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Die Erfindung bezieht sich auf eine Biegemaschine für ein stabförmiges Werkstück aus Volloder Rohrmaterial, die aufweist: ein Grundgestell, einen an einem Ende des Grundgestells angeordneten Biegekopf zum Ausformen von Biegungen im Werkstück, die jeweils in einer Biegeebene liegen, eine dem Biegekopf vorgeordnete Werkstückführung, durch die das Werkstück entlang einer Vorschubachse in den Biegekopf vorgeschoben wird, um eine zu biegende Stelle im Biegekopf zu platzieren, und die das Werkstück während einer Biegetätigkeit des Biegekopfes abstützt, und eine der Werkstückführung auf der Vorschubachse vorgeordnete Zange aufweist, die auf dem Grundgestell befestigt ist und das Werkstück hält und entlang der Vorschubachse vorschiebt.
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Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Biegeverfahren für ein stabförmiges Werkstück aus Voll- oder Rohrmaterial, bei dem mit einem an einem Ende eines Grundgestells angeordneten Biegekopf Biegungen im Werkstück, die jeweils in einer Biegeebene liegen, ausgeformt werden, wobei das Werkstück mit einer dem Biegekopf vorgeordneten Werkstückführung entlang einer Vorschubachse in den Biegekopf vorgeschoben, um eine zu biegende Stelle im Biegekopf zu platzieren, und das Werkstück während einer Biegetätigkeit des Biegekopfes abgestützt wird, und das Werkstück mit einer der Werkstückführung auf der Vorschubachse vorgeordnete Zange, die auf dem Grundgestell befestigt ist, das Werkstück gehalten und entlang der Vorschubachse vorgeschoben wird.
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Eine solche Biegemaschine und Biegeverfahren sind aus der
EP 1849536 A1 bekannt. Sie dienen dazu einen Draht an verschiedenen Stellen zu biegen, wobei die Biegungen in verschiedenen Biegeebenen liegen können. Der Draht wird mit einer Doppelzange gehalten. Um die Biegeebene einstellen zu können, beispielsweise von einer ersten Biegung in einer ersten Biegeebene die Einstellung für eine zweite Biegung in einer zweiten Biegenebene vorzunehmen, ist. Die Doppelzange wird an einem Arm gehalten, der um die Vorschubachse rotierbar ist, so dass durch diese Rotation die Zange mit dem Draht rotiert und die Biegeebene eingestellt werden kann. Für diese Rotation des Drahts weist die dem Biegekopf vorgeordnete Werkzeugführung ein gewisses Spiel auf, so dass der Draht in der Führung um seine Längsachse rotieren kann. Dadurch können auch lange Werkstücke bearbeitet werden, die ohne diese Abstützung während der Rotation problematisch sind, wenn bereits gebogene Abschnitte ausgeformt sind, da deren Gewicht dann als Hebel wirkt und das Werkstück in der nicht mehr geschlossenen Werkstückführung bewegt und gegebenenfalls sogar verformt oder beschädigt.
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Eine bautechnisch etwas aufwendigere Biegemaschine ist aus der
WO 2022/234608 A1 bekannt, bei der die Zange an einem mehrgelenkigen Arm befestigt ist, um die gesamte Zange, die am Arm gehalten ist, um ihr Greifzentrum, in dem das Werkstück gehalten ist, rotieren zu können.
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Sowohl die gattungsbildende
EP 1849536 A1 als auch die
WO 2022/234608 A1 können beim Rotieren des Werkstücks dieses vor dem Biegekopf während der Rotation nur dann optimal abstützen, wenn Rundmaterial verarbeitet wird.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte und insbesondere universeller einsetzbarere Werkstückhalterung bei einer Biegemaschine bzw. einem Biegeverfahren zu schaffen.
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Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert; die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen.
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Die konstruktiven Merkmale der Biegemaschine bzw. die Ausgestaltung des Biegeverfahrens gemäß den unabhängigen Ansprüchen lösen die genannte Aufgabe. Soweit nachfolgend Ausführungsformen und/oder Vorteile anhand der Biegemaschine geschildert werden, gilt diese Beschreibung gleichermaßen und insbesondere auch hinsichtlich der erreichbaren Vorzüge und der verwendeten Maßnahmen für das Biegeverfahren. Dies gilt analog auch umgekehrt für Aspekte, die anhand des Biegeverfahrens beschrieben werden.
