EP2419227B1

EP2419227B1 - Biegepresse für blechtafeln

Info

Publication number: EP2419227B1
Application number: EP09776540A
Authority: EP
Inventors: Bernd Berg
Original assignee: Bergrohr GmbH Siegen
Current assignee: Bergrohr GmbH Siegen
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2029-04-16
Also published as: WO2010118759A3; WO2010118759A2; WO2010118759A4; EP2419227A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Biegepresse für Blechtafeln (im weiteren auch Bleche genannt), vorzugsweise zur Herstellung von - ggf. auch mehrlagigen - Rohren, besonders bevorzugterweise von Stahlrohren mit großen Wanddicken, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Herstellung von Rohren, vorzugsweise Stahlrohren, kann nach verschiedenen Verfahren nach dem Stand der Technik erfolgen.
So kann dies etwa nach dem Zwei-Walzenbiegeverfahren (auch Runden genannt; vgl. etwa zu diesem Verfahren EP 1 197 272 ) auf einer Zweiwalzen-Biegemaschine (auch Zweiwalzen-Rundmaschine genannt) geschehen, wo die Oberfläche einer der Walzen druckelastisch ausgestaltet ist, so daß sich infolge in dem druckelastischen Material ein eingedrückter Bereich bildet, in welchem eine Verformung des Bleches um die gegenüberliegende druckstarre Walze erfolgt.
Die Rohrherstellung kann aber auch nach dem klassischen Dreiwalzen-Biegeverfahren (auch Runden genannt) in einer Dreiwalzen-Biegemaschine (auch Dreiwalzen-Rundmaschine genannt) mit entsprechender Walzenanordnung geschehen (vgl. hierzu und insbesondere zu der entsprechenden Walzenanordnung dieser Maschinen etwa Mathée, Gerhard, Lueger Lexikon der Technik, Bd. 9, Lexikon der Fertigungstechnik und Arbeitsmaschinen, L - Z, S. 212, re. Sp. unten zu dem Stichwort "Runden" bis S. 213, li. Sp. oben). Bei der Dreiwalzen-Biegemaschine werden dabei, wie der Name schon sagt, drei Walzen verwendet und zwar üblicherweise eine Oberwalze und zwei Unterwaken, zwischen denen das Blech gerundet, d.h. zum Rohr geformt wird. Die Zustellung der Walzen, d.h. ihre Relativposition - insbesondere ihre vertikale und/oder horizontale Position - zueinander definiert dabei den Radius des zu formenden Rohres.
Im Zusammenhang mit den vorgenannten Verfahren und Maschinen sei erwähnt, daß die betreffenden Rundmaschinen oder Biegemaschinen gelegentlich auch etwas allgemeiner als Biegewalzen bezeichnet werden.
Bei diesen Verfahren bleibt prinzipbedingt beinahe immer - jedenfalls im Falle dickerer Bleche - nach dem Biegen eines Bleches zum Rohr (auch Runden oder Walzen genannt) ein unverformter Bereich entlang der Längskanten des Bleches übrig. Dieser Bereich kann sich je nach Durchmesser und Wanddicke des Rohres über mehrere hundert Millimeter von den beiden Blechkanten in Umfangsrichtung des Rohres erstrecken. Zur Formung dieses Bereiches werden - abgesehen von dem Fall, daß eine Endformung in der Biegewalze selbst, etwa aufgrund nur geringer Blechdicke, allein möglich ist - zumeist so genannte Anbiegemaschinen verwendet, die in der Regel nachfolgend zur Formung des Rohres auf der Biegemaschine zum Einsatz kommen, aber auch vorformend verwendet werden können.
In diesem Fertigungsprozeß werden etwa Rollengesenke verwendet. Hier kommt es zur Endformung des Rohres, bei dessen Durchfahrt durch ortsfest angebrachte Rollen, die - eine innen im noch nicht geschlossenen Schlitzrohr (noch nicht geschlossener Rohrvorläufer) und eine außen am Schlitzrohr laufend - durch ihre gezielt gestaltete Kontur die Anbiegung bewirken. Die Innenrolle wird mit einem Schwert durch den noch offenen Längsschlitz des zukünftigen Rohres gegen dessen Innenwand und damit indirekt gegen die als Gesenk wirkende Außenrolle gedrückt (vgl. hierzu auch Fig. 1a - 1d ). Dieses geläufige, auch Rollenanbiegeverfahren genannte Verfahren nach dem Stand der Technik weist jedoch Probleme auf: Die Rollengesenke passen nie exakt, da jedes Blech bezüglich Wanddicke und Streckgrenze von den anderen Blechen und damit auch von den theoretischen Auslegungsgrößen, nach denen die Form der Anbiegerollen bestimmt wird, abweicht. Dadurch weicht auch der erzeugte Biegeradius mehr oder weniger vom angestrebten Sollwert ab, was einen erhöhten Kalibrieraufwand verursacht.
Hinzu tritt das Problem, daß die Auslegung der Rollenform nach rein empirisch entstandenen Erfahrungswerten erfolgt. Eine analytische Auslegungsmethode ist dem Erfinder und der Anmelderin nicht bekannt. Daher wird die Auslegung der Rollen für höherfeste Werkstoffe wegen des nur empirisch beherrschten Verfahrens zunehmend ungenau. Es liegen keine Erfahrungen hierfür vor und diese können besonders bei kleinen Fertigungsstückzahlen auch nur sehr schwer gewonnen werden. Die Folge ist eine geringe Fertigungssicherheit beim Anbiegen mit hohem Nacharbeitsrisiko.
Ferner können bei diesem Verfahren Welligkeiten über die Länge des Rohres hinweg entstehen. Infolge dessen verlaufen die Längskanten nicht durchgängig parallel, woraus häufig auch Störungen beim nachfolgenden Heftschweißen entstehen können.
Auch können Beschädigungen an der Schweißfase durch Reibung an den Schwertern der Oberrolle entstehen, wodurch die präzise mechanisch gefertigte Schweißkante ihre Gleichmäßigkeit verliert, woraus ebenfalls häufig Störungen beim Heftschweißen entstehen können.
