns und der das Material teilweise umfänglich umgreifenden Ringnut der Rolle spielfrei aufgenommen ist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 21 27 306 bekannt.

Bei der daraus bekannten Wickelmaschine für Schraubenfedern wird Vollmaterial, nämlich Federstahl, in warmen Zustand schraubenlinienförmig um einen Wickeldorn gewickelt.

Die eine umfängliche Nut bildende Rolle ist als zylindrische Rolle ausgebildet, die an ihrem Vorderende, also, in Arbeitsrichtung gesehen, vor dem zu wickelnden Material, mit einem peripheren, eine Schulter bildenden Flansch versehen ist. Diese Rolle bzw. deren Flansch dient als ein vorderer Anschlag des Materials im unmittelbaren Nahbereich des Wickeldorns und arbeitet nicht als Biegerolle. Der eigentliche Biegevorgang wird von einer seitlich im Abstand zum Wickeldorn etwa vertikal stehenden zylindrischen Hülse bewerkstelligt, die in Arbeits- oder Vorschubrichtung gesehen, hinter dem Material angeordnet ist. Die Drehachse der Hülse verläuft etwa senkrecht zur etwa horizontal verlaufenden Längsachse des Wickeldornes, so daß die als eigentliches Biegewerkzeug arbeitende Hülse bei einem stangenförmigen Material mit kreisförmigem Querschnitt lediglich punktuell über eine Mantellinie am Material anliegt. Dies führt in nachteilhafter Weise bereits bei Vollmaterialien zu einer Abflachung im Bereich des Einwirkens der als Biegewerkzeug arbeitenden Hülse.

Mit einer solchen Vorrichtung sind Hohlmaterialien, wie Rohre, nicht zu wickeln, da das punktuelle Einwirken der Hülse zu einer Verformung der Querschnittskontur unweigerlich führt.

Ferner nachteilig an dieser Vorrichtung ist, daß das eigentliche Biegewerkzeug seitlich versetzt von der Stelle ist, an der das Material an den Wickeldorn angelegt wird. Das bedeutet, das Material durchläuft eine freie ungeführte Laufstrecke zwischen seitlich versetzter, als Biegewerkzeug arbeitenden Hülse und der als Führungsrolle oder vorderer Anschlag dienenden Rolle in unmittelbarer Nähe des Wickeldorns. Insbesondere beim Biegen von Hohlmaterialien ist es möglich, daß sich dieses in diesem nicht geführten freien Laufbereich verformt oder durch Nachfedern des Materials formverändert.

Ferner ist nachteilig, daß diese Vorrichtung durch die seitlich versetzte Anordnung des Biegewerkzeuges baulich sehr aufwendig ist und sperrig baut.

Aus der DD 2 06 632 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Wendeln aus Bandmaterial bekannt. Auf dem Wickeldorn ist ein Körper aufgebracht, der eine schraubenlinienförmige Nut aufweist, die der Schraubenlinie des endfertigen Materials entspricht. Das Bandmaterial wird in diese schraubenlinienförmige Nut eingeführt und entsprechend geformt. Mit dieser Vorrichtung ist nur diese eine Schraubenlinienform des auf den Wickelkörper aufgebrachten Körpers zu bewerkstelligen.

Aus der DE 34 38 398 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei der ein gerades Rohr mit einer Drehvorrichtung wendelförmig über einen Dorn gewickelt wird. In der Außenfläche des Dorns ist eine Wendelnut vorhanden, in welche das Rohr beim Drehen des Dorns mittels Rollen eingedrückt wird. Die Rollen sind mit einer auf dem Dorn drehfest geführten Vorschubhülse verbunden.

Nachteilig an einer derartigen Vorrichtung ist, daß mit dieser Vorrichtung nur eine einzige Art von Wendel hergestellt werden kann, nämlich diejenige, die der in der Außenfläche des Dorns vorgesehenen Wendelnut entspricht. Die Vorrichtung ist darüber hinaus kompliziert aufgebaut, da zum Abnehmen der Wendel vom Dorn der Dorn in Segmente zerlegbar sein muß, um den Durchmesser so weit zu reduzieren, daß das fertig gewendelte Rohr überhaupt vom Dorn abgenommen werden kann.

Aus der DE 23 58 727 B2 ist eine Rohrbiegemaschine mit einem fliegend angeordneten Biegekopf bekannt. Beim Biegevorgang ist das rohrförmige Material von zwei gegenüberliegenden Rollen jeweils etwa um zwei gegenüberliegende Umfangshälften formschlüssig umfaßt. Damit das Rohr aus der Biegeebene herausgebogen werden kann, um möglicherweise eine schraubenlinienförmige Form zu erreichen, muß das Rohr entsprechend abschnittsweise gedreht werden.

