DE4423487C2 - Vorrichtung zum Biegen von Hohlprofilen mit nicht allseitig geschlossenen Profilquerschnitten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Biegen von Hohlprofilen mit nicht allseitig geschlossenen Profilquerschnitten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die DE 33 21 504 A1 zeigt eine solche Vorrichtung, allerdings speziell zum Biegen von dünnwandigen Rohren, insbesondere Manometerfedern. Hierbei wird in das zu biegende Rohr ein aus Blattfedern bestehender Dorn eingeführt.

Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, daß zum Biegen insbesondere von Hohlprofilen mit größeren Profilquerschnitten erhebliche zusätzliche Biegekräfte infolge des Dorns aufgebracht werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung zu schaffen, mit der nicht allseitig geschlossene Hohlprofile, insbesondere mit einer U-förmigen Nut, gebogen werden können, ohne den Profilquerschnitt zu verformen, und dabei während des Biegevorganges zusätzlich entstehende Kräfte minimal zu halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

In vorteilhafter Weise werden durch das Biegen frei werdende Kräfte durch die Übertragungsstücke aufgenommen und so eine Verformung des beispielsweise U-förmig ausgebildeten Profilquerschnittes weitgehendst vermieden. Der Profilquerschnitt kann nach abgeschlossenem Biegevorgang nochmals durch Ziehen der Kalibrierrollen entlang der Seitenflächen des gebogenen Hohlprofils kalibriert werden.

Besonders vorteilhaft ist, daß durch den gleichsam aus Kalibrierrollen und Übertragungsstücken gebildeten Biegedorn für das Biegen des Hohlprofils auch bei größeren Profilquerschnitten keine wesentlichen Zusatzkräfte aufgebracht werden müssen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung in Draufsicht

Fig. 2 einen Profilquerschnitt durch ein zu biegendes Hohlprofil,

Fig. 3 einen schematischen Schnitt der Vorrichtung,

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt von Fig. 3 mit Hohlprofil, Übertragsstücken und Kalibrierrollen,

Fig. 5 eine schematische Darstellung von auf einem Drahtseil aufgereihten Kalibrierrollen,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Vorrichtung in Draufsicht entsprechend Fig. 1, nach abgeschlossenem Biegevorgang.

Ein Kopf 1 einer Rohrbiegemaschine weist eine Biegematrize 2, ein Klemmstück 3 und ein Gleitstück 4 auf. In die Biegematrize 2 ist ein zu biegendes Hohlprofil 6 mit nicht allseitig geschlossenem, sondern einseitig offenem, beispielsweise U-förmigem Profilquerschnitt eingelegt.

Eine Außenkontur dieses Hohlprofils 6 besteht (im Schnitt gesehen, Fig. 2) aus einer Grundfläche 7 mit einer Breite b1 und zwei hierzu senkrecht stehenden Seitenflächen 8, 9 mit jeweils einer Höhe h1. An einer geöffneten, der Grundfläche 7 gegenüberliegenden Seitenfläche 11 des Hohlprofils 6 ist eine annähernd U-förmige Nut 12 einer Tiefe t2 und einer Breite b2 eingeformt, die von einer Grundfläche 13 und zwei gegenüberliegenden Seitenflächen 14, 16 gebildet wird. Zusätzlich kann, wie im vorliegenden Beispiel, auch in die jeweiligen, inneren Seitenflächen 14, 16 eine weitere U-förmige Nut 17 einer Tiefe t3 und einer Breite b3 eingeformt sein. Die Biegematrize 2 ist im Kopf 1 der Rohrbiegemaschine um eine Schwenkachse 18 - schwenkbar mittels eines nicht dargestellten Antriebes - gelagert. Das Hohlprofil 6 soll über einen Teil seiner Länge bezüglich der Seitenfläche 8 bogenförmig, z. B. kreisbogenförmig, gebogen werden.

Die Biegematrize 2 ist in einer Teilungsebene 19 senkrecht zur Schwenkachse 18 geteilt, so daß die Biegematrize 2 aus einem Unterteil 21 und einem vom Unterteil 21 lösbaren Oberteil 22 besteht.