Bei nicht 100%-ig perfekt gewalzten Rohren ist der Übergang vom geformten Blech des Rohres in die Anbiegezone gestört, wodurch schwer zu korrigierende Formfehler entstehen.
Darüber hinaus entstehen Verquetschungen am Rohrende, weshalb sich der Rohrspalt über 20 - 30 mm Länge stark aufweitet, weshalb in diesem Bereich viel Handarbeit erforderlich ist.
Schließlich ist es bei der Verwendung eines Rollengesenkes so, daß bei gleicher Drehgeschwindigkeit der Rollen die Umfangsgeschwindigkeit des Rollenmantels nämlich immer nur in einem Tangentialpunkt der Rohrvorschubgeschwindigkeit durch das Rollengesenk entspricht. Hierdurch kommt es an den anderen Kontaktpunkten der Rolle mit dem Rohrmantel zum Rutschen, wodurch es zum Schleppen oder ähnlichen Phänomenen, vor allem aber zu Quetschungen der Blechkante(n) kommen kann, an der/denen die zukünftige Längsnaht des Rohres durch Schweißen entstehen soll. Bei stärkeren Blechen, die mit zunehmender Blechdicke immer höhere Anpreßkräfte der Rollen gegen das Gesenk erfordern, besteht jedoch dabei auch zunehmend die Gefahr, daß die vorgenannten Effekte verstärkt auftreten und zu Materialschäden, vor allem zu Unterschreitungen der geforderten Blechdicke im Anbiegebereich führen, die durch zusätzliche Schweißlagen ausgeglichen werden müssen und letztlich sogar die Unbrauchbarkeit des Rohres infolge etwa einer hierdurch eintretenden, nicht mehr ausgleichbaren Wanddickenunterschreitung zur Folge haben können. Auch können die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten der Rollen zu einer örtlichen Aufrauhung der Oberfläche führen, wodurch sich die Rißempfindlichkeit des Rohres erhöht.
Gleichwohl gilt das Verfahren für mittlere und größere Fertigungslosgrößen für Rohre aus nieder- bis mittelfesten Stählen und für Wanddicken des Rohrmantels bis zu maximal etwa 25 mm als in der Praxis gut einsetzbar. Ingesamt betrachtet ist die Verwendung von Rollengesenken jedoch bei anspruchsvolleren Anforderungen an den Fertigungsprozeß bei Rohren, wie etwa die Fertigung von dickwandigen Rohren, die Verwendung hochfester Werkstoffe, die Fertigung kleiner Losgrößen, schon jeweils für sich genommen, aber erst recht in Kombination gesehen, mit erheblichen Nachteilen für die erzielbare Produktqualität und die erzielbare Betriebsleistung verbunden.
Eine andere Möglichkeit zur Endformung von Rohren nach dem Stand der Technik besteht in der Verwendung von Preßgesenken (vgl. hierzu Fig. 2a - 2c ), wo ein Stempel - wiederum vermittels eines durch den noch offenen Spalt des noch nicht geschlossenen Schlitzrohres (also des noch nicht geschlossenen Rohrvorläufers) ragenden Schwertes - in ein Gesenk, das vorzugsweise selbst auch noch gegen das Rohr gedrückt werden kann, gepreßt wird und hierbei die Blechkanten endgeformt werden, wobei diese Formung des Rohres taktweise im Stillstand erfolgt. Die Nachteile hierbei sind im wesentlichen die gleichen wie im Falle der Verwendung eines Rollengesenkes, wobei die Materialquetschungen im Blechkantenbereich nicht ganz so stark ausfallen wie bei der Endformung mittels eines Rollengesenkes. Gleichwohl treten auch hier, insbesondere bei dickeren Blechen nicht zu tolerierende Blech- und damit Wanddickenunterschreitungen beim Rohr auf.
Eine weitere Möglichkeit zur Endformung von Rohren nach dem Stand der Technik besteht sodann in der Verwendung von Preßgesenken zur Vorformung statt zur Endformung (vgl. hierzu Fig. 3a - 3e ). Hierbei wird ein in etwa ebenes Blech in ein Gesenk gepreßt, wobei die Blechkanten so ganz zu Anfang des Umformungsprozesses vorgeformt werden. Dieses vor allem bei der Formung von Rohren durch U- und O-Pressen verwendete Verfahren kann zwar - genau wie das Preßgesenkverfahren zur Endformung - das Problem der Blechkantenquetschung etwas mildern, jedoch leider nicht lösen.
Hinzu tritt das Problem, daß alle vorgenannten Verfahren auch in den Blechdickenbereichen, in denen sie angewendet werden können, sehr unflexibel sind, da es sich nicht um an das jeweilig gewünschte Endprodukt anpaßbare Freiformverfahren handelt, sondern vielmehr jeweils zum Endprodukt passende Werkzeuge, nämlich etwa Rollen, Preßstempel und zugehörige Gesenke vorhanden oder eigens angefertigt werden müssen, was insbesondere kleine Fertigungslose oftmals unwirtschaftlich macht. Will man ein großes Produktspektrum, insbesondere Abmessungsspektrum von Rohren anbieten, so bedarf es einer großen Anzahl von Werkzeugen, was die Kostenvorteile einer - für sich allein gesehen - kostengünstigen Maschine zum großen Teil wieder aufzehrt. Unabhängig von der Frage der Wirtschaftlichkeit ergibt sich so zudem für den Fall, daß ein Werkzeug extra angefertigt werden muß, immer der hieraus resultierende zeitliche Nachteil.
Als Lösung im Stand der Technik bietet sich hier das sogenannte Blechkantenvorbiegen an (auch Walzprofilieren genannt, vgl. Fig. 4), welches ein Freiformverfahren darstellt, bei dem eine über einem Tisch überstehende Blechkante mittels Rollen oder Walzen gebogen bzw. profiliert werden.