Aus der DE-PS 4 37 939 ist eine Vorrichtung zum Winden von Rohren in Schraubenform bekannt, bei der der Dorn an seiner Außenfläche mit einer schraubenförmigen Nut versehen ist, in die das zu windende Rohr mittels einer Rolle gedrückt wird. Auch hierbei ist nachteilig, daß nur eine einzige Art an Schraubenlinienform erzeugt werden kann, die der schraubenförmigen Nut im Dorn entspricht.

Aus der DE-PS 2 31 836 ist eine Vorrichtung zum Biegen eines Rohres in eine Schraubenlinie bekannt, wobei das Rohr mittels einer Biegerolle in einen an seiner Außenseite mit einer entsprechend konturierten eingeschnittenen Nut versehenen Körper gedrückt wird. Auch mit dieser Vorrichtung ist nur eine einzige Art an Schraubenlinie zu erreichen, nämlich die, die der eingeschnittenen Nut entspricht.

Eine weitere bekannte Technik zum Herstellen von schraubenlinig­ förmig gewickelten Rohren ist die sogenannte 3-Rollen-Biegetechnik. Bei der 3-Rollen-Technik sind drei Rollen in einer Ebene derart angeordnet, daß deren Rollenachsen parallel zueinander verlaufen und die Rollenmittelpunkte jeweils an Ecken eines Dreiecks angeordnet sind. Zwei Rollen dienen als Gegendruckrollen, die so voneinander beabstandet sind, daß eine Tangentiallinie, die beide Umfangsflächen der Rollen berührt, durch die in diese gedachte Tangentiallinie hinein­ reichende Umfangskante der Biegerolle "durchgebogen" wird. Ein Rohr, das zwischen der ersten Gegendruckrolle und der Biegerolle und dann anschließend zwischen der Biegerolle und der zweiten Gegendruckrolle durchgeführt wird, erhält die Form eines Kreisbogens. Da die drei Rollen in einer Ebene liegen würde, falls genügend Rohrmaterial zwischen den drei Rollen durchgeschoben wurde, so daß ein gesamter Kreisbogen entsteht, der Anfang des Rohres wieder auf die erste Gegendruck­ rolle stoßen. Um eine Schraubenlinie zu erzeugen, sind in Durchlauf­ richtung des Rohres nach der zweiten Gegendruckrolle gesehen, Ablenkkeile oder Ablenkbleche vorgesehen, die die Schleife des gebogenen Kreismaterials soweit aus der Rollenebene anheben, daß das vorderste Ende nicht auf das nachgeschobene Material stößt. Bei einer solchen Vorrichtung entsteht eine Schraubenlinie mit eng aneinanderliegenden Schleifen. Sollen die einzelnen Schleifen der Schraubenlinie in Längsrichtung voneinander beabstandet sein, so muß in einem zweiten nachfolgenden Bearbeitungsvorgang die Schraubenlinie auseinandergezogen werden. Dieser Vorgang ist sehr aufwendig und es ist äußerst schwierig, einen definierten Abstand zwischen den einzelnen Schleifen der Schraubenlinie zu erhal­ ten. Dieser nachträgliche Bearbeitungsvorgang ist sehr schwierig durchzuführen, da durch die eng aneinanderliegenden Schleifen der Schraubenlinie es nur sehr schwierig möglich ist, überhaupt ein Biegewerkzeug anzusetzen, das das Rohrmaterial umgreift.

Ferner ist nachteilig an der Drei-Rollen-Biegetechnik, daß die Schraubenlinie aus dem Biegewerkzeug herauswächst und daher besondere Vorkehrmaßnahmen getroffen werden müssen, die Schraubenlinie formstabil in Stützvorrichtungen aufzunehmen. Wächst die Schraubenlinie beispielsweise in horizontaler Richtung aus der Biegevorrich­ tung, so wird die Schraubenlinie üblicherweise an einer horizontal verlaufenden Stange aufgelegt. Dabei besteht die Gefahr, daß an der an sich kreisrunden Schraubenlinie aufgrund der Schwerkraft eine elliptische oder eiförmige Deformierung stattfindet.

Ferner ist nachteilig, daß diese Biegetechnik bei Schraubenlinien mit kleinen Radien, bei denen beispielsweise der Radius der Schleife kleiner ist als der zweifache Rohrdurchmesser, wobei die Rohrdurchmesser im Bereich von 10 mm liegen, nicht mehr erfolgreich durchgeführt werden kann.

