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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen rohrförmiger Elemente
um einen einstellbaren Krümmungsradius
sowie eine Biegemaschine, mit der das Verfahren zum Biegen rohrförmiger Elemente
durchgeführt
werden kann.
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Es
ist bekannt, zum Biegen rohrförmiger
Elemente geeignete Biegemaschinen einzusetzen, die im Wesentlichen
einen Schraubstock zum Einklemmen des rohrförmigen Elementes in seiner
Biegeposition sowie einen Biegekopf umfassen, der ein Gesenk und
ein Gegengesenk aufweist, die von Antriebsmitteln um eine Achse
in Drehung versetzt werden. Der Biegekopf kann relativ zum Schraubstock verstellt
werden, so dass das rohrförmige
Element in unterschiedlichen Positionen gebogen werden kann.
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Um
eine größere Produktionsleistung
zu erzielen, sind die Biegemaschinen bisweilen mit zwei Biegeköpfen ausgerüstet, die
zu beiden Seiten des Schraubstockes angeordnet sind, um an dem rohrförmigen Element
gleichzeitig zwei Biegeoperationen durchführen zu können.
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Die
bekannten Biegemaschinen haben den Nachteil, dass es zur Veränderung
des Krümmungsradius
erforderlich ist, Gesenke mit unterschiedlichen Durchschnittsradien
zu verwenden, so dass der Anwender mehrere Gesenke und Gegengesenke
in Abhängigkeit
von den unterschiedlichen Krümmungsradien
zur Verfügung
haben muss, die an dem jeweiligen rohrförmigen Element erzeugt werden
sollen.
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Daneben
sind auch Biegemaschinen mit nur einem Biegekopf bekannt, bei denen
der Schraubstock zum Einspannen des rohrförmigen Elementes in der Biegeposition
relativ zum Biegekopf beweglich ist. Auf diese Weise können mit
geeigneten Einrichtungen, die am Biegekopf angebracht sind, Krümmungen
mit variablem Radius dadurch erzeugt werden, dass der Schraubstock
relativ zu dem Biegekopf bewegt wird, so dass das rohrförmige Element
zwischen dem Gesenk und dem Gegengesenk, welche die Krümmung herbeiführen, durchläuft.
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Derartige
Biegemaschinen lösen
das Problem, Biegungen sowohl mit variablem als auch mit festem
Krümmungsradius
unter Verwendung einer einzigen Vorrichtung durchzuführen; diese
Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, dass nur jeweils eine Krümmung je
Vorgang durchgeführt
werden kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den oben erläuterten
Nachteil mit einem Verfahren zu überwinden,
das es ermöglicht,
gleichzeitig zwei Biegungen an zwei unterschiedlichen Stellen des
rohrförmigen
Elementes durchzuführen,
wobei wenigstens eine von diesen einen variablen Radius hat, ohne
dass hierzu die Notwendigkeit besteht, die Gesenke und Gegengesenke
auszuwechseln.
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Die
Erfindung zielt ferner darauf, an jeder beliebigen Stelle ein und
desselben rohrförmigen
Elementes Biegungen mit einem festem Krümmungsradius durchführen zu
können.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Biegung mit festem
Krümmungsradius und
eine weitere Biegung mit einem variablen Krümmungsradius gleichzeitig an
ein und demselben rohrförmigen
Element durchführen
zu können.
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Die
oben erläuterten
Ziele werden durch ein Verfahren gelöst, das insbesondere zum Biegen rohrförmigen Elemente
mit einer Biegemaschine gelöst
wird, die einen zentralen Schraubstock und zwei mit Biegemitteln
versehene, bewegliche Biegeköpfe hat,
die auf der rechten bzw. der linken Seite des Schraubstocks angeordnet
sind, wobei dieses Biegeverfahren gemäß Hauptanspruch die folgenden Schritte
umfasst:
- – Positionierung
eines rohrförmigen
Elementes im Schraubstock und zwischen den Biegeköpfen;
- – Halten
des rohrförmigen
Elementes in der Biegestellung in dem Schraubstock und zwischen den
Biegeköpfen;
- – Drehung
der Biegemittel der Biegeköpfe
zum Biegen des rohrförmigen
Elementes,
dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung der
Biegemittel kombiniert wird mit der Verschiebung der Biegeköpfe relativ
zum Schraubstock, um an dem rohrförmigen Element Biegungen mit
variablem Krümmungsradius
durchzuführen.