Hierbei handelt es sich zwar um ein Freiformverfahren, welches in der Regel vorformend eingesetzt wird und keines vorgefertigten Werkzeuges bedarf, gleichwohl entstehen auch hier bei dikkeren Blechen die nachteiligen Verquetschungen im Bereich der Blechkante. Zudem ist das Verfahren nur mehrschrittig durchführbar, da nur schmale Biegezonen in einem Rollendurchlauf erzielbar sind, was zeitraubend und daher kostenintensiv ist. Schließlich ist auch der Anbiegebereich mit ca. max. 150 mm Anbiegelänge bei dieser Vorgehensweise doch sehr begrenzt.
Aus dem Stand der Technik, der Patentschrift CH 688 437, angemeldet am 12.04.2004 , ist weiterhin ein Freiformverfahren bekannt, welches zum Zylindrisch-Biegen einer Platte verwendet werden kann, wobei in diesem Verfahren die Umformmaschine das Blech mit Hilfe von einer gestützten Oberwalze und zwei ebenfalls durch Stützrollen gestützten Unterwalzen zu einem vollständigen Rohr formen soll. Dieses Verfahren ist allerdings auf Bleche mit einer maximalen Wandstärke von 35 mm beschränkt. Außerdem stoßen die Bleche mit ihren Kanten während des Formungsprozesse an ein dünnes Schild an, welches an dem Maschinengerüst der Umformmaschine angebracht ist und das Stützrollenpaar, welches die Oberwalze stützt, hält, um so die Formung eines vollständigen Rohres zu erlauben. Zum Anbiegen - insbesondere Anrunden - dickwandiger Bleche ist diese Maschine nicht geeignet.
Ferner ist die EP 1 807 226 B1 als gattungsbildender Stand der Technik bekannt, wobei dort jedoch nicht frei sondern gegen ein Oberwerkzeug geformt wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Freiformung von Blechen anzugeben, die das Problem der Blechkantenverquetschungen vermeidet und auch dickwandige Blechtafeln anbiegen, insbesondere anrunden kann.
Gelöst wird dies durch eine Biegepresse für Blechtafeln mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Mittels dieser Anordnung, insbesondere vermittels der Relativzustellung der Biegewange im Inneren der Sichel zum Maschinengerüst oder eines Teils desselben (Ober- oder Unterwange sind etwa solche Teile) kann eine Freiformbiegung des Bleches erzielt werden, die Quetschungen des Bleches, insbesondere seiner Blechkante, auf ein Minimum reduziert, in vielen Fällen sogar ganz vermeidet. Die Freiformung wird dabei dadurch ermöglicht., daß sowohl der Blechvorschub (oder auch Rückzug) in die (aus der) Biegepresse zur Bearbeitung, als auch die vorgenannte Relativzustellung in beliebige Zwischenpositionen möglich ist, wobei beim Pressen im Gegensatz zum Biegewalzen Vorschub und Biegung (Zustellung der Stellantriebe zur Anbiegung) wechselnd (taktweise), nicht hingegen gleichzeitig erfolgen. Hierzu ist es aber erforderlich, die beim Pressen auftretenden hohen Kräfte ausreichend abzufangen.
Möglich wird dies durch die sichelförmige Ausgestaltung des Maschinengerüstes, welche einerseits die Möglichkeit eröffnet, die - vorzugsweise in etwa - einander gegenüberliegenden Wangen so zu unterstützen, daß die auf sie wirkenden Kräfte abgefangen und in das gesamte Maschinengerüst eingeleitet werden. Andererseits erhält man durch den offenen Bereich zwischen den Enden der Sichel die Gelegenheit, das zu biegende Blech zur Bearbeitung einzuschieben. Die Bearbeitung des Bleches, die bei der vorliegenden Erfindung ja nur in einem Anbiegen - vorzugsweise Anrunden - des Bleches und nicht etwa in einem vollständigen Runden zu einem Rohr besteht, wird durch den offenen Arbeitsbereich für die anzubiegende - vorzugsweise anzurundende - Blechtafel im Inneren der Sichel sichergestellt, wo eine - vorzugsweise bewegliche - Biegewange angeordnet ist. Ein vollständiges Runden ist in dieser erfindungsgemäßen Biegepresse gar nicht möglich, da die Blechformung durch den zur Verfügung stehenden Sichelinnenraum begrenzt ist. Die in dieser Biegepresse zu verarbeitenden und anzubiegenden Blechtafeln können aber dickwandig sein, vorzugsweise mit solchen Stärken ab oder über 25 mm, besonders bevorzugterweise solche ab oder über 40 mm oder sogar über 50 mm, was sich vorzugsweise auf Bleche aus Stahl bezieht.
Wie bereits gesagt, ist auch die sichelförmige Geometrie des Maschinengerüsts im Einschub- und Arbeitsbereich des Bleches hinsichtlich der abzufangenden hohen Kräfte günstig. Die Ausgestaltung der Biegepresse nach der vorliegenden Erfindung ist nämlich so gewählt, daß die Kräfte sichelförmig (in etwa ,C'-förmig) um die zu verformende Blechkante herum geleitet werden.
Bevorzugterweise liegen die Unter- und Oberwange, die die Endpunkte der offenen Sichel bilden, im Querschnitt und in der lotrechten Projektion auf eine Waagerechte betrachtet, versetzt zueinander, um eine gute Biegewirkung der Presse zu erzielen.
Anders gesagt wird die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anformung einer Blechtafel zu einem Rohr mit Hilfe der erfindungsgemäßen Biegepresse infolge des hierbei auftretenden Anstoßes einer Blechkante (welchen es zu vermeiden gilt) an die Biegepresse im Innenraum der Sichel (immer) ein Teil der Blechtafel übrig bleibt, dessen Krümmung, vorzugsweise deutlich, von derjenigen abweicht, die sich bei dem angestrebten Rohrradius einstellt.