Ferner ist nachteilig, daß das Material, wie bereits erwähnt, zwei getrennten, aufeinanderfolgenden Verformungsgängen unter­ worfen werden muß, nämlich einmal dem Biegevorgang und an­ schließend dem Auseinanderziehvorgang der Schraubenlinie, so daß bei Produkten, bei denen eine ganz bestimmte vorgegebene Anordnung verlangt wird, diese Technik nicht zum Erfolg führt. So kann es beispielsweise möglich sein, daß der lichte Innendurchmesser einer Schleife, der beim ersten Biegevorgang mit der Drei-Rollen- Technik noch relativ maßgenau hergestellt werden konnte, beim anschließenden Ziehen in Längsrichtung der Schraubenlinie wieder verändert werden kann.

Beim Biegen von Hohlmaterialien, wie Rohre, können Deformie­ rungen im Querschnittsbereich auftreten, die das Strömungsbild einer Flüssigkeit, die die Schraubenlinie durchströmt, verändern. Eine solche "gequetschte" Stelle kann den Strömungswiderstand einer Schraubenlinie negativ beeinflussen. Da solche Schraubenlinien, die von einem Medium durchströmt werden, meist zum Wärmetausch herangezogen werden, sind dann solchen Fehlstellen, möglicherweise erhöhter Korrosion, ausgesetzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, daß mit konstruktiv einfachen Mitteln ein stangenförmiges Material, insbesondere Hohlmaterialien in Form einer Schraubenlinie gewickelt werden können, wobei die Außenkonturhaltigkeit des Materials, insbesondere bei Hohlmaterialien, gewährleistet sein soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Nut der Rolle derart ausgebildet ist, daß bei an das Material angelegter Rolle dieses etwa um die Hälfte desjenigen Umfangs von der Rolle umgriffen ist, der vom Wickeldorn abgewandt ist, und das Material etwa am Scheitelpunkt der anderen Umfangshälfte am Wickeldorn liegt, wobei eine nachlaufende Flanke der Nut das Material hintergreift, daß die Vorschubbewegung CNC-gesteuert ist, und daß die Rolle als Biegerolle arbeitet.

Durch Vorsehen dieser Form der Nut wird das Material um etwa die Hälfte dessen Umfangs umgriffen und formhaltig geführt. Die Biegerolle arbeitet als eigentliches Biegewerkzeug, wobei dies unmittelbar am Wickeldorn erfolgt, so daß freier Lauf des Materials nach Verlassen der arbeitenden Rolle mit der Gefahr von Verformungen ausgeschlossen ist.