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Die
Größe der Winkelbewegung
der Biegemittel während
der Drehung und die Größe der linearen
Verschiebung des Biegekopfes während
seiner Bewegung sind variabel und unabhängig voneinander. Durch geeignete
Kombination der Größe der Winkelbewegung
der Biegemittel und der Linearverschiebung des Biegekopfes kann
das angestrebte Krümmungsprofil
vorbestimmt werden.
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Die
Biegemaschine, mit der das beschriebene Verfahren durchgeführt werden
kann, umfasst:
- – ein Untergestell, das sich
im Wesentlichen in Längsrichtung
erstreckt,
- – einen
mittigen Schraubstock, der an dem Untergestell angebracht ist und
Klemmmittel für
ein zu biegendes, rohrförmiges
Element aufweist,
- – zwei
Biegeköpfe,
die am Untergestell entlang beweglich sind, Mittel zum Biegen des
rohrförmigen
Elementes haben und auf der rechten bzw. auf der linken Seite des
Schraubstocks liegen,
- – Antriebsmittel
für die
Drehung des Schraubstocks und für
die Verschiebung der Biegeköpfe entlang
des Untergestells,
- – Betätigungsmittel
für die
Drehung der Biegemittel,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Antriebsmittel und die Betätigungsmittel über eine
Schnittstelle mit einer elektronischen Speicher-, Verarbeitung-
und Steuereinheit verbunden sind, die dazu dient, die Drehung der
Biegemittel mit der Linearbewegung der Biegeköpfe entlang des Untergestells
gemäß voreingestellter
Werte miteinander zu kombinieren, um Biegungen mit variablem Krümmungsradius
an dem rohrförmigen
Element zu erhalten.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
der Schraubstock auch mit Antriebsmitteln ausgerüstet, um ihn auf einer horizontalen
Ebene rechtwinklig zur Verstellrichtung der Biegeköpfe entlang des
Untergestells bewegen, um das zu biegende Rohr an unterschiedliche
Vorrichtungen anpassen zu können,
die auf den Köpfen
montiert werden.
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Ferner
sind die Biegeköpfe
mit Mitteln zu ihrer Vertikalbewegung ausgerüstet, um die Biegeeinrichtungen
an das zu biegende Rohr anzupassen.
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Die
Biegemaschine, welche das Verfahren gemäß der Erfindung ausführt, kann
in vorteilhafter Weise abgeleitet werden aus einer bekannten Biegemaschine
mit einem Untergestell mit zentralem Schraubstock und zwei Köpfen, die
auf der rechten bzw. linken Seite des Schraubstocks angeordnet sind,
wobei diese durch den Einsatz der genannten Elektronikeinheit zur
Speicherung, Verarbeitung und Steuerung modifiziert wird, um die
Antriebsmittel und die Betätigungsmittel
zu steuern.
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Insbesondere
durch die Kombination der Linearbewegung des Biegekopfes und der
Drehbewegung der Biegemittel ergibt sich die Möglichkeit, an dem rohrförmigen Element
an unterschiedlichen Stellen Krümmungen
mit variablem Radius durchzuführen.
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Die
Biegemaschine gemäß der Erfindung
ermöglicht
es auf diese Weise, gleichzeitig an ein und demselben rohrförmigen Element
zwei Biegungen mit variablem Radius durchzuführen, so dass die Produktionsleistung
im Vergleich zu Maschinen des bekannten Standes der Technnik, mit
denen jedesmal nur eine einzige Krümmung mit variablem Radius durchgeführt werden
kann, zu erhöhen.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass die Biegemaschine gemäß der Erfindung
auch zur Herstellung von Krümmungen
mit festem Radius eingesetzt werden kann, wenn während der Biegung die Biegeköpfe relativ
zum Schraubstock in Längsrichtung
nicht verstellt werden.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass die Biegemaschine gemäß der Erfindung
gleichzeitig eine Krümmung
mit festem Radius und eine Krümmung
mit variablem Radius durchführen
kann, wozu nur einer der beiden Biegeköpfe festgehalten wird.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass die Verschiebung des Schraubstocks
in einer Horizontalebene rechtwinlig zur Verstellrichtung der Biegeköpfe und
deren Vertikalbewegung die Möglichkeit
schafft, das zu biegende Rohr an unterschiedliche Biegeeinrichtungen
anzupassen.