Eine Außenkontur der Biegematrize 2, d. h. von Oberteil 22 und Unterteil 21 wird beispielsweise über einen Winkel α von ca. 270° zylindermantelförmig mit Radius R um die Schwenkachse 18 begrenzt. Das verbleibende Segment wird von zwei gleichlangen, zueinander rechtwinkligen Seitenflächen 23, 24 der Länge R, die dem Radius R entspricht, begrenzt.

Das Unterteil 21 der Biegematrize 2 weist äquidistant zur Außenkontur einen umlaufenden, L-förmigen Absatz 26, bestehend aus einer Seitenfläche 27 mit einer Höhe h4 und einer senkrecht hierzu stehenden Grundfläche 28 mit einer Breite b4, auf. Das Oberteil 22 der Biegematrize 2 ist als eine planparallele Platte ausgebildet, die, wie bereits beschrieben, die exakte Außenkontur des Unterteils 21 aufweist.

Das Unterteil 21 der Biegematrize 2 ist mit mindestens zwei, im vorliegenden Beispiel drei, fest mit dem Unterteil 21 verbundenen Zentrierstiften 29, versehen, die parallel zur Schwenkachse 18 verlaufend in entsprechende Bohrungen 31 des Oberteils 22 der Biegematrize 2 eingreifen.

Somit ist das Oberteil 22 der Biegematrize 2 entlang der Schwenkachse 18 beweglich. An den Zentrierstiften 29 greifen beispielsweise Verriegelungseinrichtungen an, im vorliegenden Beispiel Hydraulikzylinder 32, die das Oberteil 22 der Biegematrize 2 gegen das Unterteil 21 der Biegematrize 2 pressen. Die Verriegelungseinrichtungen können auch derart ausgestaltet sein, z. B. entfernbar, daß das Oberteil 22 der Biegematrize 2 vom Unterteil 21 abnehmbar ist.

Bei zusammengefügtem Ober- und Unterteil 22, 21 bildet der umlaufende Absatz 26 des Unterteils 21 mit dem Oberteil 22 eine umlaufende U-förmige Nut 33 mit der Höhe h4 und der Breite b4. Hierbei ist die Höhe h4 der U-förmigen Nut 33 geringfügig (ca. 0,1 bis 0,5 mm) größer als die Höhe h1 des Hohlprofils 6 und die Breite b4 der U-förmigen Nut 33 geringfügig (ca. 0,5 bis 1 mm) kleiner als die Breite b1 des Hohlprofils 6 ausgebildet.

Mit der beschriebenen Biegematrize 2 werden kreisbogenförmige Biegungen hergestellt. Es können natürlich auch andere bogenförmige Biegungen, z. B. spiralförmige, bei entsprechender Gestaltung der Kontur der Biegematrize, geformt werden.

Die Teilungsebene 19 der Biegematrize 2 kann natürlich auch in jeder beliebigen zur Schwenkachse 18 senkrecht stehenden Schnittebene im Bereich der Seitenfläche 27 der umlaufenden Nut 33 liegen. Selbstverständlich kann die im vorliegenden Beispiel einfache U-förmige Nut 33 auch andere Formen aufweisen. So ist es z. B. möglich, sie trapezförmig oder dreieckförmig auszubilden, wobei die Seitenfläche 27 mit der Grundfläche 28 Winkel größer oder gleich 90° einschließt. Auch kann die Seitenfläche 27 eine konkave oder konvexe Krümmung aufweisen.

Am Kopf 1 der Biegemaschine ist das ebenfalls mit der Biegematrize 2 um die Schwenkachse 18 schwenkbare, senkrecht zu der Schwenkachse 18 mittels einer Stelleinrichtung, beispielsweise Hydraulikzylinder 34, bewegbare Klemmstück 3 befestigt. Dieses Klemmstück 3 hat beispielsweise quaderförmige Form und besteht z. B. aus hartem Kunststoff. Senkrecht zu einer nichtdargestellten Zuführeinrichtung des zu biegenden Hohlprofils 6 ist zwischen Biegematrize 2 und dieser Zuführeinrichtung eine weitere Stelleinrichtung, beispielsweise ein Hydraulikzylinder 36, angebracht, an dessen beweglichem Ende das Gleitstück 4 befestigt ist. Dieses Gleitstück 4 kann z. B. eine quaderförmige Form haben.

