EP3481565B1 - Streckbiegemaschine und verfahren zum verformen eines werkstückes - Google Patents

Streckbiegemaschine und verfahren zum verformen eines werkstückes Download PDF

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EP3481565B1
EP3481565B1 EP17757664.2A EP17757664A EP3481565B1 EP 3481565 B1 EP3481565 B1 EP 3481565B1 EP 17757664 A EP17757664 A EP 17757664A EP 3481565 B1 EP3481565 B1 EP 3481565B1
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EP
European Patent Office
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clamping
workpiece
stretch bending
bending machine
pressing die
Prior art date
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Active
Application number
EP17757664.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3481565A1 (de
Inventor
Karl METZ
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Fill GmbH
Original Assignee
Fill GmbH
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Publication date
Application filed by Fill GmbH filed Critical Fill GmbH
Publication of EP3481565A1 publication Critical patent/EP3481565A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3481565B1 publication Critical patent/EP3481565B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D25/00—Working sheet metal of limited length by stretching, e.g. for straightening
    • B21D25/02—Working sheet metal of limited length by stretching, e.g. for straightening by pulling over a die
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D25/00—Working sheet metal of limited length by stretching, e.g. for straightening
    • B21D25/04—Clamping arrangements

Definitions

  • the invention relates to a stretch bending machine for deforming workpieces, and a method for deforming the workpiece using the stretch bending machine.
  • the stretch bending machines known from the prior art have the disadvantage that the application of the tensile force to the workpiece and also the deformation of the workpiece by these known stretch bending machines have only insufficient accuracy.
  • the object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a stretch bending machine and a method for deforming workpieces by means of which the workpiece can be deformed with high precision.
  • the two clamping receptacles are designed to be flexible with regard to the application of the pulling direction.
  • the advantage of the design of the stretch bending machine according to the invention is that the clamping receptacles can be flexibly adapted to the respective degree of deformation of the workpiece to be deformed.
  • the two clamping receptacles each include an electric motor, in particular a servomotor, for adjusting the clamping head and are thus designed to apply a tensile force to the workpiece.
  • the clamping heads are positioned with a high degree of accuracy thanks to the electric motor drive of the chuck.
  • a high tensile force can be applied to the workpiece by the electric motor drive by means of the clamping heads, this being easily adjustable and controllable.
  • a drive can be integrated into the stretch bending machine simply, inexpensively and in a space-saving manner.
  • a hydraulic unit it is not necessary for a hydraulic unit to be provided for the electric motor drive, so that the operation of the stretch bending machine can be simplified and also carried out in an environmentally friendly manner.
  • the electric motor of the clamping fixture in particular with the interposition of a reduction gear, is coupled to an adjusting thread, in particular a ball screw drive, the electric motor being held on a motor holder and the clamping head being mounted on the motor holder by means of a linear guide so that it can be adjusted relative to the motor holder is, wherein the ball screw is designed to initiate a linear adjustment and an adjustment force in the clamping head.
  • a spindle drive in particular a ball screw drive
  • the clamping head can be mounted on the motor mount so as to be displaceable in the horizontal direction by means of the linear guide.
  • the plunger is arranged adjustably on the machine frame by means of an electric motor, in particular a servo motor, the electric motor being held on a motor mount which is coupled to the machine frame and the plunger mounted on the machine frame in an adjustable manner by means of a linear guide relative to the motor mount is, wherein an adjusting thread, in particular a ball screw, is designed for introducing a linear adjustment and an adjusting force in the plunger and is coupled to the electric motor of the printing device, in particular with the interposition of a reduction gear.
  • an electric motor in particular a servo motor
  • the electric motor being held on a motor mount which is coupled to the machine frame and the plunger mounted on the machine frame in an adjustable manner by means of a linear guide relative to the motor mount is, wherein an adjusting thread, in particular a ball screw, is designed for introducing a linear adjustment and an adjusting force in the plunger and is coupled to the electric motor of the printing device, in particular with the interposition of a reduction gear.
  • the clamping receptacle has a base unit which is coupled to the machine frame and has a swivel unit which is pivotably mounted in the base unit with respect to a swivel axis, the electric motor together with the motor holder and also the clamping head being included in the swivel unit and are jointly pivotable relative to the base unit of the clamping receptacle.
  • the advantage here is that with such a design of the clamping fixture it can be achieved that the clamping head can be freely pivoted with the workpiece during the deformation of the workpiece and thus the tensile force on the workpiece can be flexibly adapted to the current deformation angle and constantly along the workpiece clamps a neutral fiber of the workpiece takes place.
  • the swivel unit of the clamping fixture is coupled to an actuator, in particular a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder, by means of which the swivel unit can be actively rotated relative to the base unit.
  • an actuator in particular a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder
  • the clamping head is designed to accommodate workpieces which are designed as a hollow profile, an inner clamping unit being designed which is used for frictional clamping of an inside of the workpieces and an outer clamping unit being designed which is designed for frictional clamping an outside of the workpieces is used.
  • the advantage here is that a hollow profile can be clamped by the inner clamping unit and by the outer clamping unit in such a way that it is not deformed or compressed in an undesirable manner.
  • the inner clamping unit has a first clamping finger and a second clamping finger, which are provided with their outwardly directed contact surface for contact with an inside of the workpiece and that a wedge element is arranged between the two clamping fingers, whereby by axial displacement of the wedge element, the distance between the two contact surfaces of the clamping fingers can be adjusted by means of an adjusting means.
  • the advantage here is that an inner clamping unit designed in this way has a simple structure and can apply the highest possible clamping force to the workpiece while utilizing the limited space.
  • the outer clamping unit has a first clamping finger and a second clamping finger, which are provided with their inwardly directed contact surface for contact with an outside of the workpiece and that a wedge element is arranged outside each of the two clamping fingers, whereby axial Displacement of the wedge elements, by means of an adjusting means, the distance between the two contact surfaces of the clamping fingers can be adjusted.
  • a spring element is arranged between the two clamping fingers of the outer clamping unit, by means of which a restoring force is exerted on both clamping fingers.
  • both the first clamping head and the second clamping head have a compression spring, by means of which the workpiece can be arranged centrally between the two clamping heads before the clamping heads are closed.
  • This measure means that the workpiece is not exactly to be picked up must be placed centrally in the stretch bending machine, but that when the two clamping heads move towards each other, the workpiece can first come to rest on one of the two clamping heads and then the workpiece is centered by the same pressure distribution in the compression springs of the two clamping heads by further infeed movement of the two clamping heads.
  • a first support pad is formed on the machine frame, on which the undeformed workpiece can be placed, the first support pad being displaceable in the vertical direction and that a second support pad is formed on the machine frame on which the deformed workpiece can be placed is, wherein the second support pad is displaceable in the vertical direction. It can thereby be achieved that the workpiece to be machined can be inserted into the support and does not have to be held by the machine operator for the clamping process.
  • the plunger has an upper plunger part and a lower plunger part, the two plunger parts forming an insert groove with a groove base and two mutually aligned groove walls, which are each formed on a pressure stamp part, and wherein the workpiece can be received in the insert groove and wherein the distance between the two plunger parts can be adjusted relative to one another by means of an adjusting means, so that the two groove walls can be moved towards one another.
  • the advantage here is that the formed profile can be squeezed by means of the two pressure ram parts that can be moved relative to one another after the forming process has ended, so that any bulges can be pressed out of the profile.
  • the two clamping receptacles have a rough adjustment by means of which the distance between the clamping receptacles can be roughly adjusted to the workpiece length.
  • the advantage here is that this measure enables the stretch bending machine to be used for workpieces of different lengths.
  • the clamping head of the clamping receptacle is adjustable between 50mm and 1,000mm, in particular between 100mm and 500mm, preferably between 150mm and 250mm, relative to the motor mount.
  • the advantage here is that the clamping head can be adjusted in a sufficiently large area and can be built as small as possible.
  • the pressure stamp of the printing device is adjustable between 50mm and 2000mm, in particular between 100mm and 1000mm, preferably between 200mm and 300mm relative to the motor mount.
  • the advantage here is that the pressure ram can be adjusted in a sufficiently large area and can be built as small as possible.
  • the advantage of the method according to the invention is that the workpiece can be manufactured with a high degree of accuracy and the deformation parameters can also be precisely adhered to during the deformation process of the workpiece.
  • the tensile force applied to the workpiece by means of the two clamping heads is selected such that the workpiece is between 5% and 100%, in particular between 20% and 95%, preferably between 70% and 80% of the yield point of the workpiece is stressed.
  • the advantage here is that a tensile force in the specified range of the yield point of the workpiece means that the workpiece can be easily deformed and the internal stresses in the workpiece can be kept as low as possible after the deformation process.
  • the necessary tensile force is calculated by storing the workpiece geometry and the strength properties of the workpiece.
  • the advantage here is that by means of this measure, the necessary tensile force can be determined mathematically and can thus have an exact value.
  • the tensile force actually applied to the workpiece is determined by measuring the motor current and thus determining the torque of the electric motors of the clamping fixture.
  • the advantage here is that this measure enables the actually applied tensile force to be determined simply and with sufficient accuracy.
  • external measuring sensors can be provided to determine the tensile force actually applied to the workpiece.
  • the two clamping heads it is possible for the two clamping heads to be moved synchronously during the deformation process, with the center of the workpiece being held in the center of the plunger by means of active path control.
  • the advantage here is that the center of the workpiece is held in the center of the plunger during the deformation process and thus a uniform deformation of the workpiece can be achieved.
  • the swivel unit of the clamping receptacle can be freely swiveled relative to the base unit of the clamping receptacle and is swiveled by the workpiece.
  • the advantage here is that through this measure the clamping head exerts a pure tensile force on the workpiece and no bending moment is introduced into it.
  • the swivel unit of the clamping receptacle is pivoted back into a receiving position by means of the actuator of the clamping receptacle.
  • the first support pad is moved vertically upwards in order to insert the workpiece into the stretch bending machine and the first support pad is moved downwards after the workpiece is clamped in the clamping heads.
  • the second support pad is displaced upwards in the vertical direction and is used to hold the workpiece.
  • An embodiment is also advantageous, according to which it can be provided that the upper pressure stamp part and the lower pressure stamp part are moved towards one another after the end of the deformation process in order to be able to impress any bulges in the workpiece. In this way, any bulges in the workpiece resulting from the deformation process can be smoothed.
  • the upper plunger part and the lower plunger part are in a clamping position that is moved towards one another during the deformation process are held and after the end of the deformation process are spaced from each other to release the workpiece.
  • the advantage of this embodiment variant is that the workpiece is already held in shape or position several times during the deformation process and that after the deformation process has been carried out, the workpiece can be removed from the plunger easily and with little effort.
  • linear guides described in this document are designed in the illustrated embodiments in the form of recirculating ball bearings. However, it is also conceivable that the linear guides are designed, for example, in the form of form-fitting sliding guides, for example dovetail guides.
  • spindle drives described in this document are in the form of ball screws in the illustrated embodiments. However, it is also conceivable that the spindle drives are designed, for example, as normal adjusting threads, such as trapezoidal threads.
  • the electric motors described in this document are preferably designed in the form of servomotors. However, all other types of electric motors which have a corresponding control can also be used.
  • Forces occurring in electric motors due to the deformation of the workpiece can be detected, for example, by monitoring the motor current and thus the motor torque of the individual electric motors.
  • force sensors or torque sensors for example, directly detect the forces that occur.
  • the electric motors can have internal position sensors which can be used to calculate the position of the components to be driven using the angle of rotation of the electric motor.
  • the position of the components to be driven is recorded directly by means of displacement sensors.
  • the electric motors are coupled to a gear.
  • the clamping heads are designed to be rotatable with respect to a horizontally lying axis. In this way, it can be achieved that in addition to the bending caused by the pressure stamp, a torsion can also be generated in the workpiece.
  • the clamping heads can be driven by means of a rotary drive and the rotation can be actively set.
  • the pressure stamp has a variable width. This can be achieved, for example, in that the pressure stamp is designed to be divided with respect to its width and that the two side halves of the pressure stamp can be displaced relative to one another. As a result, the bending position on the workpiece can be varied or different design variants of the workpiece can be produced.
  • the inner clamping unit is designed to seal the hollow profile and that a medium can be introduced into the hollow profile by means of the stretch bending machine in order to be able to apply overpressure in the hollow profile, for example.
  • the medium can for example be a gas or a liquid, such as hydraulic oil. This measure makes it possible to avoid any indentations occurring in the workpiece during the deformation process.
  • the medium can be preheated or cooled so that a certain temperature can be applied to the workpiece.
  • heat or cold can be applied locally to the workpiece by means of a heating or cooling device arranged on the stretch bending machine.
  • a heating or cooling device arranged on the stretch bending machine.
  • This can be achieved, for example, by means of a gas burner which is aimed at the workpiece in the area of the bending point of the workpiece.
  • a heating or cooling device is formed in the pressure stamp.
  • the heating or cooling device can for example also be designed in the form of a coil for induction heating.
  • the structure in the workpiece can be influenced locally by the heating or cooling device. This can be necessary in particular in the area of the forming point.
  • a detection means in particular an optical detection means, such as a camera or a laser for position and position detection of the Workpiece is provided.
  • This position detection enables the workpiece to be picked up in the correct position in the clamping heads of the stretch bending machine.
  • the current deformation of the workpiece can be checked by the detection means during the deformation process.