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Die
erläuterten
Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich noch besser aus der
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für die Biegemaschine
gemäß der Erfindung
und des hierzu eingesetzten Verfahrens anhand der Zeichnung; in dieser
zeigen:
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1 eine
Ansicht der Biegemaschine gemäß der Erfindung
im Ruhezustand,
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2 eine
vergrößert dargestellte
Einzelheit der 1,
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3 die
Biegemaschine gemäß 1 in
einer ersten Arbeitsphase,
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4 eine
vergrößert dargestellte
Einzelheit der 3,
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5 die
Biegemaschine der 3 in einer zweiten Arbeitsphase,
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6 eine
vergrößert dargestellte
Einzelheit der 5,
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7 bis 12 die
Biegemaschine gemäß Erfindung
während
der Ausführung
eines Biegezyklus für
ein rohrförmiges
Element.
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Das
Biegeverfahren gemäß der Erfindung wird
anhand einer Biegemaschine erläutert,
die insgesamt mit 1 bezeichnet und in den 1, 3 und 5 in
Vorderansicht und außerdem
in den 7 bis 12 dargestellt ist, wo sie in
axonometrischer Darstellung teilweise oder ganz zu sehen ist.
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Die
Biegemaschine 1 hat ein Untergestell 2, das einen
Schraubstock 3 trägt,
der im Wesentlichen in der Mitte des Untergestells 2 angeordnet
ist und zu dessen beiden Seiten rechts bzw. links jeweils ein Biegekopf 4 bzw. 5 angeordnet
ist.
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Die
beiden Biegeköpfe 4 und 5 können entlang
des Untergestells relativ zum Schraubstock 3 in Längsrichtung
verschoben werden. Dabei kann jeder Biegekopf in einer zur Längsachse
X des zu biegenden Rohrelementes T parallelen Richtung verschoben
werden, wobei das Rohrelement in im Wesentlichen horizontaler Lage
von den Biegeköpfen 4, 5 und dem
Schraubstock 3 gehalten wird.
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Wie
insbesondere die 7 und 9 zeigen,
hat der Schraubstock 3 eine im Wesentlichen kreisförmige Scheibe 6 mit
einem radialen Schlitz 7, der sich über eine Länge erstreckt, die größer als
ihr Radius ist. In dem Schlitz 7 befinden sich Mittel 8 zum Festklemmen
des zu biegenden Rohrelementes T, die aus einem Klemmbackenpaar 8a, 8b bestehen, was
deutlich aus den 11 und 12 hervorgeht; die
beiden Klemmbacken 8a, 8b liegen einander gegenüber und
nehmen zwischen sich das zu biegende Rohrelement T auf.
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Erste
Antriebsmittel 9, die an sich bekannt sind und hydraulisch,
pneumatisch oder elektrisch arbeiten, dienen dazu, die Scheibe 6 im
Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn (vgl. Pfeile 6a)
um die Längsachse
X in Drehung zu versetzen, um die Winkelstellung zu definieren,
in der an dem Rohrelement 7 die Biegung ausgeübt werden
soll.
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In
analoger Weise sind ebenfalls bekannte und nicht weiter dargestellte
Betätigungsmittel
den Klemmbacken 8a, 8b zugeordnet, um diese bezüglich des
Rohrelementes T zu öffnen
und zu schließen.
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Die
beiden Biegeköpfe 4 und 5 sind
gleich ausgebildet, was in den vergrößerten Darstellungen der 2, 4 und 6 und
auch in den axonometrischen Ansichten der 7 bis 12 deutlich zu
erkennen ist.
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Es
ist ferner zu erkennen, dass jeder Biegekopf 4, 5 im
Wesentlichen mit einem Schlitten 10 ausgerüstet ist,
der auf dem Untergestell 2 gelagert ist und dem ein Schließschlitten 14 sowie
insgesamt mit 11 bezeichnete Biegemittel mit einem Biegegesenk 12 zugeordnet
sind, das mit einem Biegearm 13 zusammenarbeitet. Es ist
festzuhalten, dass das Biegegesenk 12 eine oder mehr Rillen
haben kann.
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Der
Schlitten 10 ist mit zweiten Antriebsmitteln verbunden,
die zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt sind und von
bekannter Bauart sein können;
diese dienen dazu, den Schlitten 10 und damit den gesamten
Biegekopf in den beiden durch die Pfeile 10a angegebenen
Richtungen auf dem Untergestell 2 in einer Längsrichtung
zu verschieben, die parallel zu der Längsachse X des Rohrelementes
T verläuft.
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Das
Biegegesenk 12 ist von bekannter und einfachster Bauart
und enthält
eine Rolle 12a mit umlaufender Nut; dadurch ist eine Drehachse
Y definiert, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse
X des Rohrelementes T verläuft
und um die die Rolle durch nicht weiter dargestellte, an sich bekannte
zweite Betätigungsmittel
in Drehung versetzt wird.