Der Außendurchmesser des Wickeldorns legt den lichten Innendurchmesser der Schraubenlinie fest, so daß ein exakt vorgegebenes Maß vorhanden ist. Das Vorschieben der arbeitenden Rolle längs der Längsachse des Wickeldorns führt zu einer genau vorbestimmten Steigung der Schleifen der Schraubenlinie im Hinblick auf die Wickel­ dornlängsachse und auch zu einem genau definierten Abstand dieser einzelnen Schleifen untereinander. Durch Variation der Vorschubgeschwindigkeit der Rolle ist es möglich, während eines einzigen Bearbeitungsvorganges, eine Schraubenlinie zu erzeugen, die verschieden beabstandete Schleifen bzw. verschiedene Stei­ gungen aufweist. Dadurch ist es beispielsweise möglich, eine Schraubenlinie zu Beginn, bei großer Vorschubgeschwindigkeit der Rolle mit weit voneinander beabstandeten Schleifen zu biegen, anschließend in einem mittigen Bereich durch langsamen Vorschub der Rolle und entsprechend schneller Drehung des Dorns sehr eng aneinanderliegende Schleifen mit geringer Steigung zu erzeugen, und abschließend in einer Endphase eine in axialer Richtung gedehnte Endschleife zu erzeugen. An den in axialer Richtung gedehnten Schleifen der Schraubenlinie können dann beispiels­ weise einfach zugänglich Werkzeuge für einen weiteren Bearbei­ tungsvorgang angelegt werden. Durch die spielfreie Aufnahme des Materials zwischen der Außenseite des Wickeldorns und der umlaufenden Ringnut der Rolle, wird das Material unter gleich­ bleibenden Biegebedingungen verformt bzw. gezogen, so daß über die Gesamtlänge der erzeugten Schraubenlinie gleichmäßige Quer­ schnitte erhalten werden. Dies ist insbesondere beim Biegen von Hohlmaterialien, wie Rohren, erstrebenswert, so daß beim Durchströmen einer Flüssigkeit durch die erzeugte Schraubenlinie mit verschiedenartigen Schleifensteigungen, dennoch gleiche Durchströmungsbedingungen, soweit sie vom Innenquerschnitt des Rohres beeinflußt werden, vorherrschen. Der Einsatz von CNC-gesteuerten Verschiebevorgängen ermöglicht eine genau vorherbestimmbare Biegeabfolge mit hoher Maßgenauigkeit, die bei der Herstellung von Massenwaren reproduzierbare Ergebnisse ermöglichen. Durch Vorsehen einer Einspannvorrichtung an einem Ende des Biegedorns können die zu bearbeitenden Materialien lagegerecht an einem Ende des Wickeldorns fixiert werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Wickeldorn an einem Ende fest mit einem die Einspannmittel tragenden Element verbunden.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß beispielsweise bereits mit einer Biegung versehene Materialien in einer exakt definier­ ten Lage zum Wickeldorn eingespannt werden können, so daß der Übergang von dieser bereits vorhandenen Biegung, zu der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zu erzeugenden Schraubenlinie exakt lagedefiniert ist.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Element als senkrecht stehende Scheibe aufgebildet, von deren Mittel­ punkt der Wickeldorn waagrecht vorspringt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß auf der Scheibe verschieden­ artig gestaltete Rohrenden in verschiedenen Drehstellungen angebracht werden können, d.h. die Relativlage der zu erzeugen­ den Schraubenlinie zu einem geraden oder auch bereits vorgebogenen Ende, kann exakt eingestellt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Scheibe mit einem CNC-gesteuerten Antrieb verbunden, dessen zentrale Steuerung auch den Vorschub der Rolle steuert.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch das Zusammenspiel von Drehgeschwindigkeit des Wickeldorns und Vorschubgeschwindig­ keit der Rolle, der Biege- oder Wickelvorgang flexibel an das jeweilige Material und die gewünschte Form angepaßt werden kann. Kann ein bestimmtes Material, beispielsweise ein Kupfer­ rohr, mit einer bestimmten Geschwindigkeit bestmöglichst verformt werden, so kann beim Übergang von einem Wickeldorn mit einem relativ großen Durchmesser auf einen Wickeldorn mit einem geringen Durchmesser durch Reduzierung der Umdrehungsgeschwin­ digkeit die entsprechend günstigsten Bedingungen wieder herge­ stellt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das der Scheibe gegenüberliegende Ende des Wickeldorns in einer Buchse gelagert, die zum Abnehmen des um den Wickeldorn umwickelten Materials von diesem Ende wegbewegbar ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Wickeldorn während eines Bearbeitungsvorganges an beiden Enden gelagert ist. Nach Beendigung des Wickelvorgangs wird die Buchse wegbewegt, meist seitlich verschwenkt, so daß nach Lösen der Einspann­ mittel die gebogene Schraubenlinie samt den möglicherweise bereits vorhandenen besonders geformten Enden einfach vom Dorn abgezogen werden kann.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die Rolle von einem Block getragen, der wiederum lösbar von einem auf einer Gleitschiene längs der Wickeldornachse ver­ fahrbaren Schlitten getragen wird.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch einfaches Auswechseln des Blockes mit den entsprechenden Rollen die Vorrichtung einfach an verschiedene Arbeitsbedingungen angepaßt werden kann. Durch entsprechend massige Ausbildung des Schlittens bzw. der Gleitschiene können die beim Biegevorgang auftretenden Kräfte gleichmäßig verteilt werden. Es kann dann ein auf einem Maschinenbett verfahrbarer Schlitten mit verschiedenen Blöcken arbeiten, so daß Umrüstzeiten auf verschiedene Produkte sehr kurz sind.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Rolle in radialer Richtung des Wickeldorns hin und her verschiebbar.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß zum einfachen Einlegen des zu biegenden Materials zwischen die Rolle und dem Wickeldorn deren Abstand vergrößert werden kann, bevor dann die Rolle soweit auf den Wickeldorn zugestellt wird, daß das Material spielfrei dazwischen aufgenommen ist. Diese Zustellmöglichkeit ermöglicht auch gewisse Materialtoleranzen zwischen einzelnen Chargen an zu verarbeitenden Materialien auszugleichen. Es ist dadurch beispielsweise auch möglich, die Biegerolle jeweils bis zum Erreichen eines bestimmten Druckes des zwischen Rolle und Wickeldorn eingespannten Materials zuzustellen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Block um eine senkrecht zur Wickeldornachse stehende Achse fliegend auf dem Schlitten gelagert, so daß die Rollen­ achse entsprechend der Verschwenkstellung des Blockes um diese Achsen unter einem Winkel β zur Wickeldornachse verläuft.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das Material bereits etwa entsprechend der Steigung der Windungen der Schraubenlinie schräg bzw. unter einem Winkel zur Achse des Wickeldorns ver­ laufend zugeführt werden kann, so daß das Material sehr schonend über die innere nachlaufende Flanke der Biegerolle bei deren Vorschubbewegung gleiten kann.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schlitten über eine parallel zur Wickeldornachse verlaufenden Gewindespindel verschiebbar, wobei der Vorschub der Gewindespindel über die zentrale Steuerung veränderbar ist, und dadurch der Abstand und die Steigung der Windungen der Schraubenlinie einstellbar sind.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine exakt steuerbare präzise Vorschubbewegung des Schlittens samt Block und Rolle längs des Wickeldorns erreichbar ist. Auch diese Maßnahme trägt zur Maßgenauigkeit der resultierenden Schraubenlinie bei.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist beim Biegen von Hohlmaterial, wie Rohre, Bremsleitungen und Kühlleitungen vorgesehen, im Hohlmaterial einen Stützdorn anzuordnen, der bis in den Bereich zwischen Rolle und Wickeldorn reicht.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Hohlkörper unter sehr genauer Formstabilität, d.h. unter Beibehaltung des kreis­ förmigen Querschnittes gebogen werden können. Dadurch können auch dann ggf. sehr kleine Rohre mit relativ hoher Geschwindig­ keit gebogen werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß das Rohr beim Ziehen zusammenfällt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Halterung des Stützdornes mit den die Rollen tragenden Block fest verbunden.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß gleichzeitig mit der Verschwenkstellung des fliegend gelagerten Blockes sich auch die Verschwenkstellung des Stützdornes im Hinblick auf die Längsachse des Wickeldorns gleichsinnig verändert. Dadurch ist es dann möglich, bei verschiedenen Steigungswinkeln der Schraubenlinie jeweils mit hohen Geschwindigkeiten zu arbeiten.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind im Block in Zuführrichtung vor der Rolle weitere, niveau­ gleiche Stützrollen vorgesehen.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das quer zum Wickeldorn zugeführte Material exakt geführt zu der die Biegung verur­ sachende Rolle transportiert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine ausschnittsweise stark schematisierte Seiten­ ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Verarbeiten eines Vollmaterials,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Verarbeitung eines Hohlmaterials in Form eines Rohres, und