In die U-förmige Nut 12 des Hohlprofils 6 werden eine Vielzahl (die Anzahl ist abhängig vom Biegeradius und Biegewinkel des Hohlprofils 6) von Kalibrierrollen 37, die beispielsweise - wie im vorliegenden Beispiel - als zylinderförmige Rollen ausgebildet sein können, eingelegt, so daß die Kalibrierrollen 37 sowohl an der Grundfläche 13 des Hohlprofils 6 mit einem ihrer Stirnflächen 38 als auch an den Seitenfläche 14, 16 mit ihrer Mantelfläche 39 anliegen (Fig. 4). Der Durchmesser d1 der Kalibrierrollen 37 ist geringfügig (ca. 0,1 mm) kleiner als die Breite b2 der U-förmigen Nut 12 und die Länge l1 der Kalibrierrollen 37 ist kleiner (ca. 1 mm) als die Tiefe t2 der U-förmigen Nut 12 des Hohlprofils 6. Die Kalibrierrollen 37 sind jeweils mit mindestens einer senkrecht zu einer Zylinderachse 41 stehenden Bohrung 42 versehen. Durch die Bohrungen 42 der Kalibrierrollen 37 führt mindestens ein gemeinsames flexibles, zugfestes Verbindungsteil, z. B. ein Drahtseil 43. An diesem Drahtseil 43 sind in einem Abstand l2 zwei Fixierstücke, beispielsweise Drahtseilklemmen 44, befestigt. Zwischen diesen Drahtseilklemmen 44 sind die Kalibrierrollen 37 angeordnet, die ohne Abstand aufgereiht eine kürzere Länge l3 ergeben als der Abstand l2 der beiden Drahtseilklemmen 44. Dadurch sind die Kalibrierrollen 37 auf dem Drahtseil 43 beweglich. An einem Ende 46 des Drahtseils 43 ist eine Einrichtung 47 zum Einleiten einer Zugkraft, d. h. eine Zugeinrichtung 47, beispielsweise ein Handgriff oder ein Hydraulikzylinder, befestigt (Fig. 5).

Die U-förmige Nuten 17 der Seitenflächen 14, 16 des Hohlprofils 6 werden mit streifenförmigen, gegenüberliegenden Übertragungsstücken 48 aus druckfestem, elastischem Material, beispielsweise Federstahl, deren Abmessungen - im Schnitt gesehen - annähernd die Tiefe t3 und Breite b3 der Nut 17 aufweisen, ausgefüllt. Diese Übertragungsstücke 48 berühren die Nuten 17 der Seitenflächen 14, 16 flächenförmig und die Mantelflächen 39 der zwischen den Übertragungsstücken 48 liegenden Kalibrierrollen 37 linienförmig. Dadurch stützen sich die Übertragungsstücke 48 und damit auch die Nuten 17 gegenseitig ab.

Sind in den Seitenflächen 14, 16 keine Nuten 17 eingelassen, werden Übertragungsstücke 48 mit ca. der Tiefe t2 der Seitenflächen 14, 16 und einer Dicke von ca. 2 mm jeweils zwischen Seitenflächen 14, 16 und Mantelfläche 39 der Kalibrierrollen 37 eingelegt. Somit ist zwischen Übertragungsstücken 48 und Seitenflächen 14, 16 eine kontinuierliche, flächenförmige Kraftübertragung gewährleistet. Der Durchmesser d1 der Kalibrierrollen 37 wird in diesem Fall um die angegebenen Dicken der beiden Übertragungsstücke 48 reduziert.

Die Gesamtlänge der Übertragungsstücke 48 kann die gesamte zu biegende Länge des Hohlprofils 6 betragen und profilfest angeordnet sein oder sich ebenso nur im Bereich der entstehende Kräfte befinden und sich relativ zum Hohlprofils 6 bewegen.

Der Biegevorgang läuft folgendermaßen ab:
Das mit Kalibrierrollen 37 und Übertragungsstücken 48 ausgefüllte Hohlprofil 6 wird in die Biegematrize 2 eingelegt, so daß das Hohlprofil 6 an der Seitenfläche 27 und Grundfläche 28 der Biegematrize 2 anliegt. Daraufhin wird das Oberteil 22 auf das Unterteil 21 mittels der Hydraulikzylinder 32 gepreßt. Durch Betätigen des Hydraulikzylinders 34 des Klemmstückes 3 wird das Hohlprofil 6 zwischen dem Klemmstück 3 und der Biegematrize 2 eingespannt. An ein freies Ende 49 des Hohlprofils 6 wird mittels des Hydraulikzylinders 36 das Gleitstück 4 angelegt. Das Gleitstück 4 wirkt somit als Gegenlager für das freie Ende 49 des Hohlprofils 6.