  • a core is inserted into the cavity of a workpiece, in particular designed as a hollow profile, before the start of the deformation process.
  • the advantage here is that the workpiece is supported from the inside when the core is used, which is inserted into the cavity. Thus, deformations of the wall thickness of the workpiece are prevented.
  • FIGS. 1 and 2 each show a perspective view from different angles of an exemplary embodiment of a stretch bending machine 1 for deforming workpieces 2, the same reference symbols or component names being used for the same parts. The following description is based on an overview of the Figures 1 and 2 created.
  • the stretch bending machine 1 comprises a machine frame 3 on which a first clamping fixture 4 with a first clamping head 5 and a second clamping fixture 6 with a second clamping head 7 are arranged.
  • the first clamping head 5 is used to pick up and clamping a first side 8 of the workpiece 2 and the second clamping head 7 is used to pick up and clamp a second side 9 of the workpiece 2.
  • the clamping receptacles 4, 6 are arranged at a distance 10 from one another, the distance 10 corresponds approximately to a length of the workpiece 2.
  • workpieces 2 are deformed on the stretch bending machine 1 according to the invention, which have an elongate extension and are designed, for example, in the form of rods, flat iron, tubes, hollow profiles and the like.
  • the workpiece 2 is designed in the form of a hollow profile, which is therefore a Has inner side 11 and an outer side 12, which define a wall thickness of the hollow profile.
  • the first clamping head 5 and the second clamping head 7 serve not only to clamp and hold the workpiece 2, but can also be displaced in a pulling direction 13, whereby a tensile stress can be applied to the workpiece 2.
  • the direction of pull 13 lies parallel to the longitudinal direction of the workpiece 2.
  • the first clamping head 5 and the second clamping head 7 can be accommodated in the clamping receptacles 4, 6 such that differently designed clamping heads 5, 7 can be accommodated in the clamping receptacles 4, 6 for differently designed workpieces 2.
  • a printing device 14 with a pressure stamp 15 is provided, which is also arranged on the machine frame 3.
  • first clamping receptacle 4, the second clamping receptacle 6 and the pressure device 14 are mounted directly on a hall floor and thus the machine frame 3 can be dispensed with and replaced by the hall floor or another receptacle.
  • the direction of pull 13 lies parallel to the longitudinal direction of the workpiece 2.
  • the pressure ram 15 can be displaced in a pressure direction 16 lying transversely to the pulling direction 13. It can preferably be provided that the individual components, in particular the first clamping fixture, the second clamping fixture 6 and the pressure device 14 are arranged on the stretch bending machine 1 in such a way that both the pulling direction 13 and the pushing direction 16 lie in a horizontal plane and at right angles are arranged on top of one another.
  • the workpiece 2 is shown both in the undeformed starting position, in which it is just aligned, and in its curved shape after the end of the bending process.
  • the coarse adjustment 17 can be designed in the form of a row of holes which is arranged in the machine frame 3 and corresponds to corresponding counter-holes in the clamping receptacle 4, 6.
  • the distance 10 between the clamping receptacles 4, 6 can be varied.
  • clamping receptacles 4, 6 are arranged at the same distance from the center 18 of the pressure die 15. It can thereby be achieved that the center 19 of the workpiece 2, or the longitudinal center of the workpiece 2, can also be brought into congruence with the center 18 of the pressure stamp 15.
  • the plunger 15 of the printing device 14 is preferably coupled to a linear guide 20, by means of which it is arranged on the machine frame 3 so that it can be displaced in the printing direction 16.
  • the linear guide 20 is designed in the form of a recirculating ball bearing guide, wherein a guide rail 21 can be provided which is attached to the machine frame 3 and which interacts with a guide carriage 22.
  • a guide rail 21 can be provided which is attached to the machine frame 3 and which interacts with a guide carriage 22.
  • two of the guide rails 21 are formed which are arranged at a distance from one another on the machine frame 3 and that a plunger receptacle 23 is formed, on which two guide carriages 22 are attached per guide rail 21.
  • a total of four guide carriages 22 can therefore be attached to the plunger receptacle 23.
  • the plunger 15 can be arranged on the plunger receptacle 23 so that it can be coupled, so that different plungers 15 can be used for differently designed workpieces 2.
  • the plunger receptacle 23 is coupled to an adjusting means 24, whereby the plunger 15 can be displaced between a retracted rest position and an advanced reshaping position. If the plunger 15 is in the retracted rest position, a straight and undeformed workpiece 2 can be inserted between the first clamping receptacle 4 and the second clamping receptacle 6.
  • the adjustment means 24 of the pressure device 14 is implemented in the form of a ball screw drive 30.
  • a recirculating ball nut 31 is connected to the plunger receptacle 23 and that a recirculating ball spindle 32 is mounted in a motor mount 33 of the pressure device 14.
  • the motor mount 33 of the printing device 14 is fixedly coupled to the machine frame 3.
  • an electric motor 34 is provided for driving the recirculating ball screw 32, which can be optionally coupled to a reduction gear 35.
  • the electric motor 34 is preferably also fastened or arranged on the motor mount 33.
  • a first support pad 25 is formed on the machine frame 3, in which the workpiece 2 to be machined can be inserted and held. It is preferably provided that the first support pad 25 can be displaced in the vertical direction 27 by means of an adjustment means 26. As a result, after the workpiece 2 has been received in the clamping receptacles 4, 6, the first support pad 25 can be moved downward and thus disengaged in order to enable the workpiece to be freely deformed. As a result, the workpiece 2 is released for the forming process.
  • a second support pad 28 can be provided, which serves to hold the workpiece 2 in the deformed state.
  • the second support pad 28 can also be adjusted by means of an adjustment means 29 in the vertical direction 27 between a retracted position and a raised support position.
  • Both the first support pad 25 and the second support pad 28 can have a plurality of individual support elements which are arranged at a distance from one another.
  • Fig. 3 shows a perspective view of the plunger 15 with the plunger receptacle 23, again with the same reference numerals or component designations for the same parts as in the preceding Figures 1 and 2 be used. To avoid unnecessary repetition, please refer to the detailed description in the preceding section Figures 1 and 2 pointed out or referred to.
  • the pressure stamp 15 comprises an upper pressure stamp part 36 and a lower pressure stamp part 37.
  • the plunger parts 36, 37 can form an insert groove 38 in which the workpiece 2 can be received.
  • Such an insert groove 38 can, for example, also be formed in the case of a one-piece pressure stamp 15.
  • the insert groove 38 has a groove base 39 which is delimited by a groove wall 40 of the upper pressure ram 36 and by a groove wall 41 of the lower pressure ram 37.
  • the upper pressure ram 36 and the lower pressure ram 37 are displaceable relative to one another, so that a distance 42 between the two pressure ram parts 36, 37 to one another can be adjusted in a predefined adjustment range.
  • the distance 42 is preferably specified as the normal distance between the groove wall 40 of the upper pressure ram 36 and the groove wall 41 of the lower pressure ram 37. In other words, by adjusting the two plunger parts 36, 37, the distance between the two groove walls 40, 41 and thus the groove width can be varied.
  • an adjusting means 43 is formed which is used to adjust the two pressure stamp parts 36, 37 with respect to one another.
  • the actuating means 43 can be designed, for example, in the form of a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder or some other unit, such as an electric motor with a spindle drive or an electric motor with an eccentric shaft.
  • two adjusting means 43 are provided, which are arranged at a distance from one another and are used to adjust the pressure stamp parts 36, 37.
  • the implementation of two adjusting means 43 has the advantage that, on the one hand, the possible compressive force that can be applied can be increased and, on the other hand, the compressive force can be introduced symmetrically into the groove walls 40, 41.
  • the two plunger parts 36, 37 can be provided that either the upper plunger part 36 or the lower plunger part 37 are rigidly coupled to the plunger receptacle 23 and the respective other plunger part 36, 37 is movable relative to the rigidly coupled plunger part.
  • the pressure stamp parts 36, 37 are coupled to one another via a mechanism, the two pressure stamp parts being moved synchronously towards one another or moved away from one another. As a result, it can be achieved that the two groove walls 40, 41 are fed equally towards the workpiece 2.
  • the groove walls 40, 41 can serve during the deformation process to avoid bulges in the workpiece or provision can be made for any bulges that have arisen in the workpiece to be expressed by moving the groove walls 40, 41 towards one another.
  • the pressure stamp 36 can be divided into a left and a right pressure stamp part, so that a width 86 of the pressure stamp 36 can be variably adjusted.
  • a detection means 87 is designed to detect the workpiece before and / or during and / or after the forming process.
  • heat or cold can be applied locally to the workpiece 2 by means of a heating or cooling device 88 arranged on the stretch bending machine 1.
  • the first clamping receptacle 4 is shown in two perspective views from two different directions, again with the same reference numerals or component designations for the same parts as in the preceding Figures 1 and 2 be used. To avoid unnecessary repetition, please refer to the detailed description in the preceding section Figures 1 and 2 pointed out or referred to.
  • the individual components of the first clamping receptacle 4 are based on a synopsis of Figures 1 , 2 , 4th and 5 described. How particularly good in Fig. 1 As can be seen, the first clamping receptacle 4 and the second clamping receptacle 6 are constructed identically in terms of their operating principle, the second clamping receptacle 6 being only a mirrored version of the first clamping receptacle 4. For the sake of brevity, the Fig. 4 and 5 only the first clamping fixture 4 is described. It is clear to the person skilled in the art how the individual components of the first clamping receptacle 4 are to be folded over onto the second clamping receptacle 6 in a mirrored manner.
  • the clamping receptacle 4, 6 has a base unit 44, which is preferably rigidly coupled to the machine frame 3 via fastening means.
  • the base unit 44 can be made in one piece, for example in the form of a welded component with several components welded together.
  • the individual components of the base unit 44 can of course also be connected to one another by means of fastening means.
  • the base unit 44 is designed in one piece in the form of a cast part.
  • a pivot unit 45 can be accommodated in the base unit 44, which pivot unit can be pivoted relative to the base unit 44 with respect to a pivot axis 46.
  • the pivot axis 46 is preferably oriented vertically.
  • the pivot unit 45 of the clamping receptacle 4, 6 is received or mounted on an upper side 47 of the base unit 44 and on an underside 48 of the base unit 44.
  • a pivot bearing 49 is formed on the top side 47 or on the bottom side 48 of the base unit 44.
  • bolts are arranged both on the upper side 47 and on the lower side 48 of the base unit 44 and the pivot bearing 49 is formed on the pivot unit 45.
  • the pivot bearing 49 for the pivotable mounting of the pivot unit 45 relative to the base unit 44 can be implemented by means of ball bearings or, for example, by means of slide bearings.
  • the swivel unit 45 is coupled to an actuator 50, by means of which the swivel unit 45 can be actively swiveled relative to the base unit 44.
  • the actuator 50 can is coupled to the swivel unit 45 by means of a lever 51 and can thus serve to initiate a rotary movement in the swivel unit 45.
  • the actuator 50 is formed by an electric motor which is used directly or indirectly to initiate the rotary movement in the swivel unit 45.
  • the base of the swivel unit 45 is formed by a motor mount 52. All of the components built into the swivel unit 45 can be attached to the motor mount 52.
  • the motor mount 52 is pivotably arranged on the base unit 44 of the clamping receptacle 4, 6.
  • the motor mount 52 can likewise be designed in one piece or in one piece in various embodiments.
  • a linear guide 53 can be formed by means of which the clamping head 5, 7 is accommodated in the motor mount 52 in a linearly displaceable manner.
  • two guide rails 54 can be arranged on the motor mount 52, with which two guide carriages 55 each cooperate, which are arranged on the clamping head 5, 7.
  • an adjustment means 56 is provided, by means of which the clamping head 5, 7 can be actively linearly displaced relative to the motor mount 52.
  • the adjusting means 56 can, for example, a Include spindle drive.
  • a ball screw 57 is formed which is used to adjust the clamping head 5, 7.
  • the ball screw drive 57 can comprise a recirculating ball nut 58 which is rigidly connected to the clamping head 5, 7.
  • a recirculating ball screw 59 can be provided which cooperates with the recirculating ball nut 58.
  • the ball screw 59 can be mounted in a spindle bearing 60 which is rigidly coupled to the motor mount 52. Furthermore, it can be provided that an electric motor 61, 62 is used to drive the recirculating ball screw 59.
  • the electric motor 61, 62 can be coupled to the ball screw 59 via a reduction gear 63.
  • FIG. 11 shows a perspective view of a variant of the swivel unit 45 without showing the base unit 44.
  • the adjusting means 56 in particular the electric motor 61, 62 and the ball screw drive 57 for adjusting the clamping head 5, 7 are also not shown.
  • an upper axle journal 64 and a lower axle journal 65 are accommodated on the motor mount 52 and interact with the pivot bearing 49 arranged in the base unit 44.
  • the upper axle journal 64 can preferably be designed in such a way that it serves to receive the lever 51 to which the actuator 50 is coupled.
  • the two axle journals 64, 65 can preferably be coupled to the motor mount 52 by means of fastening means.
  • the clamping head 5, 7 can have an inner clamping unit 66 which is used to clamp the inside 11 of the workpiece 2. Furthermore, the clamping head 5, 7 can have an outer clamping unit 67 which is used to clamp the outer side 12 of the workpiece 2.
  • a compression spring 68 can be provided, which in Fig. 6 is shown symbolically and is arranged in the clamping head 5, 7, the compression spring 68 acting in the pulling direction 13 and serving to center the workpiece 2.