Fig. 3 einen stark schematisierten vereinfachten Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1.

Eine in Fig. 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 10 weist ein auf einem festen Grund stehendes Maschinenbett 12 auf, das an seiner Oberseite mit einer Gleitschiene 14 versehen ist.

Auf der Gleitschiene 14 ist ein Schlitten 16 aufgenommen, der mit einer Gewindespindel 18 verbunden ist. Durch Drehen der Gewindespindel 18, im folgenden auch kurz als Gewindespindel bezeichnet, um ihre Achse 20 kann der Schlitten 16 mit bestimmter Vorschubgeschwindigkeit längs der Gleitschiene 14, wie dies in Fig. 1 durch einen Pfeil 21 angedeutet ist, verschoben werden.

Die Spindel 18 ist mit einem hier nicht näher dargestellten CNC-gesteuerten Antrieb verbunden, so daß der Vorschub des Schlittens 16 nach einem ganz bestimmten Programmablauf erfolgt.

Auf dem Schlitten 16 ist ein Block 22 aufgenommen, der über eine etwa rechteckförmige Bodenplatte 24 auf der Oberseite des Schlittens 16 aufliegt.

Die Bodenplatte 24 ist über hier nicht näher bezeichnete Schraubverbindungen (siehe Fig. 2) mit dem Schlitten 16 ver­ bunden.

Die Schraubverbindung ist dabei derart, daß der Block 22 um die Schraubverbindung 26, d.h. um deren vertikale Achse ver­ schwenkbar ist. Die drei anderen Schraubverbindungen laufen daher in Langlochöffnungen 28, 28′ und 28′′, deren Form und Krümmungsradien Kreisbogensegmente von Kreisen um die Schwenk­ achse 26 entsprechen. Der Sinn und Zweck dieser fliegenden Lagerung des Blockes wird später erläutert.

Von der Bodenplatte 24 des Blockes 22 erhebt sich ein Träger­ block 30, der mit einer in Draufsicht T-förmigen Aussparung 32 (siehe Fig. 2) versehen ist.

In der T-förmigen Aussparung 32 ist eine T-förmige Gleitführung 34 aufgenommen, deren in Richtung der Spindel 18 aus dem Trägerblock 30 herausragendes Teil einen U-Träger 36 aufgenommen enthält.

Die Gleitführung 34 samt damit verbundenem U-Träger 36 sind höhenverschiebbar im Trägerblock 30 aufgenommen, wie dies in Fig. 1 durch einen Pfeil 37 angedeutet ist. Die Höhenverschieb­ barkeit wird durch hier nicht näher dargestellte hydraulische Mittel bewerkstelligt.