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Auch
der Biegearm 13 ist um die Drehachse Y schwenkbar, wozu
dritte Betätigungsmittel
dienen, die nicht dargestellt und von bekannter Bauart sind. Dieser
Biegearm trägt
ein Gegengesenk 15, bestehend aus einer Nutrolle 15a,
die in einem Schlitten 16 gelagert ist, welcher auf dem
Biegearm 13 verschiebbar ist. Alternativ kann das Gesenk
auch mehrere umlaufende Nuten haben.
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Mit
dem Schlitten 16 sind vierte Betätigungsmittel verbunden, die
bekannt und nicht weiter dargestellt sind und dazu dienen, das Gegengesenk 15 relativ
zum Gesenk 12 zu verstellen, um es zum Rohrelement T hin
oder von diesem weg zu bewegen.
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Schließlich ist
auch der Schließschlitten 14 mit
einer Gegenrolle 17 ausgestattet, die eine umlaufende Nut
aufweist und mit fünften
Betätigungsmitteln
verbunden ist, die an sich bekannt und nicht weiter dargestellt
sind und dazu dienen, den Schlitten relativ zu dem Rohrelement T
zu verschieben.
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Alle
Antriebsmittel für
die Scheibe 6, den Schraubstock 3 und den Schlitten 10 jedes
Biegekopfes 4 und 5 sowie die Betätigungsmittel
für die Klemmbacken 8a, 8b des
Schraubstocks 3, für
das Biegegesenk 12, den Biegearm 13, den das Gegengesenk 15 tragenden
Schlitten 16 sowie den die Gegenrolle 17 tragenden
Schlitten 14 sind an sich bekannte Betätigungsorgane, die entsprechend
den Anforderungen hinsichtlich Drehmoment, Geschwindigkeit und Leistung
hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betrieben werden können. Sie
sind ferner mit bekannten Übertragungsgetrieben
ausgestattet, die beispielsweise als Spindel-Mutter-Getriebe, als Ritzel-Zahnstangen-Getriebe
oder dergleichen ausgestaltet sein können.
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Um
die Stellung des Schraubstocks 3 an das zu biegende Rohrelement
T und dieses an die Stellung der Organe, die an den Biegeköpfen 4, 5 angebracht
sind, anpassen zu können,
ist der Schraubstock 3, wie insbesondere die 7, 9, 11 und 12 zeigen,
verschiebbar auf Gleitführungen 3a des
Untergestells 2 gelagert, an denen entlang er in einer
Richtung verschoben werden kann, die parallel zur Drehachse Y des
Biegegesenks 12 verläuft, wozu
dritte Antriebsmittel 20 dienen.
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Jeder
Biegekopf 4, 5 hat seinerseits vierte Antriebsmittel,
die in der Zeichnung nicht zu sehen sind und dazu dienen, den jeweiligen
Kopf in einer Vertikalrichtung Z zu verschieben, die in 8 eingezeichnet
ist, so dass seine Stellung relativ zu dem Rohrelement T angepasst
werden kann.
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Gemäß der Erfindung
sind die Antriebsmittel und die Betätigungsmittel mit einer elektronischen Einheit 20 zur
Speicherung, Verarbeitung und Steuerung verbunden, die dazu dient,
die Drehbewegung der Biegemittel 11 mit der Linearbewegung
der Biegeköpfe 4, 5 entlang
des Untergestells 2 entsprechend voreingestellter Werte
zu kombinieren, um an dem Rohrelement T Biegeoperationen mit variablem Radius
durchzuführen.
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Das
Biegeverfahren gemäß der Erfindung wird
nun anhand der 1 bis 6 erläutert. Es
beginnt damit, dass das zu biegende Rohrelement T in eine waagrechte
Lage gebracht wird, die sich gemäß 1 zwischen
den beiden Biegeköpfen 4 und 5 und dem
Schraubstock 3 erstreckt, welche sich hierzu in der geöffneten
Position befinden.
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Das
Rohrelement T wird dann durch Schließung der Klemmbacken 8a, 8b in
dem Schraubstock 3 und in den Biegeköpfen 4, 5 eingespannt,
wozu die Gegenrolle 17 über
den Schließschlitten 14 zu
dem jeweiligen Biegekopf hin verstellt wird.
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Um
die Klemmbacken 8a, 8b in ihre Klemmstellung zu
bringen und die Gegenrolle 17 zum Rohrelement T hin zu
verschieben, werden die entsprechenden Betätigungsorgane durch die elektronische
Einheit 30 entsprechend einem Programm betätigt, das
in den programmierbaren Speicherträgern der Steuereinheit gespeichert
ist, wofür
zuvor die Bedienungsperson an der Steuerkonsole 31 einen
Eingangsbefehl für
den Zyklusanfang eingegeben hat.