Ein nichtdargestellter Antrieb schwenkt nun die Biegematrize 2 und zieht das über das Klemmstück 3 an der Biegematrize 2 fixierte Hohlprofil 6 mit. An einem Tangentenpunkt 51 des Hohlprofils 6 an der Biegematrize 2 wird diese entsprechend der vorgegebenen Form der Biegematrize 2, im vorliegenden Fall kreisbogenförmig, verformt, da sich das freie Ende 49 des Hohlprofils 6 am Gegenlager, d. h. am Gleitstück 4, abstützt. Durch den Biegevorgang nach außen frei werdende Kräfte, die eine etwaige Verformung des Profilquerschnittes bewirken könnten, werden durch die umlaufende Nut 33 der Biegematrize 2 aufgenommen.

Auf die Seitenflächen 14, 16 wirkende Kräfte werden von den Übertragungsstücken 48 kontinuierlich, flächenförmig aufgenommen. Diese Übertragungsstücke stützen sich über Hilfsmittel, d. h. die Kalibrierrollen 37 ab. Somit wird eine Verformung des Profilquerschnittes weitgehendst vermieden.

Durch den Biegevorgang werden die Übertragungsstücke 48 in Biegerichtung verformt; die Positionen der auf dem flexiblen Drahtseil 43 aufgereihten Kalibrierrollen 37 werden dem gebogenen Hohlprofil 6 angepaßt.

Ist ein gewünschter Biegewinkel β erreicht, stoppt der Antrieb und das Klemmstück 3 wird von dem Hohlprofil 6 weggestellt.

Durch Betätigen der Zugeinrichtung 47, werden die Rollen aus dem Hohlprofil 6 herausgezogen und glätten dabei eventuell aufgetretene Unebenheiten der Seitenflächen 8, 9 des Hohlprofils 6, d. h. die U-förmige Nut 12 des Hohlprofils 6 wird maßhaltig kalibriert. Nach Entfernen der Kalibrierrollen 37 werden die Übertragungsstücke 48 entnommen und federn in ihre Ursprungsform zurück.

Das Klemmstück 3 und das Gleitstück 4 werden mittels der Hydraulikzylinder 34, 36 vom Hohlprofil 6 weggestellt; die Verspannung von Unterteil 21 und Oberteil 22 Biegematrize 2 wird durch Entspannen des Hydraulikzylinders 32 gelöst. Das gebogene Hohlprofil 6 wird nach vorne aus der Biegematrize 2 entnommen.

Ist der Biegewinkel β des Hohlprofils 6 größer als 180° wird das Oberteil 22 vom Unterteil 21 der Biegematrize 2 entfernt; das gebogene Hohlprofil 6 wird nach oben aus der Biegematrize 2 entnommen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Biegen von Hohlprofilen mit nicht allseitig geschlossenen Profilquerschnitten, bestehend aus einer schwenkbaren Biegematrize (2), mindestens einem mit dieser zusammenwirkenden Klemmstück (3) und mindestens einem Gleitstück (4), wobei zwei in der Biegeebene einander gegenüberliegende, aus druckfestem, biegeelastischem Material bestehende Übertragungsstücke (48) - jeweils innere Seitenflächen (14, 16) bzw. Nuten (17) der Seitenflächen (14, 16) des Hohlprofils (6) flächenförmig abstützend - angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Übertragungsstücken (48) eine Vielzahl von Kalibrierrollen (37), deren Mantelflächen (39) die Übertragungsstücke (48) linienförmig berühren, angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierrollen (37) auf einem flexiblen, zugfesten Drahtseil (43) aufgereiht sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende (46) des Drahtseils (43) eine Einrichtung (47) zum Einleiten einer Zugkraft angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (47) zum Einleiten einer Zugkraft als Handgriff ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (47) zum Einleiten einer Zugkraft aus einem Hydraulikzylinder besteht.