Im U-Träger 36 ist eine Rolle 38 aufgenommen, deren Welle 39 parallel zur Spindel 18 verläuft. Durch Anheben bzw. Absenken der Gleitführung 34 kann auch die Rolle 38 angehoben bzw. abgesenkt werden.

Die Rolle 38 ist mit einer umfänglichen Ringnut 43 versehen, die ein etwa halbkreisförmiges Profil aufweist.

Oberhalb der Rolle 38 ist ein Wickeldorn 50 angeordnet, der parallel zur Spindel 18 verläuft und der lotrecht fluchtend mit der Welle 39 der Rolle 38 ist.

An seinem in der Darstellung von Fig. 1 linken Endbereich 52 ist der Wickeldorn 50 mit einer Scheibe 56 verbunden (siehe insbesondere auch Fig. 3), wobei die Wickeldornachse 51 durch den Mittelpunkt der Scheibe 56 geht. Der Wickeldorn 50 steht dazu senkrecht zur Fläche der Scheibe 56.

Die Scheibe 56 ist auf der Seite, die dem Wickeldorn 50 gegen­ überliegt, mit einem hier nicht näher dargestellten Antrieb verbunden, der ebenfalls, wie zuvor in Zusammenhang mit der Spindel 18 beschrieben, CNC-gesteuert ist.

Auf der Scheibenfläche, von der der Wickeldorn 50 absteht, und im Bereich des scheibenseitigen Endbereichs 52 des Wickel­ dorns 50 sind Einspannmittel 54 vorgesehen, um das um den Wickeldorn 50 zu wickelnde Material fest einzuspannen.

Das zu biegende bzw. zu wickelnde Material besteht in der Dar­ stellung von Fig. 1 und 3 aus einem Vollmaterial 64, in der Darstellung von Fig. 2 jedoch aus einem Hohlmaterial 64′, nämlich einem Rohr.

Die Materialien 64, 64′ sind an ihrem Endbereich 65 bzw. 65′ schon mit Biegungen versehen, so daß die Einspannmittel 54 eine entsprechend darauf abgestimmte Form aufweisen, um dieses Ende fest auf der Scheibe 56 festzulegen. Dazu sind beispiels­ weise Spannbacken 68 und 69 vorgesehen, wobei die Spannbacke 69 über einen Kolben 70 einer auf der Scheibe 56 fest montierten Kolben-Zylinder-Einheit hin und her bewegbar ist, wie dies in Fig. 2 und 3 durch einen Doppelpfeil 71 angedeutet ist.

Am der Scheibe 56 gegenüberliegenden Ende 58 ist der Wickeldorn 50 in einer Buchse 59 aufgenommen, so daß der Wickeldorn 50 an beiden Enden gelagert ist.

Die Buchse 59 ist, wie insbesondere aus Fig. 2 zu entnehmen, über einen Arm 60 mit einem Schwenkzapfen 61 verbunden. Die Buchse 59 kann daher um die lotrechte Achse 62 des Schwenk­ zapfens 61 aus der in Fig. 2 mit durchgezogenen Linien darge­ stellten Stellung, in der das Ende 58 des Wickeldorns 50 in der Buchse aufgenommen ist, in eine um 90° entgegen dem Uhrzei­ gersinn verschwenkte Stellung gebracht werden, wie dies in Fig. 2 durch einen Pfeil 63 angedeutet ist, wonach sie sich in der in Fig. 2 mit unterbrochenen Linien angedeuteten Stellung befindet.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung 10 ist wie folgt:
Ein Ende des zu bearbeitenden Materials 64, 64′ wird in die Einspannvorrichtung 54 auf der Scheibe 56 gebracht und dort fest eingespannt.

Das Material 64, 64′ verläuft von der Einspannvorrichtung 54 unterhalb des Endbereichs 52 des Wickeldorns 50 hindurch und verläuft quer zur Wickeldornachse 51 von der Vorrichtung 10 seitlich gerichtet weg (siehe auch Fig. 3).

Der Schlitten 16 befindet sich dabei in seiner, in der Darstel­ lung von Fig. 1 möglichst weiten linken Position, d.h. die Rolle 38 kommt unterhalb des Endes 52 des Wickeldorns 50 zum Liegen.

Durch Ausfahren der Gleitführung 34 wird die Rolle 38 so weit angehoben, daß sie sich von unten an das Material 64 bzw. 64′ anlegt. Die Nut 43 umgreift dabei etwa die Hälfte des im Querschnitt kreisförmigen Materials 64 bzw. 64′. An seinem höchsten Querschnittsumfangspunkt liegt das Material an einer in der Darstellung von Fig. 1 unteren Mantellinie 45 des stabförmigen, im Querschnitt runden Wickeldornkörpers an. Zur besseren Zuführung des Materials zwischen die Rolle 38 und den Wickeldorn 50 sind in Zuführrichtung vor der Rolle 38 zwei gleich ausgebildete Stützrollen 40, 41 vorgesehen (siehe insbesondere Fig. 2 und 3), die niveaugleich zur Rolle 38 angeordnet sind.