  • Fig. 7 shows a sectional view of the clamping head 5, 7 according to the section line VII-VII in Fig. 6 .
  • the inner clamping unit 66 has a first clamping finger 69 and a second clamping finger 70.
  • the first clamping finger 69 has a contact surface 71 which is directed outwards.
  • the second clamping finger 70 has a contact surface 72 which is also directed outwards.
  • the contact surfaces 71, 72 of the clamping fingers 69, 70 are used for a non-positive connection or for non-positive reception with the inside 11 of the workpiece 2.
  • a wedge element 73 is arranged, which moves in the adjustment direction 74 with respect to the clamping fingers 69, 70 is adjustable.
  • a distance 75 between the contact surfaces 71, 72 of the two clamping fingers 69, 70 of the inner clamping unit 66 can be adjusted by means of an adjusting means 76.
  • the adjustment means 76 is designed to move the wedge element 73 in the adjustment direction 74.
  • the adjustment means 76 can be designed, for example, in the form of a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder.
  • the distance 75 can be increased by pulling the wedge element 73 in a direction facing away from the workpiece 2.
  • the distance 75 can be reduced in that the wedge element 73 is pushed out.
  • the spring stiffness of the clamping fingers 69, 70 is used in this case to move the clamping fingers 69, 70 towards one another when the wedge element 73 is pushed out.
  • the outer clamping unit 67 can also have a first clamping finger 77 and a second clamping finger 78.
  • the two clamping fingers 77, 78 have contact surfaces 79, 78 which are aligned with one another and are used to clamp the outside 12 of the workpiece 2.
  • a distance between the two contact surfaces 79, 80 can be adjusted by means of an adjusting means 82.
  • the wedge elements 83 of the outer clamping unit 67 are coupled to the adjusting means 82 of the outer clamping unit 67.
  • a spring element 84 can be provided which presses the two clamping fingers 77, 78 of the outer clamping unit 67 apart and thus holds them in their open position or serves to reset the two clamping fingers 77, 78 during opening.
  • the wedge surfaces between the wedge elements 83 and the clamping fingers 77, 78 can be designed in such a way that when the wedge elements 83 are pushed forward in the direction of workpiece 2, the clamping fingers 77, 78 of the outer clamping unit 67 are moved towards one another and thus the workpiece 2 can be clamped . When the wedge elements 83 are withdrawn, the clamping fingers 77, 78 can move apart again due to the force exerted by the spring element 84.
  • a stop 85 which serves as a depth stop for the workpiece 2, can be formed on the inner clamping unit 66 or on the outer clamping unit 67.
  • Both the contact surfaces 71, 72 of the inner clamping unit 66 and the contact surfaces 79, 80 of the outer clamping unit 67 can have micro-toothing or something else to increase the friction and thus to increase the clamping force.
  • lubrication grooves are formed on the individual sliding surfaces of the wedge elements 73, 83, which serve to supply the sliding surfaces with lubricant in order to minimize wear.
  • several grease nipples can be provided in the inner clamping unit 66 and in the outer clamping unit 67.
  • the workpiece 2 which is straight and undeformed, is placed in the stretch bending machine 1.
  • the first support pad 25 is shifted upwards and thus serves to receive the workpiece 2.
  • the clamping heads 5, 7 can then be moved symmetrically towards one another in the pulling direction 13 in order to be able to introduce the workpiece 2 into the clamping head 5, 7.
  • the compression spring 68 arranged in the clamping heads 5, 7 can ensure that a workpiece 2 that is not 100% centrally inserted is centered when the clamping heads 5, 7 move towards one another, and the center 19 of the workpiece 2 is thus aligned with the center 18 of the plunger 15 .
  • the inner clamping unit 66 and the outer clamping unit 67 of the two clamping heads 5, 7 can then be closed in order to clamp the workpiece 2 in the clamping heads 5, 7.
  • the first support pad 25 can be moved downwards and thus disengaged in order to enable the workpiece 2 to be freely deformed by the plunger 15.
  • the two clamping heads 5, 7 can be moved symmetrically away from one another in the pulling direction 13, and a pulling force can thereby be applied to the workpiece 2.
  • the plunger 15 can be moved towards the workpiece 2 in the pressure direction 16 and deform it. During this deformation process, the total length of the workpiece 2 is shortened due to the deformation. It is therefore necessary for the clamping heads 5, 7 to yield in the direction of the center 18 of the plunger 15 in order to be able to maintain a certain tensile force.
  • clamping heads 5, 7 are displaced in such a way that the center 19 of the workpiece 2 remains in the center 18 of the plunger 15 during the bending process.
  • clamping heads 5, 7 are freely pivotable in the respective clamping receptacle 4, 6 in order not to apply any bending moment to the workpiece 2, but rather around the workpiece 2 on its first side 8 or on its second side 9 with a clean To claim tensile force.
  • the workpiece 2 can be received in the insert groove 38 of the plunger 15. It can be provided here that the groove walls 40 and 41 serve to stabilize the workpiece 2 or prevent bulges on the workpiece 2.
  • the groove walls 40, 41 are kept at a predetermined distance 42 from one another during the entire forming process or that the distance 42 between the two groove walls 40, 41 and thus the workpiece is reduced only after the forming process has ended 2 is pressed into shape.
  • the two groove walls 40, 41 are then removed from one another, and thus the distance 42 is increased, as a result of which the workpiece 2 is released.
  • the clamping units 66, 67 of the clamping heads 5, 7 can be opened and the workpiece 2 can thereby be released.
  • the second support pad 28, which serves to hold the finished, formed workpiece, can then be moved upwards.
  • the clamping heads 5, 7 can then be displaced away from the workpiece 2 so that they disengage from the workpiece 2.
  • the workpiece 2 thus rests on the second support pad 28 and can be removed from the stretch bending machine 1.
  • the second support pad 28 can then be shifted downwards and the first support pad 25 for receiving the new workpiece 2 can be shifted upwards.
  • the pressure stamp 15 are moved to its starting position.
  • the clamping heads 5, 7 can be moved back into their starting position by means of the actuator 50.
  • Fig. 8 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment of a core 89.
  • the core 89 has several core segments 90 which are coupled to one another by means of a connection 91.
  • the segmentation of the core 89 makes it flexible in its longitudinal extension and can adapt to the curvature of the workpiece 2.
  • the connection 91 of the individual core segments 90 can be implemented, for example, by means of a leaf spring. As an alternative to this, it can also be provided that the individual core segments 90 are coupled to one another by cables.
  • the core 89 is inserted into the workpiece 2 designed as a hollow profile before the bending process. During the bending process, the core 89 then serves to ensure that the cross-section of the workpiece 2 is retained to some extent and that it does not buckle or buckle. After the end of the bending process, the core 89 can be pulled out of the workpiece 2 again.
  • FIG. 11 shows another embodiment of a core 89.
  • the core 89 is used, for example, for bending open profiles, such as a C-profile. It can be provided here that the core 89 has corresponding recesses into which the leg or legs of the workpiece 2 are inserted. During the bending process, the legs of the workpiece 2 are guided and can therefore be protected against buckling.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Streckbiegemaschine zum Verformen von Werkstücken, sowie ein Verfahren zum Verformen des Werkstückes unter Verwendung der Streckbiegemaschine.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedenartig aufgebaute Streckbiegemaschinen bekannt, bei welchen das zu bearbeitende Werkstück zwischen zwei hydraulisch angetriebenen Spannaufnahmen gespannt wird und mittels einem Hydraulikzylinder eine Zugkraft in Zugrichtung auf das Werkstück ausgeübt wird. Mittels einem Druckstempel einer Druckvorrichtung wird eine Druckkraft quer zur Zugrichtung auf das Werkstück ausgeübt, wobei auch der Druckstempel mittels einem Hydraulikzylinder angetrieben wird.
  • Aus der EP 2 910 318 A1 , der US 2013/008221 A1 und der US 2 459 132 A sind gattungsgemäße Streckbiegemaschinen bekannt.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Streckbiegemaschinen weisen den Nachteil auf, dass die Kraftaufbringung der Zugkraft auf das Werkstück und auch die Verformung des Werkstückes durch diese bekannten Streckbiegemaschinen nur eine unzureichende Genauigkeit aufweisen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Streckbiegemaschine und ein Verfahren zum Verformen von Werkstücken zur Verfügung zu stellen, mittels welcher das Werkstück hochgenau verformt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist eine Streckbiegemaschine zum Verformen von Werkstücken ausgebildet. Die Streckbiegemaschine umfasst:
    • einen Maschinenrahmen;
    • eine erste Spannaufnahme mit einem ersten Spannkopf zum Spannen einer ersten Seite des Werkstücks, wobei die erste Spannaufnahme am Maschinenrahmen angeordnet ist;
    • eine zweite Spannaufnahme mit einem zweiten Spannkopf zum Spannen einer zweiten Seite des Werkstücks, wobei die zweite Spannaufnahme distanziert zur ersten Spannaufnahme am Maschinenrahmen angeordnet ist und wobei die beiden Spannköpfe zum Aufbringen einer Zugkraft in Zugrichtung auf das Werkstück ausgebildet sind;
    • eine Druckvorrichtung mit einem Druckstempel zum Verformen des Werkstückes, wobei die Druckvorrichtung zwischen erster Spannaufnahme und zweiter Spannaufnahme am Maschinenrahmen angeordnet ist, wobei der Druckstempel zum Aufbringen einer Druckkraft in einer quer zur Zugrichtung liegenden Druckrichtung ausgebildet ist.
  • Die beiden Spannaufnahmen sind bezüglich dem Aufbringen der Zugrichtung flexibel ausgebildet.
  • Von Vorteil an der erfindungsgemäßen Ausbildung der Streckbiegemaschine ist, dass die Spannaufnahmen flexibel an den jeweiligen Verformungsgrad des zu verformenden Werkstückes angepasst werden könnnen.
  • Weiters sind die beiden Spannaufnahmen jeweils einen Elektromotor, insbesondere einen Servomotor, zum Verstellen des Spannkopfes umfassen und somit zum Aufbringen einer Zugkraft auf das Werkstück ausgebildet. Durch den elektromotorischen Antrieb der Spannaufnahme werden die Spannköpfe mit einer hohen Genauigkeit positioniert.
  • Darüber hinaus kann durch den elektromotorischen Antrieb mittels der Spannköpfe eine hohe Zugkraft auf das Werkstück aufgebracht werden, wobei diese gut einstellbar und dosierbar ist. Außerdem kann ein derartiger Antrieb einfach, kostengünstig und platzsparend in die Streckbiegemaschine integriert werden. Weiters ist es nicht notwendig, dass für den elektromotorischen Antrieb ein Hydraulikaggregat vorgesehen ist, wodurch der Betrieb der Streckbiegemaschine vereinfacht werden kann und auch umweltschonend erfolgen kann. Weiters kann es zweckmäßig sein, wenn der Elektromotor der Spannaufnahme, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes, mit einem Stellgewinde, insbesondere einem Kugelgewindetrieb, gekoppelt ist, wobei der Elektromotor an einer Motorhalterung aufgenommen ist und der Spannkopf mittels einer Linearführung relativ zur Motorhalterung verstellbar an dieser gelagert ist, wobei der Kugelgewindetrieb zum Einleiten einer Linearverstellung und einer Verstellkraft in den Spannkopf ausgebildet ist. Von Vorteil ist hierbei, dass ein Spindeltrieb, insbesondere ein Kugelgewindetrieb zur Übertragung von hohen Kräften ausgebildet ist und dabei ein möglichst geringes Spiel aufweist. Der Spannkopf kann mittels der Linearführung in horizontaler Richtung verschiebbar an der Motorhalterung gelagert sein.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass der Druckstempel mittels einem Elektromotor, insbesondere einem Servomotor, verstellbar am Maschinenrahmen angeordnet ist, wobei der Elektromotor an einer Motorhalterung aufgenommen ist, welche mit dem Maschinenrahmen gekoppelt ist und der Druckstempel mittels einer Linearführung relativ zur Motorhalterung verstellbar am Maschinenrahmen gelagert ist, wobei ein Stellgewinde, insbesondere ein Kugelgewindetrieb, zum Einleiten einer Linearverstellung und einer Verstellkraft in den Druckstempel ausgebildet ist und mit dem Elektromotor der Druckvorrichtung, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes gekoppelt ist. Von Vorteil ist hierbei, dass ein Spindeltrieb, insbesondere ein Kugelgewindetrieb zur Übertragung von hohen Kräften ausgebildet ist und dabei ein möglichst geringes Spiel aufweist.
  • Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Spannaufnahme eine Grundeinheit aufweist, welche mit dem Maschinenrahmen gekoppelt ist und eine Schwenkeinheit aufweist, welche bezüglich einer Schwenkachse schwenkbar in der Grundeinheit gelagert ist, wobei der Elektromotor mitsamt der Motorhalterung und auch der Spannkopf in der Schwenkeinheit umfasst sind und gemeinsam relativ zur Grundeinheit der Spannaufnahme verschwenkbar sind. Von Vorteil ist hierbei, dass durch eine derartige Ausführung der Spannaufnahme erreicht werden kann, dass der Spannkopf während der Verformung des Werkstückes frei mit dem Werkstück mitschwenkbar ist und somit die Zugkraft auf das Werkstück entsprechend dem aktuellen Umformwinkel flexibel anpassbar ist und an den Werkstückeinspannungen ständig entlang einer neutralen Faser des Werkstückes erfolgt.
  • Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass die Schwenkeinheit der Spannaufnahme mit einem Aktuator, insbesondere einem Hydraulikzylinder oder einem Pneumatikzylinder, gekoppelt ist mittels welchem die Schwenkeinheit aktiv zur Grundeinheit verdrehbar ist. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die Schwenkeinheit aktiv verdreht werden kann und somit nach dem Beenden des Biegevorganges wieder in ihre Ausgangsstellung bzw. Aufnahmestellung rückgeführt werden kann.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass der Spannkopf zur Aufnahme von Werkstücken ausgebildet welche als Hohlprofil ausgeführt sind, wobei eine innere Klemmeinheit ausgebildet ist, welche zum kraftschlüssigen Klemmen einer Innenseite der Werkstücke dient und wobei eine äußere Klemmeinheit ausgebildet ist, welche zum kraftschlüssigen Klemmen einer Außenseite der Werkstücke dient. Von Vorteil ist hierbei, dass durch die innere Klemmeinheit und durch die äußere Klemmeinheit ein Hohlprofil so geklemmt werden kann, dass es nicht in unerwünschter Weise verformt bzw. zusammengedrückt wird.
  • Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn die innere Klemmeinheit einen ersten Klemmfinger und einen zweiten Klemmfinger aufweist, welche mit deren nach außen gerichteter Anlagefläche zur Anlage an einer Innenseite des Werkstückes vorgesehen sind und dass zwischen den beiden Klemmfingern ein Keilelement angeordnet ist, wobei durch axiale Verschiebung des Keilelementes, mittels einem Verstellmittel, der Abstand zwischen den beiden Anlageflächen der Klemmfinger einstellbar ist. Von Vorteil ist hierbei, dass eine derartig ausgebildete innere Klemmeinheit einen einfachen Aufbau aufweist und unter Ausnutzung der beschränkten Platzverhältnisse eine möglichst hohe Klemmkraft auf das Werkstück aufbringen kann.
  • Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die äußere Klemmeinheit einen ersten Klemmfinger und einen zweiten Klemmfinger aufweist, welche mit deren nach innen gerichteter Anlagefläche zur Anlage an einer Außenseite des Werkstückes vorgesehen sind und dass außerhalb der beiden Klemmfinger jeweils ein Keilelement angeordnet ist, wobei durch axiale Verschiebung der Keilelemente, mittels einem Verstellmittel, der Abstand zwischen den beiden Anlageflächen der Klemmfinger einstellbar ist. Von Vorteil ist hierbei, dass eine derartig ausgebildete äußere Klemmeinheit einen einfachen Aufbau aufweist und unter Ausnutzung der beschränkten Platzverhältnisse eine möglichst hohe Klemmkraft auf das Werkstück aufbringen kann.
  • Weiters kann vorgesehen sein, dass zwischen den beiden Klemmfingern der äußeren Klemmeinheit ein Federelement angeordnet ist, mittels welchem auf beide Klemmfinger eine Rückstellkraft ausgeübt ist. Von Vorteil ist hierbei, dass durch das Federelement die beiden Klemmfinger der äußeren Klemmeinheit auseinander gedrückt werden und somit einfach in deren Ausgangsstellung zurückgeführt werden können.
  • Gemäß einer besonderen Ausprägung ist es möglich, dass sowohl der erste Spannkopf als auch der zweite Spannkopf eine Druckfeder aufweisen, mittels welcher das Werkstück vor dem Schließen der Spannköpfe zentral zwischen den beiden Spannköpfen anordenbar ist. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme das Werkstück zur Aufnahme nicht exakt zentral in die Streckbiegemaschine eingelegt werden muss, sondern dass beim Aufeinanderzubewegen der beiden Spannköpfe das Werkstück an einem der beiden Spannköpfe zuerst zum Anliegen kommen kann und anschließend durch weitere Zustellbewegung der beiden Spannköpfe das Werkstück durch gleiche Druckverteilung in den Druckfedern der beiden Spannköpfe zentriert wird.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass am Maschinengestell eine erste Stützauflage ausgebildet ist, an welcher das unverformte Werkstück auflegbar ist, wobei die erste Stützauflage in vertikaler Richtung verschiebbar ist und dass am Maschinengestell eine zweite Stützauflage ausgebildet ist, an welcher das verformte Werkstück auflegbar ist, wobei die zweite Stützauflage in vertikaler Richtung verschiebbar ist. Dadurch kann erreicht werden, dass das zu bearbeitende Werkstück in die Stützauflage eingelegt werden kann und für den Klemmvorgang nicht vom Maschinenbediener gehalten werden muss.
  • Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn der Druckstempel einen oberen Druckstempelteil und einen unteren Druckstempelteil aufweist, wobei die beiden Druckstempelteile eine Einlagenut mit einem Nutgrund und zwei einander zugerichteten Nutwänden, welche jeweils an einem Druckstempelteil ausgebildet sind, ausformen und wobei das Werkstück in der Einlagenut aufnehmbar ist und wobei die beiden Druckstempelteile mittels einem Stellmittel in deren Abstand relativ zueinander verstellbar sind, sodass die beiden Nutwände aufeinander zubewegbar sind. Von Vorteil ist hierbei, dass mittels der beiden relativ zueinander bewegbaren Druckstempelteile das umgeformte Profil nach dem Beenden des Umformvorganges gequetscht werden kann, sodass etwaige Ausbeulungen aus dem Profil herausgedrückt werden können.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass die beiden Spannaufnahmen eine Grobverstellung aufweisen mittels welcher der Abstand der Spannaufnahmen zueinander grob auf die Werkstücklänge einstellbar ist. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die Streckbiegemaschine für verschieden lange Werkstücke verwendet werden kann.
  • Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Spannkopf der Spannaufnahme zwischen 50mm und 1.000mm, insbesondere zwischen 100mm und 500mm, bevorzugt zwischen 150mm und 250mm relativ zur Motorhalterung verstellbar ist. Von Vorteil ist hierbei, dass der Spannkopf in einem ausreichend großen Bereich verstellt werden kann und dabei möglichst klein gebaut werden kann.
  • Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass der Druckstempel der Druckvorrichtung zwischen 50mm und 2.000mm, insbesondere zwischen 100mm und 1.000mm, bevorzugt zwischen 200mm und 300mm relativ zur Motorhalterung verstellbar ist. Von Vorteil ist hierbei, dass der Druckstempel in einem ausreichend großen Bereich verstellt werden kann und dabei möglichst klein gebaut werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Verformen eines Werkstückes unter Verwendung einer obig beschriebenen Streckbiegemaschine vorgesehen. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
    • Einlegen eines Werkstückes in die Streckbiegemaschine;
    • Aufeinanderzubewegen der beiden Spannköpfe, bis das Werkstück an der ersten Seite im ersten Spannkopf und an der zweiten Seite im zweiten Spannkopf gespannt werden kann;
    • Spannen des Werkstückes in den beiden Spannköpfen;
    • Aufbringen einer Zugkraft in Zugrichtung auf das Werkstück mittels den beiden Spannköpfen;
    • Verfahren des Druckstempels der Druckvorrichtung quer zur Zugrichtung und dadurch Verformen des Werkstückes;
    • Während dem Verfahren des Druckstempels gleichzeitiges Verfahren der beiden Spannköpfe, sodass die Verformung des Werkstückes ausgeglichen wird;
    • Öffnen der Spannköpfe nach dem Beenden des Verformvorganges;
    • Voneinanderwegbewegen der beiden Spannköpfe und dadurch freigeben des Werkstückes;
    • Herausnehmen des Werkstückes aus der Streckbiegemaschine, wobei die beiden Spannaufnahmen jeweils einen Elektromotor, insbesondere einen Servomotor, zum Verstellen des Spannkopfes und somit zum Aufbringen einer Zugkraft auf das Werkstück umfassen.
  • Von Vorteil am erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass das Werkstück mit einer hohen Genauigkeit hergestellt werden kann und auch die Umformparameter während dem Verformvorganges des Werkstückes genau eingehalten werden können.
  • Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn die mittels den beiden Spannköpfen auf das Werkstück aufgebrachte Zugkraft derart gewählt wird, dass das Werkstück zwischen 5% und 100%, insbesondere zwischen 20% und 95%, bevorzugt zwischen 70% und 80% der Streckgrenze des Werkstückes beansprucht wird. Von Vorteil ist hierbei, dass eine Zugkraft im angegebenen Bereich der Streckgrenze des Werkstückes dazu führt, dass das Werkstück einfach verformt werden kann und nach dem Verformvorgang die inneren Spannungen im Werkstück möglichst gering gehalten werden können.
  • Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die notwendige Zugkraft durch Hinterlegung der Werkstückgeometrie und der Festigkeitseigenschaften des Werkstückes berechnet wird. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die notwendige Zugkraft rechnerisch ermittelt werden kann und somit einen exakten Wert aufweisen kann.
  • Alternativ dazu ist es denkbar, dass ein Zug auf das Werkstück aufgebracht wird und nicht die Höhe der Zugkraft als Parameter vorgegeben ist, sondern dass das Werkstück auf einen gewissen %-Wert seiner Ausgangslänge gestreckt wird. Dadurch kann die Streckgrenze des Werkstückes unabhängig von der Querschnittsfläche des Werkstückes eingestellt werden.
  • Weiters kann vorgesehen sein, dass die tatsächlich am Werkstück anliegende Zugkraft durch Messen des Motorstromes und somit Bestimmung des Drehmomentes der Elektromotoren der Spannaufnahme ermittelt wird. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die tatsächlich anliegende Zugkraft einfach und ausreichend exakt bestimmt werden kann.
  • Alternativ dazu können externe Messsensoren zur Bestimmung der tatsächlich am Werkstück anliegenden Zugkraft vorgesehen sein.
  • Gemäß einer besonderen Ausprägung ist es möglich, dass das Verfahren der beiden Spannköpfe während des Verformvorganges synchron erfolgt, wobei durch aktive Streckenregelung das Zentrum des Werkstückes im Zentrum des Druckstempels gehalten wird. Von Vorteil ist hierbei, dass während des Verformvorganges das Zentrum des Werkstückes im Zentrum des Druckstempels gehalten wird und somit eine gleichmäßige Verformung des Werkstückes erreicht werden kann.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass während des Verformvorganges die Schwenkeinheit der Spannaufnahme relativ zur Grundeinheit der Spannaufnahme frei verschwenkbar ist und vom Werkstück verschwenkt wird. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme der Spannkopf eine reine Zugkraft auf das Werkstück ausgeübt wird und in dieses kein Biegemoment eingeleitet wird.
  • Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn nach dem Beenden des Verformvorganges und dem Voneinanderwegbewegen der beiden Spannköpfe, die Schwenkeinheit der Spannaufnahme mittels dem Aktuator der Spannaufnahme in eine Aufnahmestellung zurückgeschwenkt wird. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme die Streckbiegemaschine wieder in ihre Ausgangsstellung befördert wird und somit zur Aufnahme eines neuen Werkstückes bereitsteht.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass zum Einlegen des Werkstückes in die Streckbiegemaschine die erste Stützauflage in vertikaler Richtung nach oben gefahren wird und nach dem Klemmen des Werkstückes in den Spannköpfen die erste Stützauflage nach unten gefahren wird. Von Vorteil ist hierbei, dass durch diese Maßnahme das Werkstück einfach in die Streckbiegemaschine eingelegt werden kann.
  • Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass nach dem Beenden des Verformvorganges und vor dem Öffnen der Spannköpfe die zweite Stützauflage in vertikaler Richtung nach oben verschoben wird und zur Aufnahme des Werkstückes dient. Von Vorteil ist hierbei, dass beim Öffnen der Spannköpfe das Werkstück direkt in der Streckbiegemaschine abgelegt werden kann.
  • Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass der obere Druckstempelteil und der untere Druckstempelteil nach dem Beenden des Verformvorganges aufeinander zubewegt werden, um etwaige Ausbeulungen im Werkstück eindrücken zu können. Dadurch können etwaige durch den Verformvorgang entstehende Ausbeulungen im Werkstück geglättet werden.
  • Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der obere Druckstempelteil und der untere Druckstempelteil während dem Verformvorgang in einer aufeinander zubewegten Klemmstellung gehalten werden und nach dem Beenden des Verformvorganges voneinander distanziert werden, um das Werkstück freizugeben. Von Vorteil bei dieser Ausführungsvariante ist, dass das Werkstück schon mehreren dem Verformvorgang in Form bzw. Position gehalten wird und dass nach dem Durchführen des Verformvorganges das Werkstück einfach und mit wenig Kraftaufwand aus dem Druckstempel herausgenommen werden kann.
  • Sämtliche in diesem Dokument beschriebene Linearführungen sind in den dargestellten Ausführungsbeispielen in Form von Kugelumlaufführungen ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Linearführungen, beispielsweise in Form von formschlüssigen Gleitführungen, etwa Schwalbenschwanzführungen, ausgebildet sind.
  • Sämtliche in diesem Dokument beschriebene Spindeltriebe sind in den dargestellten Ausführungsbeispielen in Form von Kugelgewindetrieben ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Spindeltriebe beispielsweise als normale Stellgewinde, wie etwa Trapezgewinde ausgeführt sind.