Bei der Formung eines Rohres aus einer Blechtafel gibt eine der Kantenlängen der Blechtafel den Rohrumfang vor. Aus dem Rohrunfang lassen sich dann Rohrdurchmesser, Rohrradius und auch die Krümmung berechnen. Die Krümmung der Blechtafel in der Biegerichtung wäre bei einer Formung zu einem vollständig in sich geschlossenen, kreisförmigen Rohr an allen Stellen konstant und kann durch den Kehrwert des Radius (Krümmungswert) angegeben werden. Dieser Wert (Krümmungswert) wird bei dem Anbiegen der Blechtafel mittels der erfindungsgemäßen Biegepresse bereits an den - parallel zur Längsachse verlaufenden - anderen Kanten der Blechtafel erreicht, liegt aber nicht auf der gesamten Blechtafel vor, da kein vollständiges Rohr geformt wird.
Die Biegewange kann unterseitig wie auch oberseitig im Maschinengerüst angeordnet sein, wobei in dem ersten (unterseitigen) Fall der Stellantrieb oder die Stellantriebe die Biegewange einerseits und die Oberwange andererseits relativ gegeneinander zuzustellen vermag oder vermögen und im zweiten (oberseitigen) Fall der Stellantrieb oder die Stellantriebe die Biegewange einerseits und die Unterwange andererseits relativ gegeneinander zuzustellen vermag oder vermögen.
Bevorzugterweise ist die Biegewange gegenüber dem Maschinengerüst oder einem Teil desselben beweglich, wobei es möglich ist, daß sie sowohl ober- wie unterseitig angeordnet ist und dabei sowohl in senkrechter wie auch in waagerechter Richtung, ebenso wie in beiden Richtungen zugleich beweglich ausgestaltet sein kann, um eine größtmögliche Flexibilität bei der freien Formung des anzubiegenden Bleches zu erhalten.
Zur weiteren Erhöhung dieser Flexibiliträt, wie auch um auch einer einfachen Konstruktion der Biegepresse willen, kann die Biegewange auch um eine Achse schwenkbar gelagert sein.
Auch können ein oder mehrere Stellantriebe vorgesehen sein, der oder die die Oberwange einerseits und die Unterwange andererseits relativ gegeneinander zuzustellen vermag oder vermögen. Im Falle mehrerer Stellantriebe können diese über die Längserstreckung der jeweiligen Wange verteilt sein, um so auch - einzeln oder in Gruppen angesteuert - gezielt etwaigen divergierenden Kräften an unterschiedlichen Stellen oder in unterschiedlichen Abschnitten entgegenwirken zu können. Der Stellantrieb oder die Stellantriebe können vorzugsweise sowohl oberwangenseitig als auch unterwangenseitig oder auch ober- und unterwangenseitig angeordnet sein und sind vorzugsweise als hydraulischer Stellantrieb, besonders bevorzugterweise als Hydraulikzylinder ausgeführt. Es kann aber auch sein, daß dieser Stellantrieb oder diese Stellantriebe zusammenfallen mit dem Stellantrieb, der oder die die Biegewange einerseits und das Maschinengerüst oder einen Teil desselben - wie etwa Ober- oder Unterwange - andererseits relativ gegeneinander zuzustellen vermag oder vermögen.
Vorzugsweise kann der Stellantrieb oder können die Stellantriebe so angeordnet sein, daß er oder sie die Oberwange über einen als Hebel fungierenden, schwenkbar (oder auch drehbar) gelagerten Maschinengerüstteil relativ gegen die Unterwange oder auch die Unterwange gegen die Oberwange zuzustellen vermag oder vermögen. Durch eine solche Anordnung, die besonders bevorzugt ist, und auch für sich genommen, insbesondere ohne die Merkmale des Kennzeichens der hiesigen Erfindung nach Anspruch 1 eine eigenständige Erfindung darstellt, macht sich die Biegepresse, die hohe Kräfte zur Anbiegung des Bleches, insbesondere für das Anbiegen dicker Bleche, aufbringen muß, die so erzielte Hebelwirkung zur Aufbringung der für den Verformungsprozeß erforderlichen Kräfte zunutze. Insbesondere in Kombination mit einem hydraulischen Stellantrieb, vorzugsweise einem Hydraulikzylinder als Stellantrieb, wird diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Biegepresse nach der vorliegenden Erfindung ein konturgebendes Element, vorzugsweise ein Gesenk, aufweisen, welches an der konkav anzubiegenden Seite der Blechtafel (bei einem Rohr entspricht dies der zu formenden Rohrinnenseite) angreift, um so den Formungsprozeß zu unterstützen. Eine solche Ausführungsform ist immer dann vorteilhaft, wenn eine größere Anzahl von Verformungsprozessen mit immer gleicher Kontur, also etwa ein Anrunden von Rohren immer gleichen Durchmessers, stattfinden soll, weil hierbei ein solches konturgebendes Element einen schnelleren Fertigungsprozeß als etwa das Freiformen mittels Biegewange und stückweisen Vorschubs des Bleches erlaubt. Das an der konkav anzubiegenden Seite der Blechtafel angreifende konturgebende Element kann an der Oberwange, der Unterwange oder auch der Biegewange angeordnet sein; auch eine Kombination dieser Anbringungsarten ist möglich. Das konturgebende Element ist vorzugsweise auswechselbar an der Biegepresse angebracht, so daß verschiedene Elemente, etwa verschiedene Gesenke für diverse zu formende Bleche vorgehalten und mittels der Biegepresse zum Einsatz gebracht werden können.
Hingegen wirkt bei der erfindungsgemäßen Biegepresse die Anbringung eines Gesenks auf der konvex anzubiegenden Seite der Blechtafel nicht konturgebend.