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Bezüglich des
Biegekopfes 4 sei erläutert, dass über die
elektronische Einheit 20 das Biegegesenk 12 und
der Biegearm 13 eine Drehung um die Drehachse Y um einen
vorbestimmten Winkel α im Gegenuhrzeigersinn
durchführen,
was in 4 zu erkennen ist, wodurch das Gegengesenk 15 gezwungen
wird, eine Biegung des Rohrelementes T entsprechend dem Profil des
Biegegesenkes 12 zu beginnen. Wenn der Winkel α die vorgesehene
Auslenkung erreicht hat, stoppt die Steuereinheit 20 die
Drehung des Biegearms 13 und veranlasst den Biegekopf,
sich in Richtung des Pfeiles S der 6 nach links
zu verschieben.
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Auf
diese Weise erfährt
das rohrförmige
Element T eine kontinuierliche Biegung auf einem Radius R, dessen
Größe durch
die Verknüpfung
der Größe des Drehwinkels α des Biegearms 13 mit
der Verschiebung des Biegekopfes 4 in Richtung auf den Schraubstock 3 bestimmt
wird.
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Gleichzeitig
werden auch dem linken Biegekopf 5 entsprechende Bewegungen
aufgeprägt,
so dass sich am Ende des Biegevorganges das Rohrelement T in der
in 5 gezeigten Form darstellt.
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Durch
geeignete Variation der Verschiebegrößen jedes Biegekopfes 4, 5 entlang
des Untergestells 2, der Größe der Drehbewegung des Biegearms 13 und
gegebenenfalls durch Synchronisation der beiden Bewegungen ist es
möglich,
Krümmungen
mit unterschiedlichen Radien zu erzeugen.
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Ein
anderer Biegezyklus ist in der Lage, an dem rohrförmigen Element
T Krümmungen
mit festem und variablem Radius zu erzeugen, was nachstehend anhand
der 7 bis 12 erläutert wird.
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Das
zu biegende Rohrelement T wird, wie 7 zeigt,
zwischen dem Schraubstock 3 und den beiden Biegeköpfen 4 und 5 in
Biegestellung eingespannt. Anschließend wird gemäß 8 durch
Drehung des Biegearmes 13 im Uhrzeigersinn eine Krümmung mit
festem Radius durchgeführt,
so dass die erste Krümmung
T1 mit festem Radius erhalten wird. Die Drehung des Schraubstocks 3 im
Uhrzeigersinn um 90° von
der in 7 gezeigten Position in die in 9 gezeigte
Stellung erlaubt es, die Winkelstellung des Rohrelementes T zu verändern, welches
auf diese Weise eine zweite Krümmung
C2 mit variablem Radius in einer Ebene erfährt, die rechtwinklig zur Ebene
der zuvor erzeugten Krümmung
C1 erfährt,
was in 10 dargestellt ist.
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Nachdem
die zweite Biegung C2 mit variablem Krümmugsradius ausgeführt ist,
bringt die Drehung des Schraubstocks 3 im Uhrzeigersinn
das Rohrelement T in die Winkelstellung zurück, die in 11 gezeigt
ist, in der das Rohrelement eine weitere Krümmung C3 mit variablem Radius
erfährt,
bis es die in 12 dargestellte, endgültige Form
angenommen hat.
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Selbstverständlich kann
an dem rohrförmigen
Element derselbe Biegezyklus auch links von dem Schraubstock 3 durch
den Biegekopf 5 durchgeführt werden.
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Am
Ende des Zyklus werden der Schraubstock 3 und die Biegeköpfe 4, 5 wieder
geöffnet,
so dass das endgültig
gebogene Rohrelement T abgenommen werden kann.
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Es
ist wesentlich, darauf hinzuweisen, dass die Möglichkeit zur gleichzeitigen
Erzeugung von zwei Krümmungen
mit variablem Radius an ein und demselben Rohrelement eine Verdoppelung
der Produktivität
im Vergleich zu bekannten Maschinen erlaubt, die ebenfalls Biegungen
mit variablem Krümmungsradius
erzeugen können,
jedoch nur eine nach der anderen.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung ergibt sich klar, dass das Verfahren
und die Vorrichtung gemäß der Erfindung
alle gesteckten Ziele verwirklichen. Bei der Realisierung des Verfahrens
und der Vorrichtung gemäß der Erfindung
können
Abänderungen
vorgenommen werden, die innerhalb des Erfindungsgedanken der Patentansprüche liegen
und somit von diesen umfasst werden.