  • Die in diesem Dokument beschriebenen Elektromotoren sind vorzugsweise in Form von Servomotoren ausgebildet. Es können jedoch auch alle anderen Arten von Elektromotoren verwendet werden, welche eine entsprechende Steuerung aufweisen.
  • Die in den einzelnen Verstelleinheiten der Spannaufnahmen und Druckvorrichtung d.h.
  • Elektromotoren auftretenden Kräfte aufgrund der Verformung des Werkstückes können beispielsweise durch Überwachung des Motorstroms und somit des Motormoments der einzelnen Elektromotoren erfasst werden. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass beispielsweise Kraftsensoren oder Drehmomentsensoren die auftretenden Kräfte direkt erfassen.
  • Die Elektromotoren können über interne Positionssensoren verfügen mittels welchen Über den Drehwinkel des Elektromotors auf die Position der anzutreibenden Bauteile rückgerechnet werden kann. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Position der anzutreibenden Bauteile mittels Wegmesssensoren direkt erfasst wird.
  • Weiters kann vorgesehen sein, dass die Elektromotoren mit einem Getriebe gekoppelt sind.
  • Weiters kann vorgesehen sein, dass die Spannköpfe bezüglich einer horizontal liegenden Achse verdrehbar ausgebildet sind. Dadurch kann erreicht werden, dass im Werkstück neben der Biegung durch den Druckstempel auch eine Torsion erzeugt werden kann. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Spannköpfe mittels einem Drehantrieb, angetrieben werden können und die Verdrehung aktiv eingestellt werden kann.
  • Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn der Druckstempel eine variable Breite aufweist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Druckstempel bezüglich dessen Breite geteilt ausgeführt ist und dass die beiden Seitenhälften des Druckstempels relativ zueinander verschiebbar sind. Dadurch kann die Biegeposition am Werkstück variiert werden bzw. können dadurch verschiedene Ausführungsvarianten des Werkstückes hergestellt werden.
  • Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die innere Klemmeinheit zum Abdichten des Hohlprofiles ausgebildet ist und dass mittels der Streckbiegemaschine ein Medium in das Hohlprofil eingebracht werden kann, um beispielsweise Überdruck im Hohlprofil aufbringen zu können. Das Medium kann beispielsweise ein Gas oder eine Flüssigkeit, wie etwa Hydrauliköl sein. Durch diese Maßnahme kann erreicht werden, dass während dem Verformvorgang etwaige im Werkstück entstehende Einbeulungen vermieden werden können. Darüber hinaus kann das Medium vorgeheizt oder gekühlt sein, um im Werkstück eine gewisse Temperatur aufbringen zu können.
  • Weiters kann vorgesehen sein, dass mittels einer an der Streckbiegemaschine angeordneten Heiz- oder Kühlvorrichtung lokal Hitze oder Kälte auf das Werkstück aufgebracht werden kann. Dies kann beispielsweise durch einen Gasbrenner Realisiert werden, welcher im Bereich der Biegestelle des Werkstücks auf das Werkstück gerichtet ist. Weiters ist es auch denkbar, dass im Druckstempel eine derartige Heiz- oder Kühlvorrichtung ausgebildet ist. Die Heiz- oder Kühlvorrichtung kann beispielsweise auch in Form einer Spule zum Induktionserwärmen ausgebildet sein. Durch die Heiz- oder Kühlvorrichtung kann lokal das Gefüge im Werkstück beeinflusst werden. Dies kann insbesondere im Bereich der Umformstelle notwendig sein.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Erfassungsmittel, insbesondere ein optisches Erfassungsmittel, wie etwa eine Kamera oder ein Laser zur Lage- und Positionserkennung des Werkstücks vorgesehen ist. Durch diese Lageerkennung kann das Werkstück in der richtigen Position in den Spannköpfen der Streckbiegemaschine aufgenommen werden. Darüber hinaus kann durch das Erfassungsmittel während des Verformvorganges die aktuelle Verformung des Werkstückes kontrolliert werden.
  • Weiters kann vorgesehen sein, dass vor Start des Verformvorganges ein Kern in den Hohlraum eines insbesondere als Hohlprofil ausgebildeten Werkstückes eingelegt wird. Von Vorteil ist hierbei, dass das Werkstück bei Verwendung des Kernes, welcher in den Hohlraum eingelegt wird, von innen gestützt wird. Somit werden Verformungen der Wandstärke des Werkstückes hintangehalten.
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Streckbiegemaschine;
    Fig. 2
    eine weitere perspektivische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels einer Streckbiegemaschine;
    Fig. 3
    eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Druckstempels der Streckbiegemaschine;
    Fig. 4
    eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Spannaufnahme der Streckbiegemaschine;
    Fig. 5
    eine weitere perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels der Spannaufnahme der Streckbiegemaschine;
    Fig. 6
    eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Schwenkeinheit der Spannaufnahme der Streckbiegemaschine;
    Fig. 7
    eine Schnittdarstellung des Spannkopfes gemäß der Schnittlinie VII-VII in Fig. 6;
    Fig. 8
    eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kerns zum Stützen des Werkstückes;
    Fig. 9
    eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Kerns zum Stützen des Werkstückes.
  • Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen je eine perspektivische Ansicht aus verschiedenen Blickwinkeln eines Ausführungsbeispiels einer Streckbiegemaschine 1 zum Verformen von Werkstücken 2, wobei für gleich Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen verwendet werden. Die Folgende Beschreibung ist auf Basis einer Zusammenschau der Figuren 1 und 2 erstellt.
  • Die Streckbiegemaschine 1 umfasst einen Maschinenrahmen 3 an welchem eine erste Spannaufnahme 4 mit einem ersten Spannkopf 5 und eine zweite Spannaufnahme 6 mit einem zweiten Spannkopf 7 angeordnet sind. Der erste Spannkopf 5 dient zum Aufnehmen und Spannen einer ersten Seite 8 des Werkstückes 2 und der zweite Spannkopf 7 dient zum Aufnehmen und Spannen einer zweiten Seite 9 des Werkstückes 2. Die Spannaufnahmen 4, 6 sind in einem Abstand 10 zueinander angeordnet, wobei der Abstand 10 in etwa einer Länge des Werkstückes 2 entspricht.
  • Vorzugsweise werden auf der erfindungsgemäßen Streckbiegemaschine 1 Werkstücke 2 verformt, welche eine längliche Erstreckung aufweisen und beispielsweise in Form von Stäben, Flacheisen, Rohren, Hohlprofilen und dergleichen ausgeführt sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Werkstück 2 in Form eines Hohlprofiles ausgeführt, welches daher eine Innenseite 11 und eine Außenseite 12 aufweist, welche eine Wandstärke des Hohlprofiles definieren.
  • Der erste Spannkopf 5 und der zweite Spannkopf 7 dienen nicht nur zum Klemmen und Festhalten des Werkstückes 2, sondern sind auch in einer Zugrichtung 13 verschiebbar, wodurch eine Zugspannung auf das Werkstück 2 aufgebracht werden kann. Die Zugrichtung 13 liegt parallel zur Längsrichtung des Werkstückes 2.
  • Der erste Spannkopf 5 und der zweite Spannkopf 7 können koppelbar in den Spannaufnahmen 4, 6 aufgenommen sein, sodass für verschieden ausgebildete Werkstücke 2 verschieden ausgebildete Spannköpfe 5, 7 in den Spannaufnahmen 4, 6 aufgenommen werden können.
  • Weiters ist eine Druckvorrichtung 14 mit einem Druckstempel 15 vorgesehen, welche ebenfalls am Maschinenrahmen 3 angeordnet ist.
  • In einer alternativen Ausführungsvariante kann auch vorgesehen sein, dass die erste Spannaufnahme 4, die zweite Spannaufnahme 6 und die Druckvorrichtung 14 direkt an einem Hallenboden montiert sind und somit der Maschinenrahmen 3 entfallen kann und durch den Hallenboden oder eine sonstige Aufnahme ersetzt wird.
  • Die Zugrichtung 13 liegt parallel zur Längsrichtung des Werkstückes 2.
  • Der Druckstempel 15 ist in einer quer zur Zugrichtung 13 liegenden Druckrichtung 16 verschiebbar. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Bauteile, insbesondere die erste Spannaufnahme, die zweite Spannaufnahme 6 und die Druckvorrichtung 14 derart an der Streckbiegemaschine 1 angeordnet sind, dass sowohl die Zugrichtung 13 als auch die Druckrichtung 16 in einer horizontalen Ebene liegen und im rechten Winkel aufeinander angeordnet sind.
  • Durch Verstellung des Druckstempels 15 in Druckrichtung 16 und andrücken auf das Werkstück 2 kann dieses in der Streckbiegemaschine 1 unter gleichzeitiger Zugbelastung verformt werden.
  • Der Übersichtlichkeit halber ist in den Figuren 1 und 2 das Werkstück 2 sowohl in der unverformten Ausgangslage dargestellt, in welcher es gerade ausgerichtet ist, als auch in seiner gebogenen Form nach dem Beenden des Biegevorganges.
  • Zum Anpassen der ersten Spannaufnahme 4 bzw. der zweiten Spannaufnahme 6 an verschieden lange Werkstücke 2 kann vorgesehen sein, dass zwischen den Spannaufnahmen 4, 6 und dem Maschinenrahmen 3 eine Grobverstellung 17 ausgebildet ist. Die Grobverstellung 17 kann im einfachsten Fall in Form einer Lochreihe ausgeführt sein, welche im Maschinenrahmen 3 angeordnet ist und mit entsprechenden Gegenlöchern in der Spannaufnahme 4, 6 korrespondiert. Je nachdem welche Löcher zum Einsetzen der Befestigungsmittel zwischen Spannaufnahme 4, 6 und Maschinenrahmen 3 gewählt werden, kann der Abstand 10 zwischen den Spannaufnahmen 4, 6 variiert werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Spannaufnahmen 4, 6 in einem gleichen Abstand zum Zentrum 18 des Druckstempels 15 angeordnet sind. Dadurch kann erreicht werden, dass auch das Zentrum 19 des Werkstückes 2, respektive die Längsmitte des Werkstückes 2, mit dem Zentrum 18 des Druckstempels 15 in Deckung gebracht werden kann.
  • Der Druckstempel 15 der Druckvorrichtung 14 ist vorzugsweise mit einer Linearführung 20 gekoppelt, durch welche er in Druckrichtung 16 veschiebbar am Maschinenrahmen 3 angeordnet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Linearführung 20 in Form einer Kugelumlaufführung ausgebildet ist, wobei eine Führungsschiene 21 vorgesehen sein kann, welche am Maschinenrahmen 3 befestigt ist und welche mit einem Führungsschlitten 22 zusammenwirkt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zwei der Führungsschienen 21 ausgebildet sind, welche in einem Abstand zueinander am Maschinenrahmen 3 angeordnet sind und dass eine Druckstempelaufnahme 23 ausgebildet ist, an welcher pro Führungsschiene 21 zwei Führungsschlitten 22 befestigt sind. Insgesamt können daher vier Führungsschlitten 22 an der Druckstempelaufnahme 23 befestigt sein.
  • Der Druckstempel 15 kann koppelbar an der Druckstempelaufnahme 23 angeordnet sein, sodass für verschiedenartig ausgebildete Werkstücke 2 verschiedene Druckstempel 15 verwendet werden können.
  • Weiters kann vorgesehen sein, dass die Druckstempelaufnahme 23 mit einem Verstellmittel 24 gekoppelt ist, wodurch der Druckstempel 15 zwischen einer rückgezogenen Ruhestellung und einer vorgeschobenen Umformstellung verschiebbar ist. Befindet sich der Druckstempel 15 in der rückgezogenen Ruhestellung, so kann ein gerades und unverformtes Werkstück 2 zwischen die erste Spannaufnahme 4 und die zweite Spannaufnahme 6 eingelegt werden.
  • Wie besonders gut in Fig. 1 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass das Verstellmittel 24 der Druckvorrichtung 14 in Form eines Kugelgewindetriebes 30 realisiert ist. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass eine Kugelumlaufmutter 31 mit der Druckstempelaufnahme 23 verbunden ist und dass eine Kugelumlaufspindel 32 in einer Motorhalterung 33 der Druckvorrichtung 14 gelagert ist. Die Motorhalterung 33 der Druckvorrichtung 14 ist ortsfest mit dem Maschinenrahmen 3 gekoppelt. Weiters ist zum Antrieb der Kugelumlaufspindel 32 ein Elektromotor 34 vorgesehen, welcher wahlweise mit einem Untersetzungsgetriebe 35 gekoppelt sein kann. Der Elektromotor 34 ist vorzugsweise ebenfalls an der Motorhalterung 33 befestigt bzw. angeordnet. Somit kann durch Ansteuerung bzw. einer Drehbewegung des Elektromotors 34 der Druckstempel 15 horizontal in Druckrichtung 16 verschoben werden.
  • Weiters kann vorgesehen sein, dass am Maschinenrahmen 3 eine erste Stützauflage 25 ausgebildet ist, in welcher das zu bearbeitende Werkstück 2 eingelegt und gehalten werden kann. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die erste Stützauflage 25 mittels einem Verstellmittel 26 in vertikaler Richtung 27 verschiebbar ist. Dadurch kann nach erfolgter Aufnahme des Werkstückes 2 in den Spannaufnahmen 4, 6 die erste Stützauflage 25 nach unten bewegt und somit außer Eingriff gebracht werden, um eine freie Verformung des Werkstückes zu ermöglichen. Dadurch wird das Werkstück 2 für den Umformvorgang freigegeben.