Insgesamt gesehen können mit der Biegepresse nach der vorliegenden Erfindung die Vorteile eines Freiformverfahrens, also insbesondere die Möglichkeit der quetschungsfreien Freiformbearbeitung eines Bleches auch für das Anbiegen des Bleches, insbesondere im Blechkantenbereich und insbesondere auch für größere Blechstärken genutzt werden. Für Standardprodukte mit immer gleichen Abmaßen kann die Biegepresse zudem vermittels eines - vorzugsweise auswechselbaren - formgebenden Elementes, wie etwa eines Gesenks, das auf der konkav anzubiegenden Blechseite angeordnet ist, modifiziert werden, um so eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit für diese Standardprodukte gegenüber dem reinen Freiformbiegen zu erzielen, ohne dabei aber die Flexibilität eines frei formenden Anbiegeprozesses aufgeben zu müssen, da es auch hiermit möglich bleibt, das zu formende Blech in beliebig kleinen Einschub-Abschnitten auch stückweise in die Presse einzubringen und vermittels der Biegewange frei formend anzubiegen, ohne daß die Biegung dabei so weit gehen muß, daß sich das Blech dabei ganz an das formgebende Element anschmiegt.
Das mit der erfindungsgemäßen Biegepresse rund angebogene Blech kann nach dem Anrunden in einer weiteren Verformungsmaschine zum Rohr geformt werden und zwar in der Regel so, daß am Ende des Rohrformungsprozesses keine Nachformung der Blechkanten mehr erforderlich ist, da dies bereits mit der Biegepresse im Wege der die Blechkanten anrundenden Vorformung erfolgt ist.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Biegepresse zum Anrunden einer Blechtafel um mindestens ein Viertel des Rohrumfanges an zumindest einer Blechkante verwendet, wobei dies besonders bevorzugterweise an zwei gegenüberliegenden Kanten des Bleches geschieht. Dies entspricht einem Biegewinkel von mindestens 90° an jeder der zwei Blechkanten. Auf diese Weise kann ein Rohrformungsprozeß eingeleitet werden, der es im Gegensatz zum klassischen Rohrformungsverfahren erlaubt, das Rohr von den Kanten her bereits weitgehend in seine angestrebte Form zu bringen, was den verbleibenden Aufwand bei der Endformung reduziert, da es nur noch in der Mitte der Blechtafel zu Ende gerundet werden muß. Dies vermeidet das Problem der unzureichend geformten Blechkanten, ohne diese einer unnötigen Quetschung auszusetzen und erleichtert zudem die abschließende Formung.
Besonders bevorzugterweise wird die Biegepresse nach der vorliegenden Erfindung zum Anrunden einer mehrlagigen Blechtafel verwendet, etwa um so ein Mehrlagenrohr, etwa ein Doppellagenrohr anzurunden. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Blechtafel stets über ihre gesamte zu bearbeitende Länge gleichzeitig gerundet wird, was eine entsprechende Breite - in Längserstreckung des zu fertigenden Rohres gesehen - bedingt.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Biegepresse für Blechtafeln daher dadurch gekennzeichnet, daß die Längserstreckung der Wangen mehr als 4 m, besonders bevorzugterweise mehr als 10 m beträgt.
Weiterhin ist es zudem vorteilhaft, bei der erfindungsgemäßen Biegepresse eine Zuführ- und/oder Rückzugseinrichtung - etwa eine Walzenanordnung - vorzusehen, die dem Einschub und/oder dem Rückzug der Blechtafel in die oder aus der Biegepresse dient, wobei diese auch als Haltevorrichtung zur Fixierung der Blechtafel während des Biegevorganges dienen kann.
Im folgenden werden nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung besprochen. In dieser zeigen:

Fig. 1a - 1d: eine Rollgesenkvorrichtung zur Nachformung nach dem Stand der Technik mit einer halbseitig dargestellten Rolle im Querschnitt in verschiedenen Schritten eines Nachformungsverfahrens,
Fig. 2a - 2c: eine Preßgesenkvorrichtung zur Nachformung nach dem Stand der Technik mit einem Preßstempel und einem halbseitig dargestellten, an einem Arm beweglich gelagerten Gesenk im Querschnitt in verschiedenen Verfahrensschritten eines Nachformungsverfahrens,
Fig. 3a - 3e: eine Preßgesenkvorrichtung zur Vorformung nach dem Stand der Technik mit einem Preßstempel und einem festen Gesenk im Querschnitt in verschiedenen Verfahrensschritten eines Vorformungsverfahrens,
Fig. 4: eine Vorrichtung zur Walzprofilierung von Blechkanten im Freiformverfahren im Querschnitt,
Fig. 5: einen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform einer Biegepressee nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6: eine perspektivische Darstellung der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Biegepresse gemäß Fig. 5,
Fig. 7: einen Querschnitt einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Biegepressee nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 8: eine perspektivische Darstellung der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Biegepresse gemäß Fig. 7,
Fig. 9: einen Querschnitt eines Ausschnitts einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Biegepresse mit einem oberwangenseitig angeordnetem Gesenk, und
Fig. 10: einen Querschnitt eines Ausschnitts einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Biegepresse nach der vorliegenden Erfindung mit einem oberwangen- und biegewangenseitig angeordnetem Gesenk.

Fig. 1a - 1d zeigen eine Rollengesenkvorrichtung zur Nachformung nach dem Stand der Technik mit einer halbseitig dargestellten Rolle 1 im Querschnitt in verschiedenen Schritten eines Nachformungsverfahrens.
Bei diesem Endformungsverfahren beginnt die Formung am Übergang vom gebogenen zum nicht-gebogenen Bereich des Bleches und setzt sich fort in Richtung der Blechkante 2. Hierbei kann eine ungewollte Quetschung an der Blechkante 2 erzeugt werden. Dieser Effekt tritt um so weniger auf, je dünner das Blech zur Formung des Rohres 3 ist, da in diesem Fall die Verformungskräfte kleiner sind, und tritt um so mehr störend in Erscheinung, je mehr die Wanddicke des Rohres 3 zunimmt.