Beim eigentlichen Biegevorgang wird die Scheibe 56 in der Darstellung von Fig. 3 im Uhrzeigersinn verdreht, wie dies durch einen Pfeil 54 angedeutet ist. Gleichzeitig bewegt die Spindel 18 den Schlitten 16 samt Block 22 und der darin aufge­ nommenen Rolle 18 von der Scheibe 56 weggerichtet längs der Wickeldornachse 51.

In der Darstellung von Fig. 1 bewegt sich somit die Rolle von links nach rechts, in der Darstellung von Fig. 3 auf den Betrachter zu. Durch die Überlagerung der Vorschubbewegung der Spindel 18 und der Drehbewegung der Scheibe 56 wird das Material 64, 64′ engliegend um die Außenfläche des Wickeldorns 50 gewickelt, wobei bei gleichbleibender Drehgeschwindigkeit der Scheibe 56 sowie bei gleichbleibender Vorschubgeschwindig­ keit der Spindel 18 eine gleichförmige Schraubenlinie mit gleichblei­ bender Steigung und gleichbleibenden Abständen erzeugt.

In der Darstellung von Fig. 1 wurde die Rolle 38 während eines Zeitabschnittes Δt₁ mit einer konstanten Vorschubgeschwindig­ keit V₁ von links nach rechts bewegt, so daß Schleifen mit einem Neigungswinkel α zur Wickeldornachse entstanden sind, die untereinander einen konstanten Abstand S aufweisen.

Ab einem Zeitpunkt t₂ wurde eine größere Vorschubgeschwindigkeit V₂ gewählt, wodurch die anschließenden Schleifen der Schraubenlinie einen geringeren Neigungswinkel aufweisen und größer voneinander beabstandet sind.

Ist der Biegevorgang in der in Fig. 1 dargestellten Position beendet, so wird die Gleitführung 34 abgesenkt und der Schlitten 16 verfährt wieder nach links.

Die Buchse 59 wird, wie dies aus Fig. 2 zu entnehmen, entgegen dem Uhrzeigersinn in die durch unterbrochene Linien angedeutete Position verschwenkt, so daß die in Fig. 1 erzeugte Schraubenlinie 67, nach dem die Einspannmittel 54 gelöst wurden, von der Scheibe 56 weggerichtet vom Wickeldorn 50 abgezogen und einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden können.

Danach wird dieser Vorgang wiederholt.

In der Draufsicht von Fig. 2 ist ein Biegevorgang eines Rohres dargestellt, der mit der identischen Vorrichtung wie in Fig. 1 und 3 durchgeführt wird.

Damit das Hohlmaterial 64′ unter Beibehaltung eines möglichst kreisrunden Querschnittes um den Wickeldorn 50 gelegt werden kann, ist in Zuführrichtung ein Stützdorn 74 eingebracht, der in der Darstellung von Fig. 2 unten über die Wickeldornlängs­ mittelachse 51 hinausreicht, so daß die längere Außenseite des zu ziehenden Materials 64′ über diesen vorstehenden Dorn formstabil gezogen wird.

Der Block 22 ist derart verschwenkt, daß die Welle 39 der Rolle 38 bzw. deren Achse 42 unter einem Winkel β zur Wickel­ dornachse 51 verläuft. Durch diese Anstellung der Achse der Biegerolle 38 kann das Hohlmaterial 64′ reibungsfreier über die den Biegedruck ausübende Flanke 47 (siehe Fig. 1) der Biege­ rolle 38 bewegt werden, d.h. das Rohrmaterial 64′ wird beim Übergleiten über die Außenkante der Flanke 47 nicht deformiert.

Die Halterung des Stützdornes 74 ist derart mit dem fliegend gelagerten Block 22 gekoppelt, daß dieser der Verschwenkstellung des Blockes 22 folgt.

Der Stützdorn 74 wird entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit der Spindel 18 längs des Wickeldorns 50 verfahren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gleichermaßen zur Biegung von Schraubenlinien aus Vollmaterialien mit kleinen und großen Schraubendurchmessern geeignet.

Insbesondere bei Schraubenradien, die geringer sind als das Zweifache des Rohrdurchmessers, können hervorragende formstabile Biegeergebnisse erzielt werden.