  • Analog dazu kann eine zweite Stützauflage 28 vorgesehen sein, welche zur Aufnahme des Werkstückes 2 im Verformten Zustand dient. Die zweite Stützauflage 28 kann ebenfalls mittels einem Verstellmittel 29 in vertikaler Richtung 27 zwischen einer rückgezogenen Stellung und einer hochgefahrenen Stützstellung verstellt werden.
  • Sowohl die erste Stützauflage 25 als auch die zweite Stützauflage 28 können mehrere einzelne Stützelemente aufweisen, welche in einem Abstand zueinander angeordnet sind.
  • Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Druckstempels 15 mit der Druckstempelaufnahme 23, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Figuren 1 und 2 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Figuren 1 und 2 hingewiesen bzw. Bezug genommen.
  • In der Fig. 3 sind die Führungsschlitten 22, welche an der Druckstempelaufnahme 23 angeordnet sind, gut sichtbar.
  • Wie aus Fig. 3 ebenfalls ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass der Druckstempel 15 einen oberen Druckstempelteil 36 und einen unteren Druckstempelteil 37 umfasst. Die Druckstempelteile 36, 37 können eine Einlagenut 38 ausformen, in welcher das Werkstück 2 aufgenommen werden kann.
  • Eine derartige Einlagenut 38 kann beispielsweise auch bei einem einteiligen Druckstempel 15 ausgebildet sein.
  • Die Einlagenut 38 weist einen Nutgrund 39 auf, welcher von einer Nutwand 40 des oberen Druckstempels 36 und von einer Nutwand 41 des unteren Druckstempels 37 begrenzt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der obere Druckstempel 36 und der untere Druckstempel 37 relativ zueinander verschiebbar sind, sodass ein Abstand 42 der beiden Druckstempelteile 36, 37 zueinander in einem vordefinierten Verstellbereich verstellbar ist. Der Abstand 42 wird vorzugsweise als Normalabstand zwischen Nutwand 40 des oberen Druckstempels 36 und Nutwand 41 des unteren Druckstempels 37 angegeben. Mit anderen Worten ausgedrückt ist durch Verstellung der beiden Druckstempelteile 36, 37 der Abstand der beiden Nutwände 40, 41 und somit die Nutbreite variierbar. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Stellmittel 43 ausgebildet ist, welches zum Verstellen der beiden Druckstempelteile 36, 37 zueinander dient. Das Stellmittel 43 kann beispielsweise in Form eines Hydraulikzylinders eines Pneumatikzylinders oder einer sonstigen Einheit, wie etwa Elektromotor mit Spindeltrieb bzw. Elektromotor mit Exzenterwelle ausgebildet sein.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass zwei Stellmittel 43 vorgesehen sind, welche voneinander distanziert angeordnet sind und zum Verstellen der Druckstempelteile 36, 37 dienen. Die Ausführung von zwei Stellmitteln 43 bringt den Vorteil mit sich, dass einerseits die mögliche aufbringbare Druckkraft erhöht werden kann und andererseits die Druckkraft symmetrisch in die Nutwände 40, 41 eingeleitet werden kann.
  • Zum Verstellen der beiden Druckstempelteile 36, 37 zueinander kann vorgesehen sein, dass entweder der obere Druckstempelteil 36 oder der untere Druckstempelteil 37 positionsstarr mit der Druckstempelaufnahme 23 gekoppelt sind und der jeweils andere Druckstempelteil 36, 37 relativ zum starr gekoppelten Druckstempelteil bewegbar ist.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante kann auch vorgesehen sein, dass die Druckstempelteile 36, 37 über einen Mechanismus miteinander gekoppelt sind, wobei beide Druckstempelteile synchron aufeinander zubewegt bzw. voneinander wegbewegt werden. Dadurch kann erreicht werden, dass die beiden Nutwände 40, 41 gleichermaßen auf das Werkstück 2 zugestellt werden.
  • Die Nutwände 40, 41 können während des Verformvorganges dazu dienen, Ausbeulungen im Werkstück zu vermeiden bzw. kann vorgesehen sein, dass etwaige im Werkstück entstandene Ausbeulungen durch Aufeinanderzubewegen der Nutwände 40, 41 ausgedrückt werden.
  • Wie aus Fig. 3 weiters ersichtlich kann der Druckstempel 36 in einen linken und einen rechten Druckstempelteil geteilt sein, sodass eine Breite 86 des Druckstempels 36 variabel einstellbar ist.
  • Weiters kann vorgesehen sein, dass ein Erfassungsmittel 87 zum Erfassen des Werkstückes vor und/oder während und/oder nach dem Umformvorgang ausgebildet ist.
  • Weiters kann vorgesehen sein, dass mittels einer an der Streckbiegemaschine 1 angeordneten Heiz- oder Kühlvorrichtung 88 lokal Hitze oder Kälte auf das Werkstück 2 aufgebracht werden kann.
  • In den Figuren 4 und 5 ist die erste Spannaufnahme 4 in zwei perspektivischen Ansichten von zwei verschiedenen Richtungen dargestellt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Figuren 1 und 2 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Figuren 1 und 2 hingewiesen bzw. Bezug genommen.
  • Die einzelnen Bauteile der ersten Spannaufnahme 4 werden anhand einer Zusammenschau der Figuren 1, 2, 4 und 5 beschrieben. Wie besonders gut in Fig. 1 ersichtlich, sind die erste Spannaufnahme 4 und die zweite Spannaufnahme 6 vom Wirkprinzip her gleich aufgebaut, wobei die zweite Spannaufnahme 6 nur eine gespiegelte Ausführung der ersten Spannaufnahme 4 ist. Der Kürze halber wird somit in den Fig. 4 und 5 nur die erste Spannaufnahme 4 beschrieben. Dem Fachmann ist klar, wie die einzelnen Bauteile der ersten Spannaufnahme 4 auf die zweite Spannaufnahme 6 in gespiegelter Form umzulegen sind.
  • Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass die Spannaufnahme 4, 6 eine Grundeinheit 44 aufweist, welche vorzugsweise über Befestigungsmittel starr mit dem Maschinenrahmen 3 gekoppelt ist. Die Grundeinheit 44 kann einstückig, beispielsweise in Form eines Schweißbauteiles mit mehreren miteinander verschweißten Bauteilen ausgeführt sein. Die einzelnen Bauteile der Grundeinheit 44 können natürlich auch mittels Befestigungsmittel miteinander verbunden sein.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante kann auch vorgesehen sein, dass die Grundeinheit 44 einteilig in Form eines Gussteiles ausgebildet ist.
  • In der Grundeinheit 44 kann eine Schwenkeinheit 45 aufgenommen sein, welche bezüglich einer Schwenkachse 46 relativ zur Grundeinheit 44 verschwenkbar sein kann. Die Schwenkachse 46 ist vorzugsweise vertikal ausgerichtet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Schwenkeinheit 45 der Spannaufnahme 4, 6 an einer Oberseite 47 der Grundeinheit 44 und an einer Unterseite 48 der Grundeinheit 44 aufgenommen bzw. gelagert ist.
  • In einem ersten Ausführungsbeispiel kann hierbei vorgesehen sein, dass eine Schwenklagerung 49 an der Oberseite 47 bzw. an der Unterseite 48 der Grundeinheit 44 ausgebildet ist.
  • In einer alternativen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass sowohl an der Oberseite 47 als auch an der Unterseite 48 der Grundeinheit 44 Bolzen angeordnet sind und die Schwenklagerung 49 an der Schwenkeinheit 45 ausgebildet ist.
  • Die Schwenklagerung 49 zur schwenkbaren Aufnahme der Schwenkeinheit 45 relativ zur Grundeinheit 44 kann mittels Kugellager oder auch etwa mittels Gleitlager realisiert werden.
  • Weiters kann vorgesehen sein, dass die Schwenkeinheit 45 mit einem Aktuator 50 gekoppelt ist, mittels welchem die Schwenkeinheit 45 aktiv relativ zur Grundeinheit 44 verschwenkbar ist. Der Aktuator 50 kann
    mittels einem Hebel 51 mit der Schwenkeinheit 45 gekoppelt is ein und somit zum Einleiten einer Drehbewegung in die Schwenkeinheit 45 dienen kann.
  • Der Aktuator 50 ist durch einen Elektromotor gebildet, welcher direkt oder indirekt zum Einleiten der Drehbewegung in die Schwenkeinheit 45 dient.
  • Wie aus den Figuren 4 und 5 gut ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass die Basis der Schwenkeinheit 45 durch eine Motorhalterung 52 gebildet ist. Sämtliche an der Schwenkeinheit 45 verbauten Bauteile können an der Motorhalterung 52 angebracht sein. Die Motorhalterung 52 ist schwenkbar an der Grundeinheit 44 der Spannaufnahme 4, 6 angeordnet.
  • Die Motorhalterung 52 kann wie die Grundeinheit 44 ebenfalls einstückig oder einteilig in verschiedenen Ausführungsformen ausgebildet sein.
  • Wie besonders gut in Fig. 5 ersichtlich, kann eine Linearführung 53 ausgebildet sein, mittels welcher der Spannkopf 5, 7 linear verschiebbar in der Motorhalterung 52 aufgenommen ist. Analog zur Linearführung 20 der Druckvorrichtung 14 können an der Motorhalterung 52 zwei Führungsschienen 54 angeordnet sein, mit welchen jeweils zwei Führungsschlitten 55 zusammenwirken, welche am Spannkopf 5, 7 angeordnet sind.
  • Weiters ist ein Verstellmittel 56 vorgesehen, mittels welchem der Spannkopf 5, 7 aktiv relativ zur Motorhalterung 52 linearverschiebbar ist. Das Verstellmittel 56 kann beispielsweise einen Spindeltrieb umfassen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Kugelgewindetrieb 57 ausgebildet ist, welcher zum Verstellen des Spannkopfes 5, 7 dient. Der Kugelgewindetrieb 57 kann eine Kugelumlaufmutter 58 umfassen, welche mit dem Spannkopf 5, 7 starr verbunden ist. Weiters kann eine Kugelumlaufspindel 59 vorgesehen sein, welche mit der Kugelumlaufmuter 58 zusammenwirkt.
  • Die Kugelumlaufspindel 59 kann in einer Spindellagerung 60 gelagert sein, welche starr mit der Motorhalterung 52 gekoppelt ist. Weiters kann vorgesehen sein, dass ein Elektromotor 61, 62 zum Antrieb der Kugelumlaufspindel 59 dient. Der Elektromotor 61, 62 kann über ein Untersetzungsgetriebe 63 mit der Kugelumlaufspindel 59 gekoppelt sein.
  • Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsvariante der Schwenkeinheit 45 ohne Darstellung der Grundeinheit 44. Der Übersichtlichkeit halber ist in Fig. 6 auch das Verstellmittel 56, insbesondere der Elektromotor 61, 62 und der Kugelgewindetrieb 57 zum Verstellen des Spannkopfes 5, 7 nicht dargestellt.
  • Wie aus Fig. 6 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass an der Motorhalterung 52 ein oberer Achszapfen 64 und ein unterer Achszapfen 65 aufgenommen sind, welche mit der in der Grundeinheit 44 angeordneten Schwenklagerung 49 zusammenwirken. Der obere Achszapfen 64 kann vorzugsweise so ausgebildet sein, dass er zur Aufnahme des Hebels 51 dient, mit welchem der Aktuator 50 gekoppelt ist. Die beiden Achszapfen 64, 65 können vorzugsweise mittels Befestigungsmittel mit der Motorhalterung 52 gekoppelt sein.
  • In Fig. 6 ist ebenfalls ersichtlich, dass der Spannkopf 5, 7 eine innere Klemmeinheit 66 aufweisen kann, welche zum Klemmen der Innenseite 11 des Werkstückes 2 dient. Weiters kann der Spannkopf 5, 7 eine äußere Klemmeinheit 67 aufweisen, welche zum Klemmen der Außenseite 12 des Werkstückes 2 dient.
  • Weiters kann eine Druckfeder 68 vorgesehen sein, welche in Fig. 6 symbolisch dargestellt ist und im Spannkopf 5, 7 angeordnet ist, wobei die Druckfeder 68 in Zugrichtung 13 wirkt und zum Zentrieren des Werkstückes 2 dient.
  • Fig. 7 zeigt eine Schnittdarstellung des Spannkopfes 5, 7 gemäß der Schnittlinie VII - VII in Fig. 6. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, weist die innere Klemmeinheit 66 einen ersten Klemmfinger 69 und einen zweiten Klemmfinger 70 auf. Der erste Klemmfinger 69 weist eine Anlagefläche 71 auf, welche nach außen gerichtet ist. Der zweite Klemmfinger 70 weist eine Anlagefläche 72 auf, welche ebenfalls nach außen gerichtet ist. Die Anlageflächen 71, 72 der Klemmfinger 69, 70 dienen zur kraftschlüssigen Verbindung bzw. zur kraftschlüssigen Aufnahme mit der Innenseite 11 des Werkstückes 2. Zwischen den beiden Klemmfingern 69, 70 ist ein Keilelement 73 angeordnet, welches in Verstellrichtung 74 bezüglich der Klemmfinger 69, 70 verstellbar ist.