Die Endformung des Rohres 3 erfolgt bei dessen Durchfahrt durch ortsfest angebrachte Rollen 1 (hier nur halbseitig zu sehen) und das entsprechende zugehörige Rollengesenk 4 als Gegenstück hierzu, wobei die Rollen 1 mit einem Schwert 5 durch die noch offene Längsnaht 6 des zukünftigen Rohres (Schlitzrohres) 3 gegen das Gesenk 4 gedrückt werden. Dieser geläufige, auch Rollenanbiegeverfahren genannte Verformungsprozeß nach dem Stand der Technik weist jedoch Probleme auf: Bei gleicher Drehgeschwindigkeit der Rollen 1 entspricht die Umfangsgeschwindigkeit des Rollenmantels nämlich immer nur in einem Tangentialpunkt der Rohrvorschubgeschwindigkeit durch das Rollengesenk 4. Hierdurch kommt es an den anderen Kontaktpunkten der Rolle 1 mit dem Rohrmantel zum Rutschen, was zum Schleppen oder ähnlichen Phänomenen, vor allem aber zu Quetschungen in Richtung der Blechkante 2 führen kann, die die zukünftige Längsnaht des Rohres 3 bilden soll.
Bei stärkeren Blechen, die mit zunehmender Blechdicke immer höhere Anpreßkräfte der Rollen 1 gegen das Gesenk 4 erfordern, besteht dabei nun zunehmend die Gefahr, daß die vorgenannten Effekte - insbesondere die Quetschungen des Bleches an der Blechkante 2 - verstärkt auftreten und zu Materialschäden, vor allem zu Unterschreitungen der geforderten Blechdicke fuhren, die letztlich sogar die Unbrauchbarkeit des zu formenden Rohres 3 infolge etwa einer hierdurch eintretenden Wanddickenunterschreitung zur Folge haben können.
Fig. 2a - 2c zeigen eine Preßgesenkvorrichtung zur Nachformung nach dem Stand der Technik mit einem Preßstempel 8 und einem an einem Arm 7 beweglich gelagerten Gesenk 4 im Querschnitt (hier nur halbseitig auf der linken Seite - in Blickrichtung gesehen - dargestellt) in verschiedenen Verfahrensschritten eines Nachformungsverfahrens. Hier erfolgt die Formung des (zukünftigen) Rohres 3 taktweise im Stillstand. Die bereits erwähnten Quetschprobleme an der Blechkante 2 werden hier zwar etwas abgemildert, lassen sich aber dennoch nicht verhindern.
Fig. 3a - 3e zeigen eine Preßgesenkvorrichtung zur Vorformung nach dem Stand der Technik mit einem Preßstempel 8 und einem festen Gesenk 4 im Querschnitt in verschiedenen Verfahrensschritten eines Vorformungsverfahrens. Dabei wird das das zukünftige Rohr bildende Blech 3 in noch etwa ebenem Zustand mittels des Preßstempels 8 in das Gesenk 4 gepreßt und erhält so in Richtung der Blechkanten 2 eine Abrundung. Hiernach kann das Blech dann, vorzugsweise nach dem UO-Verfahren, zu einem Rohr endgeformt werden.
Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur Walzprofilierung von Blechkanten im Freiformverfahren (auch Blechkantenvorbiegen genannt) im Querschnitt. Hier wird die über einen Tisch 9 überstehende Blechkante 2 mittels Rollen 1 oder Walzen gebogen bzw. profiliert.
Dabei handelt es sich zwar um ein Freiformverfahren, welches vorformend eingesetzt werden kann, und bedarf somit keines vorgefertigten Werkzeuges. Allerdings entstehen auch hier bei dickeren Blechen 3 die bereits erwähnten, nachteiligen Vequetschungen im Bereich der Blechkante 2. Auch ist das Verfahren nur mehrschrittig durchführbar, da nur schmale Biegezonen in einem Rollendurchlauf erzielbar sind, was zeitraubend und daher kostenintensiv ist. Zudem ist der Anbiegebereich mit ca. max. 150 mm Anbiegelänge bei dieser Vorgehensweise auch sehr begrenzt.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform einer Biegepresse 11 nach der vorliegenden Erfindung und zwar hier die ,Sichel' nach links offen dargestellt.
Das Maschinengerüst 12 der Biegepresse ist im Arbeits- und Einschubbereich 14 der Blechtafel 3 im Querschnitt zu den Biegewangen 13 gesehen in etwa sichelförmig ausgestaltet, was im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, daß die Geometrie im Querschnitt betrachtet einem ,C' ähnelt, wobei dieses ,C' jedoch auch seitenverkehrt, d.h. nach links offen - wie in der Figur hier zu sehen - gestaltet sein kann. Ebenso liegen die Endpunkte des Linienzuges des ,C' vorzugsweise nicht untereinander (wie ebenfalls hier in der Figur zu sehen ist), sondern sind vielmehr gegeneinander versetzt, was die Erzeugung des zur Anbiegung - vorzugsweise Anrundung - erforderlichen Biegemoments begünstigt oder ermöglicht. Sichelförmig im Sinne der hier vorliegenden Erfindung umfaß dabei also - schematisch im jeweiligen Querschnitt betrachtet - insbesondere auch die folgenden Formen:
.
Zu sehen ist eine Biegepresse 11 für Blechtafeln 3 mit einem Maschinengerüst 12, das eine Biegewangenanordnung 13 zum Anbiegen der Blechtafel 3 vermittels zumindest jeweils einer Oberwange 13o und einer - in Blickrichtung im Querschnitt gesehen - Unterwange 13u aufweist. Auch ist eine Biegewange 13b zu sehen, welche unterseitig im Maschinengerüst 12 angeordnet ist. Die hier zu sehende Biegepresse 11 ist also sichelförmig im Sinne einer ,
'-Anordnung.
Die Oberwange 13o greift hier an der konkav anzubiegenden Seite der Blechtafel 3 an. Die Biegewange 13b ist hier sowohl in senkrechter Richtung 18, wie in waagerechter Richtung 19 gegenüber dem Maschinengerüst 12 beweglich. Zudem ist sie um eine Achse 21 schwenkbar gelagert. Hierdurch ist es möglich, vermittels der Wangenanordnung 13, insbesondere vermittels der Biegewange 13b - etwa unter Verwendung einer Positioniersteuerung oder Positionierregelung - eines Stellantriebs, etwa eines Stellzylinders 15a jeweils eine kontinuierliche Positionierung der Biegewange 13b in allen möglichen Bewegungsrichtungen 18, 19 vorzunehmen, was vorzugsweise in Zusammenarbeit mit einer ansteuerbaren Zuführeinrichtung - hier Zuführwalzen 20 - eine freie Formung der Blechtafel 3 und damit deren freies Anbiegen ermöglicht.