So können beispielsweise mit der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung Rohre mit 8 mm Außendurchmesser zu Schraubenlinien mit 25 mm Durchmesser exakt und reproduzierbar gebogen werden, wobei bereits an einem Ende kompliziert geformte Bögen vorhanden sind. Eine solche Schraubenlinie dient beispielsweise in Kraftfahr­ zeugen dazu, warmes Kühlwasser durch eine Scheibenwaschanlage zu führen, um dadurch die Scheibenwaschflüssigkeit zu erwärmen.

Der Wickeldorn 50 ist lösbar mit der Scheibe 56 verbunden, so daß je nach lichtem Innendurchmesser der zu erzeugenden Schraubenlinie ein Wickeldorn mit einem entsprechenden Außendurchmesser montiert wird.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Biegen von stangenförmigem Material (64, 64′), insbesondere zum Biegen von Hohlmaterialien, bereichsweise in die Form einer Schraubenlinie (67, 67′),

• - mit einem um seine Achse (51) drehbaren, eine stetige Außenfläche aufweisenden Wickeldorn (50),
• - mit Einspannmitteln (54) zum Festspannen des zu biegenden Materials (64, 64′) an einem Endbereich (52) des Wickeldorns (50),
• - sowie mit einer eine umfängliche Nut (43) bildenden Rolle (38), deren Rollenebene etwa quer zur Achse (51) des Wickeldorns (50) verläuft, wobei die Rolle (38) linear längs der Achse (51) des Wickeldorns (50) programmgesteuert vorschiebbar ist, und wobei durch eine Überlagerung der Drehbewegung des Wickeldorns (50) und der Vorschubbewegung der Rolle (38) das Material (64, 64′) schraubenlinienförmig gewickelt wird, und wobei die Rolle (38) derart vom Wickeldorn (50) in radialer Richtung beabstandet ist, daß das quer zum Wickeldorn (50) zuführbare Material (64, 64′) zwischen der Außenfläche des Wickeldorns (50) und der das Material (64, 64′) teilweise umfänglich umgreifenden Ringnut (43) der Rolle (38) spielfrei aufgenommen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (43) der Rolle (38) derart ausgebildet ist, daß bei an das Material (64, 64′) angelegter Rolle (38) dieses etwa um die Hälfte desjenigen Umfangs von der Rolle (38) umgriffen ist, der vom Wickeldorn (50) abgewandt ist, und das Material (64, 64′) etwa am Scheitelpunkt der anderen Umfangshälfte am Wickeldorn (50) liegt, wobei eine nachlaufende Flanke (47) der Nut (43) das Material (64, 64′) hintergreift, daß ferner die Vorschubbewegung CNC-gesteuert ist, und daß die Rolle (38) als Biegerolle arbeitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickeldorn (50) an einem Ende (52) fest mit einem die Einspannmittel (54) tragenden Element (56) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element als senkrecht stehende Scheibe (56) ausgebildet ist, von deren Mittelpunkt der Wickeldorn (50) waagrecht vorspringt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (56) mit einem CNC-gesteuerten Antrieb verbunden ist, dessen zentrale Steuerung auch den Vorschub der Rolle (38) steuert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das der Scheibe (56) gegenüberliegende Ende (58) des Wickeldorns (50) in einer Buchse (59) gelagert ist, die zum Abnehmen des um den Wickeldorn (50) gewickelten Materials (64, 64′) von diesem Ende (58) wegbewegbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (38) von einem Block (22) getragen ist, der wiederum lösbar von einem auf einer Gleitschiene (14) längs der Wickeldornachse (51) verfahrbaren Schlitten (16) getragen wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (38) in radialer Richtung des Wickeldorns (50) hin und her verschiebbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (22) um eine senkrecht zur Wickeldornachse (51) stehende Achse (26) fliegend auf dem Schlitten (16) gelagert ist, so daß die Rollenachse (42) entsprechend der Verschwenkstellung des Blockes (22) um die Achse (26) unter einem Winkel (β) zur Wickeldornachse (51) verläuft.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (16) über eine parallel zur Wickeldornachse (51) verlaufende Gewindespindel (18) verschiebbar ist, wobei die Drehzahl der Gewindespindel (18) über eine zentrale Steuerung veränderbar ist und dadurch der Abstand und die Steigung der Windungen der Schraubenlinien (67, 67′) einstellbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Biegen von Hohlmaterial (64′), wie Rohre, Bremsleitungen und Kühlleitungen, im Hohlmaterial (64′) ein Stützdorn (74) vorgesehen ist, der bis in den Bereich zwischen Rolle (38) und Wickeldorn (51) reicht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung des Stützdorns (74) mit dem die Rolle (38) tragenden Block (22) fest verbunden ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Block (22) in Zuführrichtung des Materials (64, 64′) vor der Rolle (38) weitere, als niveaugleiche Stützrollen (40, 41) ausgebildete Rollen vorgesehen sind.