  • Insbesondere ist ein Abstand 75 der Anlageflächen 71, 72 der beiden Klemmfinger 69, 70 der inneren Klemmeinheit 66 mittels einem Verstellmittel 76 verstellbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass das Verstellmittel 76 zum Verschieben des Keilelementes 73 in Verstellrichtung 74 ausgebildet ist. Das Verstellmittel 76 kann beispielsweise in Form eines Hydraulikzylinders oder eines Pneumatikzylinders ausgebildet sein. Durch Verschiebung des Keilelementes 73 bzw. durch die zwischen Keilelement 73 und den Klemmfingern 69, 70 ausgebildeten Keilflächen können die beiden Klemmfinger 69, 70 auseinander gedrückt werden und dadurch der Abstand 75 zwischen den Anlageflächen 71, 72 der Klemmfinger 69, 70 eingestellt werden. Eine Vergrößerung des Abstandes 75 kann dadurch erreicht werden, dass das Keilelement 73 in eine vom Werkstück 2 abgewandte Richtung eingezogen wird. Eine Verkleinerung des Abstandes 75 kann dadurch erreicht werden, dass das Keilelement 73 ausgeschoben wird. Die Federsteifigkeit der Klemmfinger 69, 70 wird hierbei genutzt, um beim Ausschieben des Keilelementes 73 die Klemmfinger 69, 70 aufeinander zuzubewegen.
  • Die äußere Klemmeinheit 67 kann ebenfalls einen ersten Klemmfinger 77 und einen zweiten Klemmfinger 78 aufweisen. Die beiden Klemmfinger 77, 78 weisen Anlageflächen 79, 78 auf, welche einander zugerichtet sind und zum Klemmen der Außenseite 12 des Werkstückes 2 dienen.
  • Auch bei der äußeren Klemmeinheit 67 kann ein Abstand der beiden Anlageflächen 79, 80 mittels einem Verstellmittel 82 einstellbar sein. Analog zur inneren Klemmeinheit 66 kann vorgesehen sein, dass außerhalb der beiden Klemmfinger 77, 78 der äußeren Klemmeinheit 67 ein Keilelement 83 bzw. in diesem Fall zwei Keilelemente 83 angeordnet sind, welche durch Verschiebung in Verstellrichtung 77 über entsprechende Keilflächen den Abstand 81 der Anlageflächen 79, 80 der äußeren Klemmeinheit 67 verstellen können. Hierzu sind die Keilelemente 83 der äußeren Klemmeinheit 67 mit dem Verstellmittel 82 des äußeren Klemmeinheit 67 gekoppelt.
  • Weiters kann ein Federelement 84 vorgesehen sein, welches die beiden Klemmfinger 77, 78 der äußeren Klemmeinheit 67 auseinander drückt und somit in deren Offenstellung hält bzw. zur Rückstellung der beiden Klemmfinger 77, 78 beim Öffnen dient.
  • Die Keilflächen zwischen den Keilelementen 83 und den Klemmfingern 77, 78 können derart ausgebildet sein, dass bei einem nach vor schieben der Keilelemente 83 in Richtung Werkstück 2 die Klemmfinger 77, 78 der äußeren Klemmeinheit 67 aufeinander zubewegt werden und somit das Werkstück 2 geklemmt werden kann. Bei einem Zurückziehen der Keilelemente 83 können sich die Klemmfinger 77, 78 aufgrund der durch das Federelement 84 ausgeübten Kraft wieder auseinander bewegen.
  • Weiters kann an der inneren Klemmeinheit 66 oder an der äußeren Klemmeinheit 67 ein Anschlag 85 ausgebildet sein, welcher als Tiefenanschlag für das Werkstück 2 dient.
  • Sowohl die Anlageflächen 71, 72 der inneren Klemmeinheit 66 als auch die Anlageflächen 79, 80 der äußeren Klemmeinheit 67 können eine Mikroverzahnung oder sonstiges zur Erhöhung der Reibung und somit zu einer Erhöhung der Klemmkraft aufweisen.
  • Weiters kann vorgesehen sein, dass an den einzelnen Gleitflächen der Keilelemente 73, 83 Schmiernuten ausgebildet sind, welche zum Versorgen der Gleitflächen mit Schmierstoff dienen, um den Verschleiß zu minimieren. Entsprechend können in der inneren Klemmeinheit 66 und in der äußeren Klemmeinheit 67 mehrere Schmiernippel vorgesehen sein.
  • Anhand einer Zusammenschau der Fig. 1 bis 7 wird im folgenden Beschreibungsteil der Ablauf zum Umformen des Werkstückes 2 mittels der Streckbiegemaschine 1 erläutert.
  • In einerm ersten Verfahrensschritt wird das Werkstück 2, welches gerade und unverformt ist, in die Streckbiegemaschine 1 eingelegt. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die erste Stützauflage 25 nach oben verschoben ist und somit zur Aufnahme des Werkstückes 2 dient.
  • Anschließend können die Spannköpfe 5, 7 in Zugrichtung 13 symmetrisch aufeinander zubewegt werden, um das Werkstück 2 in den Spannkopf 5, 7 einführen zu können. Durch die in den Spannköpfen 5, 7 angeordnete Druckfeder 68 kann erreicht werden, dass ein nicht 100 % zentral eingelegtes Werkstück 2 beim Aufeinanderzubewegen der Spannköpfe 5, 7 zentriert wird und somit das Zentrum 19 des Werkstückes 2 auf das Zentrum 18 des Druckstempels 15 ausgerichtet wird.
  • Anschließend können die innere Klemmeinheit 66 und die äußere Klemmeinheit 67 der beiden Spannköpfe 5, 7 geschlossen werden, um das Werkstück 2 in den Spannköfpen 5, 7 zu klemmen.
  • Nach dem Klemmen des Werkstückes 2 in den beiden Spannköfpen 5, 7 kann die erste Stützauflage 25 nach unten verschoben werden und somit außer eingriff gebracht werden, um ein freies Verformen des Werkstückes 2 durch den Druckstempel 15 zu ermöglichen.
  • Anschließend oder parallel zum vorherigen Schritt können die beiden Spannköpfe 5, 7 in Zugrichtung 13 symmetrisch voneinander wegbewegt werden und dadurch eine Zugkraft auf das Werkstück 2 aufgebracht werden.
  • Anschließend kann der Druckstempel 15 in Druckrichtung 16 auf das Werkstück 2 zubewegt werden und dieses verformen. Während dieses Verformvorganges verkürzt sich aufgrund der Umformung des Werkstückes 2 dessen Gesamtlänge. Daher ist es notwendig, dass die Spannköpfe 5, 7 in Richtung Zentrum 18 des Druckstempels 15 nachgeben, um eine bestimmte Zugkraft aufrecht erhalten zu können.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Spannköpfe 5, 7 derart verschoben werden, dass das Zentrum 19 des Werkstücks 2 während dem Biegevorgang im Zentrum 18 des Druckstempels 15 bleibt.
  • Darüber hinaus sind während diesem Vorgang die Spannköpfe 5, 7 frei in der jeweiligen Spannaufnahme 4, 6 schwenkbar, um kein Biegemoment auf das Werkstück 2 aufzubringen, sondern um das Werkstück 2 an dessen ersten Seite 8 bzw. an dessen zweiter Seite 9 mit einer reinen Zugkraft zu beanspruchen.
  • Während dem Umformvorgang kann das Werkstück 2 in der Einlagenut 38 des Druckstempels 15 aufgenommen werden. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Nutwände 40 bzw. 41 zur Stabilisierung des Werkstückes 2 dienen bzw. am Werkstück 2 Ausbeulungen verhindern.
  • Wie bereits beschrieben, ist es möglich, dass die Nutwände 40, 41 während des gesamten Umformvorganges in einem vorbestimmten Abstand 42 zueinander gehalten werden oder dass erst nach dem Beenden des Umformvorganges der Abstand 42 der beiden Nutwände 40, 41 zueinander verringert wird und dadurch das Werkstück 2 in Form gepresst wird.
  • Anschließend werden die beiden Nutwände 40, 41 voneinander entfernt, und somit der Abstand 42 vergrößert, wodurch das Werkstück 2 freigegeben wird.
  • Parallel dazu oder anschließend können die Klemmeinheiten 66, 67 der Spannköpfe 5, 7 geöffnet werden und dadurch das Werkstück 2 freigegeben werden.
  • Anschließend kann die zweite Stützauflage 28, welche zur Aufnahme des fertig umgeformten Werkstückes dient nach oben gefahren werden.
  • Anschließend können die Spannköpfe 5, 7 vom Werkstück 2 wegverschoben werden, sodass sie außer Eingriff des Werkstückes 2 kommen.
  • Das Werkstück 2 liegt somit an der zweiten Stützauflage 28 auf und kann aus der Streckbiegemaschine 1 entnommen werden.
  • Zur Vorbereitung der Aufnahme eines neuen Werkstückes 2 kann anschließend die zweite Stützauflage 28 nach unten verschoben werden und die erste Stützauflage 25 zur Aufnahme des neuen Werkstückes 2 nach oben verschoben werden. Gleichzeitig kann der Druckstempel 15 in seine Ausgangslage bewegt werden. Gleichzeitig können die Spannköpfe 5, 7 mittels dem Aktuator 50 in deren Ausgangslage zurückbewegt werden.
  • Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kerns 89. Der Kern 89 weist mehrere Kernsegmente 90 auf, die mittels einer Verbindung 91 miteinander gekoppelt sind. Durch die Segmentierung des Kerns 89 ist dieser in dessen Längserstreckung flexibel und kann sich an die Biegung des Werkstückes 2 anpassen. Die Verbindung 91 der einzelnen Kernsegmente 90 kann beispielsweise mittels einer Blattfeder realisiert werden. Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass die einzelnen Kernsegmente 90 durch Seile miteinander gekoppelt sind.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass der Kern 89 vor dem Biegevorgang in das als Hohlprofil ausgebildete Werkstück 2 eingeführt wird. Während dem Biegevorgang dient dann der Kern 89 dazu, dass der Querschnitt des Werkstückes 2 einigermaßen erhalten bleibt und dieses nicht einbeult bzw. einknickt. Nach Beendigung des Biegevorganges kann der Kern 89 wieder aus dem Werkstück 2 herausgezogen werden.
  • Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kerns 89. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass der Kern 89 beispielsweise zum Biegen von offenen Profilen, wie etwa einem C-Profil verwendet wird. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Kern 89 entsprechende Ausnehmungen aufweist, in welche der oder die Schenkel des Werkstückes 2 eingeführt werden. Während dem Biegevorgang werden die Schenkel des Werkstückes 2 geführt und können daher gegen Ausknicken geschützt werden.
  • Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
    • Bezugszeichenaufstellung
  • 1 Streckbiegemaschine 30 Kugelgewindetrieb Druckvorrichtung
    2 Werkstück
    3 Maschinenrahmen 31 Kugelumlaufmutter Druckvorrichtung
    4 erste Spannaufnahme
    5 erster Spannkopf 32 Kugelumlaufspindel Druckvorrichtung
    6 zweite Spannaufnahme
    7 zweiter Spannkopf 33 Motorhalterung Druckvorrichtung
    8 erste Seite Werkstück 34 Elektromotor Druckvorrichtung
    9 zweite Seite Werkstück 35 Untersetzungsgetriebe Druckvorrichtung
    10 Abstand zwischen Spannaufnahmen
    36 oberer Druckstempelteil
    11 Innenseite Werkstück 37 unterer Druckstempelteil
    12 Außenseite Werkstück 38 Einlagenut
    13 Zugrichtung 39 Nutgrund
    14 Druckvorrichtung 40 Nutwand oberer Druckstempelteil
    15 Druckstempel 41 Nutwand unterer Druckstempelteil
    16 Druckrichtung 42 Abstand Druckstempelteile
    17 Grobverstellung 43 Stellmittel Druckstempelteile
    18 Zentrum Druckstempel 44 Grundeinheit Spannaufnahme
    19 Zentrum Werkstück 45 Schwenkeinheit Spannaufnahme
    20 Linearführung Druckvorrichtung 46 Schwenkachse Spannaufnahme
    21 Führungsschiene 47 Oberseite Grundeinheit
    22 Führungsschlitten 48 Unterseite Grundeinheit
    23 Druckstempelaufnahme 49 Schwenklagerung Spannaufnahme
    24 Verstellmittel Druckvorrichtung 50 Aktuator Spannaufnahme
    25 erste Stützauflage 51 Hebel
    26 Verstellmittel erste Stützauflage 52 Motorhalterung Spannaufnahme
    27 vertikale Richtung 53 Linearführung Spannaufnahme
    28 zweite Stützauflage 54 Führungsschiene
    29 Verstellmittel zweite Stützauflage 55 Führungsschlitten
    56 Verstellmittel 78 zweiter Klemmfinger äußere Klemmeinheit
    57 Kugelgewindetrieb Spannaufnahme
    79 Anlagefläche erster Klemmfinger
    58 Kugelumlaufmutter Spannaufnahme 80 Anlagefläche zweiter Klemmfinger
    81 Abstand Anlageflächen äußere Klemmfinger
    59 Kugelumlaufspindel Spannaufnahme
    82 Verstellmittel äußere Klemmeinheit
    60 Spindellagerung
    61 Elektromotor erste Spannaufnahme 83 Keilelement äußere Klemmeinheit
    62 Elektromotor zweite Spannaufnahme 84 Federelement
    85 Anschlag
    63 Untersetzungsgetriebe Spannaufnahme 86 Breite Druckstempel
    87 Erfassungsmittel
    64 Oberer Achszapfen 88 Heiz-oder Kühlvorrichtung
    65 Unterer Achszapfen 89 Kern
    66 innere Klemmeinheit 90 Kernsegment
    67 äußere Klemmeinheit 91 Verbindung
    68 Druckfeder Spannkopf
    69 erster Klemmfinger innere Klemmeinheit
    70 zweiter Klemmfinger innere Klemmeinheit
    71 Anlagefläche erster Klemmfinger
    72 Anlagefläche zweiter Klemmfinger
    73 Keilelement innere Klemmeinheit
    74 Verstellrichtung
    75 Abstand Anlageflächen innere Klemmfinger
    76 Verstellmittel innere Klemmeinheit
    77 erster Klemmfinger äußere Klemmeinheit

Claims (27)

  1. Streckbiegemaschine (1) zum Verformen von Werkstücken (2), die Streckbiegemaschine (1) umfassend:
    einen Maschinenrahmen (3);
    eine erste Spannaufnahme (4) mit einem ersten Spannkopf (5) zum Spannen einer ersten Seite (8) des Werkstücks (2), wobei die erste Spannaufnahme (4) am Maschinenrahmen (3) angeordnet ist;
    eine zweite Spannaufnahme (6) mit einem zweiten Spannkopf (7) zum Spannen einer zweiten Seite (9) des Werkstücks (2), wobei die zweite Spannaufnahme (6) in einem Abstand (10) zur ersten Spannaufnahme (4) am Maschinenrahmen (3) angeordnet ist und wobei die beiden Spannköpfe (5, 7) zum Aufbringen einer Zugkraft in Zugrichtung (13) auf das Werkstück (2) ausgebildet sind;
    eine Druckvorrichtung (14) mit einem Druckstempel (15) zum Verformen des Werkstückes (2), wobei die Druckvorrichtung (14) zwischen erster Spannaufnahme (4) und zweiter Spannaufnahme (6) am Maschinenrahmen (3) angeordnet ist, wobei der Druckstempel (15) zum Aufbringen einer Druckkraft in einer quer zur Zugrichtung (13) liegenden Druckrichtung (16) ausgebildet ist, wobei die beiden Spannaufnahmen (4, 6) bezüglich dem Aufbringen der Zugrichtung (13) flexibel ausgebildet sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spannaufnahmen (4, 6) jeweils einen Elektromotor (61, 62), insbesondere einen Servomotor, zum Verstellen des Spannkopfes (5, 7) und somit zum Aufbringen einer Zugkraft auf das Werkstück (2) umfassen.