Unterstützt wird dies dadurch, daß Stellantriebe 15b - hier Hydraulikzylinder - vorgesehen sind (hier im Querschnitt nur einer zu sehen), die die Oberwange 13o relativ gegen die Unterwange 13u und auch die unterseitig im Maschinengerüst angeordnete Biegewange 13b zuzustellen vermögen.
Dabei sind die Stellantriebe 15b so angeordnet, daß sie die Oberwange 13o über einen als Hebel fungierenden, schwenkbar gelagerten Maschinengerüstteil 16 relativ gegen die Unterwange 13u und die unterseitig im Maschinengerüst angeordnete Biegewange 13b zuzustellen vermögen. Die schwenkbare Lagerung 17 ist dabei hier mittels eines Gelenks etwa in der Mitte der Maschine - im Querschnitt gesehen - ausgeführt.
Fig. 6 zeigt sodann zur besseren Veranschaulichung eine perspektivische Darstellung der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Biegepresse gemäß Fig. 5, wobei auf die Bezugszeichenverwendung aus Fig. 5 verwiesen sei.
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Biegepresse 11 nach der vorliegenden Erfindung und zwar auch hier mit einer nach links offen dargestellten ,Sichel'.
Das Maschinengerüst 12 der Biegepresse 11 ist im Arbeits- und Einschubbereich 14 der Blechtafel 3 im Querschnitt zu den Biegewangen 13 gesehen in etwa sichelförmig ausgestaltet, was im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, daß die Geometrie im Querschnitt betrachtet wiederum einem seitenverkehrten ,C' ähnelt, was im Falle der hier zu sehende Biegepresse 11 einer sichelförmigen Anordnung nach Art eines,
' entspricht.
Zu sehen ist eine Biegepresse für Blechtafeln 11 mit einem Maschinengerüst 12, das eine Biegewangenanordnung 13 zum Anbiegen der Blechtafel 3 vermittels zumindest jeweils einer Oberwange 13o und einer - in Blickrichtung im Querschnitt gesehen - Unterwange 13u aufweist. Auch ist eine Biegewange 13b zu sehen, welche wiederum unterseitig im Maschinengerüst 12 angeordnet ist.
Die Oberwange 13o greift auch hier an der konkav anzubiegenden Seite der Blechtafel 3 aufgrund ihrer abgerundeten Ausbildung in einem Punkt an. Hingegen ist die Biegewange 13b hier flach ausgebildet.
Die Biegewange 13b ist um eine Achse 21 schwenkbar gelagert, wobei die Achse 21 in senkrechter 18 und waagerechter 19 Richtung gegenüber dem Maschinengerüst 12 beweglich ist. Hierdurch und vermittels der Wangenanordnung 13 kann, etwa unter Verwendung einer Positioniersteuerung oder Positionierregelung, vermittels des Stellantriebs 15a - etwa des/der zur Schwenkung der Biegewange um die Achse 21 verwendeten Hydraulikzylinder(s) 15a - eine kontinuierliche Positionierung der Biegewange 13b in allen möglichen linearen Bewegungsrichtungen 18, 19 wie auch Drehbewegungspositionen um die Achse 21 vorgenommen werden, was vorzugsweise in Zusammenarbeit mit einer ansteuerbaren Zuführ-/Rückzugseinrichtung - auch hier den Zuführ-/Rückzugswalzen 20 - eine freie Formung der Blechtafel 3 und damit deren freies Anbiegen - vorzugsweise Anrunden - ermöglicht.
Unterstützt wird dies dadurch, daß (ein) Stellantrieb(e) 15b - hier ein Hydraulikzylinder - vorgesehen ist/sind, der/die die Unterwange 13u relativ gegen die Oberwange 13o zuzustellen vermag/vermögen.
Fig. 8 zeigt sodann zur besseren Veranschaulichung eine perspektivische Darstellung der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Biegepresse gemäß Fig. 7, wobei auf die Bezugszeichenverwendung aus Fig. 7 verwiesen sei.
Fig. 9 zeigt einen Querschnitt eines Ausschnitts einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Biegepresse nach der vorliegenden Erfindung mit einem oberwangenseitig angeordnetem Gesenk, wobei auch hier auf die Bezugszeichenverwendung aus Fig. 7 und Fig. 8 verwiesen sei.
In der hier zu sehenden Ausführungsform weist die Biegepresse nach der vorliegenden Erfindung ein konturgebendes Element, nämlich ein die Oberwange bildendes Gesenk 13o, auf, welches an der konkav anzubiegenden Seite 23 der Blechtafel 3 (bei einem Rohr entspricht dies der zu formenden Rohrinnenseite) angreift, um so den Formungsprozeß zu unterstützen. Die Form des Gesenks 13o entspricht dabei vorzugsweise (in etwa) bereits der angestrebten Kontur der Blechtafel 3 auf der konkav anzubiegenden Seite 23. Eine solche Ausführungsform ist immer dann vorteilhaft, wenn eine größere Anzahl von Verformungsprozessen mit immer gleicher Kontur, also etwa ein Anrunden von Rohren immer gleichen Durchmessers, stattfinden soll, weil hierbei ein solches konturgebendes Element 13o einen schnelleren Fertigungsprozeß als etwa das Freiformen mittels Biegewange 13b und kleinschrittigem Vorschub des Bleches 3 erlaubt, da in diesem Falle größere Vorschubweiten für das zu formende Blech möglich sind, was die Anzahl der notwendigen Formungsschritte verringert. Das an der konkav anzubiegenden Seite 23 der Blechtafel 3 angreifende konturgebende Element 13o bildet hier zugleich die Oberwange 13o. Das konturgebende Element 13o ist vorzugsweise auswechselbar an der Biegepresse angebracht, so daß verschiedene Elemente, etwa verschiedene Gesenke für diverse zu formende Bleche 3 vorgehalten und mittels der Biegepresse zum Einsatz gebracht werden können.
Fig. 10 zeigt einen Querschnitt eines Ausschnitts einer denkbaren Ausführungsform einer Biegepresse nach der vorliegenden Erfindung mit einem oberwangen- und biegewangenseitig angeordneten Gesenk, wobei auch hier auf die Bezugszeichenverwendung aus Fig. 7 , Fig. 8 und Fig. 9 verwiesen sei.
In der hier zu sehenden Ausführungsform weist die Biegepresse nach der vorliegenden Erfindung auch Gesenk 13b, auf, welches von außen an der konvex anzubiegenden Seite der Blechtafel 3 (bei einem Rohr entspricht dies der zu formenden Rohraußenseite) angeordnet ist. Die Form des Gesenks 13b entspricht dabei hier in etwa der angestrebten Kontur der Blechtafel 3 auf der konvex anzubiegenden Seite des Bleches 3. Das an der konvex anzubiegenden Seite der Blechtafel 3 angeordnete Gesenk 13b bildet hier zugleich die Biegewange 13b. Allerdings ist darauf hinzuweisen, daß die Anbringung eines Gesenks auf der konvex anzubiegenden Seite der Blechtafel 3 zumeist nicht konturgebend wirkt und daher nur in Ausnahmefällen sinnfällig ist, etwa dann, wenn keine knickfreie Abformung ausschließlich am Gegengesenk 13o möglich sein sollte

Claims

Biegepresse (11) für Blechtafeln (3) mit
- einem Maschinengerüst (12), das eine Wangenanordnung (13) mit im Maschinengerüst (12) in Längserstreckung in etwa jeweils parallel zueinander angeordneter Oberwange (13o) und Unterwange (13u) aufweist,

- einer Biegewange (13b) zum Anbiegen der Blechtafel (3),

- wobei ein Stellantrieb (15a, 15b) oder mehrere Stellantriebe (15a, 15b) vorgesehen ist oder sind, der oder die die Biegewange (13b) einerseits und das Maschinengerüst (12) oder einen Teil desselben andererseits relativ gegeneinander zuzustellen vermag oder vermögen, was das Anbiegen des Bleches (3) ermöglicht,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Maschinengerüst im Arbeits- und Einschubbereich (14) der Blechtafel (3) und im Querschnitt zur Längserstreckung der Wangen (13) gesehen in etwa sichelförmig ausgestaltet ist, wobei die Unter- (13u) und Oberwange (13o) die Endpunkte der offenen Sichel bilden und
die Biegewange (13b) zum Anbiegen der Blechtafel (3) im Inneren der Sichel angeordnet ist.
Biegepresse (11) für Blechtafeln (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unter- (13u) und Oberwange (13o), die die Endpunkte der offenen Sichel bilden, in dem Querschnitt und in der lotrechten Projektion auf eine Waagerechte betrachtet, versetzt zueinander liegen.
Biegepresse (11) für Blechtafeln (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegewange (13b) unterseitig im Maschinengerüst (12) angeordnet ist und der Stellantrieb (15a, 15b) oder die Stellantriebe (15a, 15b) die Biegewange (13b) einerseits und die Oberwange (13o) andererseits relativ gegeneinander zuzustellen vermag oder vermögen.
Biegepresse (11) für Blechtafeln (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegewange (13b) oberseitig im Maschinengerüst (12) angeordnet ist und der Stellantrieb (15a,15b) oder die Stellantriebe (15a, 15b) die Biegewange (13b) einerseits und die Unterwange (13u) andererseits relativ gegeneinander zuzustellen vermag oder vermögen.
Biegepresse (11) für Blechtafeln (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegewange (13b) vermittels des Stellantriebs (15a,15b) oder der Stellantriebe (15a, 15b) gegenüber dem Maschinengerüst (12) oder einem Teil desselben beweglich ist.
Biegepresse (11) für Blechtafeln (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegewange (13b) in senkrechter Richtung (18) gegenüber dem Maschinengerüst (12) oder einem Teil desselben beweglich ist.
Biegepresse (11) für Blechtafeln (3) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegewange (13b) in waagerechter Richtung (19) gegenüber dem Maschinengerüst (12) oder einem Teil desselben beweglich ist.
Biegepresse (11) für Blechtafeln (3) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegewange (13b) um eine Achse (21) schwenkbar gelagert ist.
Biegepresse (11) für Blechtafeln (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auch ein Stellantrieb (15b) oder auch mehrere Stellantriebe (15b) vorgesehen ist oder sind, der oder die die Oberwange (13o) einerseits und die Unterwange (13u) andererseits relativ gegeneinander zuzustellen vermag oder vermögen.
Biegepresse (11) für Blechtafeln (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Längserstreckung der Wangen (13) mehr als 4 m beträgt.
Biegepresse (11) für Blechtafeln (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Längserstreckung der Wangen (13) mehr als 10 m beträgt.
Biegepresse (11) für Blechtafeln (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß auch eine Zuführ- und oder Rückzugseinrichtung (20) vorgesehen ist, die dem Einschub und/oder dem Rückzug der Blechtafel in die oder aus der Biegepresse (11) dient.
Verwendung einer Biegepresse (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Abrunden einer Blechtafel (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Blechtafel (3), um mindestens 90° an zumindest einer Blechkante angerundet wird.
Verwendung einer Biegepresse (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Anrunden einer Blechtafel (3) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechtafel (3) an zwei gegenüberliegenden Kanten um mindestens 90° angerundet wird.
Verwendung einer Biegepresse (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Anbiegen einer mehrlagigen Blechtafel (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Blechtafel (3) stets über die gesamte zu bearbeitende Länge gleichzeitig angebogen wird.