  2. Streckbiegemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (61, 62) der Spannaufnahme (4, 6), insbesondere unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes (63), mit einem Stellgewinde, insbesondere einem Kugelgewindetrieb (57), gekoppelt ist, wobei der Elektromotor (61, 62) an einer Motorhalterung (52) aufgenommen ist und der Spannkopf (5, 7) mittels einer Linearführung (53) relativ zur Motorhalterung (52) verstellbar an dieser gelagert ist, wobei der Kugelgewindetrieb (57) zum Einleiten einer Linearverstellung und einer Verstellkraft in den Spannkopf (5, 7) ausgebildet ist.
  3. Streckbiegemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstempel (15) mittels einem Elektromotor (34), insbesondere einem Servomotor, verstellbar am Maschinenrahmen (3) angeordnet ist, wobei der Elektromotor (34) an einer Motorhalterung (33) aufgenommen ist, welche mit dem Maschinenrahmen (3) gekoppelt ist und der Druckstempel (15) mittels einer Linearführung (20) relativ zur Motorhalterung (52) verstellbar am Maschinenrahmen (3) gelagert ist, wobei ein Stellgewinde, insbesondere ein Kugelgewindetrieb (30), zum Einleiten einer Linearverstellung und einer Verstellkraft in den Druckstempel (15) ausgebildet ist und mit dem Elektromotor (34) der Druckvorrichtung (14), insbesondere unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes (35) gekoppelt ist.
  4. Streckbiegemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannaufnahme (4, 6) eine Grundeinheit (44) aufweist, welche mit dem Maschinenrahmen (3) gekoppelt ist und eine Schwenkeinheit (45) aufweist, welche bezüglich einer Schwenkachse (46) schwenkbar in der Grundeinheit (44) gelagert ist, wobei der Elektromotor (61, 62) mitsamt der Motorhalterung (52) und auch der Spannkopf (5, 7) in der Schwenkeinheit (45) umfasst sind und gemeinsam relativ zur Grundeinheit (44) der Spannaufnahme (4, 6) verschwenkbar sind.
  5. Streckbiegemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkeinheit (45) der Spannaufnahme (4, 6) mit einem Aktuator (50), insbesondere einem Hydraulikzylinder oder einem Pneumatikzylinder, gekoppelt ist mittels welchem die Schwenkeinheit (45) aktiv zur Grundeinheit (44) verdrehbar ist.
  6. Streckbiegemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkopf (5, 7) zur Aufnahme von Werkstücken (2) ausgebildet welche als Hohlprofil ausgeführt sind, wobei eine innere Klemmeinheit (66) ausgebildet ist, welche zum kraftschlüssigen Klemmen einer Innenseite (11) der Werkstücke (2) dient und wobei eine äußere Klemmeinheit (67) ausgebildet ist, welche zum kraftschlüssigen Klemmen einer Außenseite (12) der Werkstücke (2) dient.
  7. Streckbiegemaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Klemmeinheit (66) einen ersten Klemmfinger (69) und einen zweiten Klemmfinger (70) aufweist, welche mit deren nach außen gerichteter Anlagefläche (71, 72) zur Anlage an einer Innenseite (11) des Werkstückes (2) vorgesehen sind und dass zwischen den beiden Klemmfingern (69, 70) ein Keilelement (73) angeordnet ist, wobei durch Verschiebung des Keilelementes (73), mittels einem Verstellmittel (76), der Abstand (75) zwischen den beiden Anlageflächen (71, 72) der Klemmfinger (69, 70) einstellbar ist.
  8. Streckbiegemaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Klemmeinheit (67) einen ersten Klemmfinger (77) und einen zweiten Klemmfinger (78) aufweist, welche mit deren nach innen gerichteter Anlagefläche (79, 80) zur Anlage an einer Außenseite (12) des Werkstückes (2) vorgesehen sind und dass außerhalb der beiden Klemmfinger (77, 78) jeweils ein Keilelement (83) angeordnet ist, wobei durch axiale Verschiebung der Keilelemente (83), mittels einem Verstellmittel (82), der Abstand (81) zwischen den beiden Anlageflächen (79, 80) der Klemmfinger (77) einstellbar ist.
  9. Streckbiegemaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Klemmfingern (77, 78) ein Federelement (84) angeordnet ist, mittels welchem auf beide Klemmfinger (77, 78) eine Rückstellkraft ausgeübt ist.
  10. Streckbiegemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste Spannkopf (5) als auch der zweite Spannkopf (7) eine Druckfeder (68) aufweisen, mittels welcher das Werkstück (2) vor dem Schließen der Spannköpfe (5, 7) zentral zwischen den beiden Spannköpfen (5, 7) anordenbar ist.
  11. Streckbiegemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Maschinenrahmen (3) eine erste Stützauflage (25) ausgebildet ist, an welcher das unverformte Werkstück (2) auflegbar ist, wobei die erste Stützauflage (25) in vertikaler Richtung (27) verschiebbar ist und dass am Maschinenrahmen (3) eine zweite Stützauflage (28) ausgebildet ist, an welcher das verformte Werkstück (2) auflegbar ist, wobei die zweite Stützauflage (28) in vertikaler Richtung (27) verschiebbar ist.
  12. Streckbiegemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstempel (15) einen oberen Druckstempelteil (36) und einen unteren Druckstempelteil (37) aufweist, wobei die beiden Druckstempelteile (36, 37) eine Einlagenut (38) mit einem Nutgrund (39) und zwei einander zugerichteten Nutwänden (40, 41), welche jeweils an einem Druckstempelteil (36, 37) ausgebildet sind, ausformen und wobei das Werkstück (2) in der Einlagenut (38) aufnehmbar ist und wobei die beiden Druckstempelteile (36, 37) mittels einem Stellmittel (43) in deren Abstand (42) relativ zueinander verstellbar sind, sodass die beiden Nutwände (40, 41) aufeinander zubewegbar sind.
  13. Streckbiegemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spannaufnahmen (4, 6) eine Grobverstellung (17) aufweisen mittels welcher der Abstand (10) der Spannaufnahmen (4, 6) zueinander grob auf die Werkstücklänge (2) einstellbar ist.
  14. Streckbiegemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkopf (5, 7) der Spannaufnahme (4, 6) zwischen 50mm und 1.000mm, insbesondere zwischen 100mm und 500mm, bevorzugt zwischen 150mm und 250mm relativ zur Motorhalterung (52) verstellbar ist.
  15. Streckbiegemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstempel (15) der Druckvorrichtung (14) zwischen 50mm und 2.000mm, insbesondere zwischen 100mm und 1.000mm, bevorzugt zwischen 200mm und 300mm relativ zur Motorhalterung (52) verstellbar ist.
  16. Verfahren zum Verformen eines Werkstückes (2) unter Verwendung einer Streckbiegemaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dass das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:
    - Einlegen eines Werkstückes (2) in die Streckbiegemaschine (1);
    - Aufeinanderzubewegen der beiden Spannköpfe (5, 7), bis das Werkstück (2) an der ersten Seite (8) im ersten Spannkopf (5) und an der zweiten Seite (9) im zweiten Spannkopf (7) gespannt werden kann;
    - Spannen des Werkstückes (2) in den beiden Spannköpfen (5, 7);
    - Aufbringen einer Zugkraft in Zugrichtung (13) auf das Werkstück (2) mittels den beiden Spannköpfen (5, 7);
    - Verfahren des Druckstempels (15) der Druckvorrichtung (14) quer zur Zugrichtung (13) und dadurch Verformen des Werkstückes (2);
    - Während dem Verfahren des Druckstempels (15) gleichzeitiges Verfahren der beiden Spannköpfe (5, 7), sodass die Verformung des Werkstückes (2) ausgeglichen wird;
    - Öffnen der Spannköpfe (5, 7) nach dem Beenden des Verformvorganges;
    - Voneinanderwegbewegen der beiden Spannköpfe (5, 7) und dadurch freigeben des Werkstückes (2);
    - Herausnehmen des Werkstückes (2) aus der Streckbiegemaschine (1),
    dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spannaufnahmen (4, 6) jeweils einen Elektromotor (61, 62), insbesondere einen Servomotor, zum Verstellen des Spannkopfes (5, 7) und somit zum Aufbringen einer Zugkraft auf das Werkstück (2) umfassen.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels den beiden Spannköpfen (5, 7) auf das Werkstück (2) aufgebrachte Zugkraft derart gewählt wird, dass das Werkstück (2) zwischen 5% und 100%, insbesondere zwischen 20% und 95%, bevorzugt zwischen 70% und 80% der Streckgrenze des Werkstückes (2) beansprucht wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die notwendige Zugkraft durch Hinterlegung der Werkstückgeometrie (2) und der Festigkeitseigenschaften des Werkstückes (2) berechnet wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächlich am Werkstück (2) anliegende Zugkraft durch Messen des Motorstromes und somit Bestimmung des Drehmomentes der Elektromotoren (61, 62) der Spannaufnahme (4, 6) ermittelt wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren der beiden Spannköpfe (5, 7) während des Verformvorganges synchron erfolgt, wobei durch aktive Streckenregelung das Zentrum (19) des Werkstückes (2) im Zentrum (18) des Druckstempels (15) gehalten wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass während des Verformvorganges die Schwenkeinheit (45) der Spannaufnahme (4, 6) relativ zur Grundeinheit (44) der Spannaufnahme (4, 6) frei verschwenkbar ist und vom Werkstück (2) verschwenkt wird.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Beenden des Verformvorganges und dem Voneinanderwegbewegen der beiden Spannköpfe (5, 7), die Schwenkeinheit (45) der Spannaufnahme (4, 6) mittels dem Aktuator (50) der Spannaufnahme (4, 6) in eine Aufnahmestellung zurückgeschwenkt wird.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einlegen des Werkstückes (2) in die Streckbiegemaschine (1) die erste Stützauflage (25) in vertikaler Richtung (27) nach oben gefahren wird und nach dem Klemmen des Werkstückes (2) in den Spannköpfen (5, 7) die erste Stützauflage (25) nach unten gefahren wird.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Beenden des Verformvorganges und vor dem Öffnen der Spannköpfe (5, 7) die zweite Stützauflage (28) in vertikaler Richtung (27) nach oben gefahren wird und zur Aufnahme des Werkstückes (2) dient.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Druckstempelteil (36) und der untere Druckstempelteil (37) nach dem Beenden des Verformvorganges aufeinander zubewegt werden, um etwaige Ausbeulungen im Werkstück (2) eindrücken zu können.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Druckstempelteil (36) und der untere Druckstempelteil (37) während dem Verformvorgang in einer aufeinander zubewegten Klemmstellung gehalten werden und nach dem Beenden des Verformvorganges voneinander distanziert werden, um das Werkstück (2) freizugeben.
  27. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass vor Start des Verformvorganges ein Kern (89) in den Hohlraum eines insbesondere als Hohlprofil ausgebildeten Werkstückes (2) eingelegt wird.
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