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Die Biegemaschine für ein stabförmiges Werkstück aus Voll- oder Rohrmaterial, insbesondere mit nicht-rundem, z.B. rechteckigem Außenquerschnitt, weist i.d.R. ein ein- oder mehrteiliges Grundgestell auf, an dessen einen Ende ein Biegekopf zum Ausformen von Biegungen angeordnet ist. Diese Biegungen liegen jeweils in einer Biegeebene, die üblicherweise bei der Bearbeitung eines Werkstücks verstellt werden muss, um Biegungen in verschiedenen Biegeebenen ausführen zu können. Dem Biegekopf vorgeordnet ist eine Werkstückführung. Der Begriff "vorgeordnet" bezieht sich dabei auf die Richtung der Zuführung des Werkstücks zwischen den einzelnen Biegungen. Durch die Werkstückführung hindurch wird das Werkstück entlang einer Vorschubachse in den Biegekopf vorgeschoben, um eine zu biegende Stelle im Biegekopf passend zu platzieren. Die Werkstückführung stützt das Werkstück während des Vorschiebens und optional auch während einer Biegetätigkeit des Biegekopfs ab. Der Werkstückführung auf der Vorschubachse vorgeordnet ist eine Zange, die das Werkstück hält. Sie schiebt das Werkstück entlang der Vorschubachse vor und durch die Werkstückführung. Die Werkstückführung und die Zange sind auf einem Tragarm angebracht, der seinerseits am Grundgestell um die Vorschubachse rotierbar befestigt ist, so dass die Zange und die Werkzeugführung über den Tragarm auch auf dem Grundgestell befestigt sind. Dadurch rotiert der Tragarm die Zange und die Werkstückführung gemeinsam um die Vorschubachse, wenn die Biegeebene eingestellt wird, was sich als äußerst vorteilhaft erweist (s.u.).
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Analog ist ein Biegeverfahren für ein stabförmiges Werkstück aus Voll- oder Rohrmaterial, insbesondere mit nicht-rundem, z.B. rechteckigem Außenquerschnitt, vorgesehen, bei dem mit einem z.B. am Grundgestell angeordneten Biegekopf Biegungen im Werkstück ausgeformt werden, die jeweils in einer Biegeebene liegen. Das Werkstück wird mit einer dem Biegekopf vorgeordneten Werkstückführung entlang einer Vorschubachse in den Biegekopf vorgeschoben, um die nächste zu biegende Stelle im Biegekopf zu platzieren. Während der Biegetätigkeit des Biegekopfs stützt die Werkstückführung optional auch das das Werkstück ab. Eine Zange schiebt das Werkstück entlang der Vorschubachse vor. Sie ist der Werkstückführung auf der Vorschubachse vorgeordnet. Die Werkstückführung und die Zange werden von einem Tragarm, der am Grundgestell um die Vorschubachse rotierbar befestigt ist, getragen. Durch Rotation des Tragarms werden Werkstückführung und Zange gemeinsam um die Vorschubachse rotiert, um die Biegeebene einzustellen. Diese Ausgestaltung bringt es mit sich, dass die Rotationsmechanik des Tragarms so ausgebildet ist, dass seine Rotation um eine Rotationsachse erfolgt, die durch das Greifzentrum der Zange und ein Stabilisierungszentrum der Werkstückführung festgelegt ist. Der Tragarm wird also so rotiert, dass er um die Vorschubachse rotiert.
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Die Verwendung des Tragarms hat sowohl für die Biegemaschine als auch für das Biegeverfahren den Vorteil, dass während der Rotation die Zange und die Werkstückführung geschlossen bleiben und dies unabhängig vom Außenquerschnitt des Werkstücks. Bei der Rotation ist damit das Werkstück sowohl in der Werkstückführung als auch in Zange perfekt und an mehreren in Vorschubrichtung beabstandeten Stellen abgestützt. Für die Abstützung an mehreren Stellen während des Rotierens ist keine Doppelzange mehr zwingend nötig und auch nicht-rundes Material kann bearbeitet werden, da das Material nicht mehr in einer Zange rotiert, sondern mit dem Tragarm und der Zange. Die Biegemaschine weist eine entsprechende Steuereinrichtung auf, die zum Rotieren die Zange und die Werkstückführung geschlossen hält und einen den Tragarm antreibenden Antrieb zur Rotation des Tragarms ansteuert. Weiter besteht keine Einschränkung mehr auf runde Querschnitte, da sich das Werkstück nicht mehr in der Werkstückführung drehen muss, denn diese rotiert nun mit dem Werkstück synchron. Darüber hinaus ist die Bearbeitungsdauer verkürzt, da zum Rotieren kein Öffnen und nachfolgendes Schließen der Klemmung in der Werkstückführung mehr nötig ist. Die Verwendung des Tragarms, der sowohl die Zange als auch die Werkstückführung trägt, erlaubt es auf überraschend einfache Weise, die Biegeebene einzustellen und dennoch während der Rotation das Werkstück optimal zu halten. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Werkstück mit Biegungen zu versehen ist, die einen besonders großen Hebel beim Rotieren zur Folge hätten. Dies ist beispielsweise bei sehr langen Werkstücken der Fall.
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Die Verwendung des Tragarms hat darüber hinaus den Vorteil, dass es möglich ist, diesen Tragarm an einem ausfahrbaren oder ausrotierbaren Hilfsarm anzubringen, der vor der Rotation des Werkstücks ausgefahren oder ausgeschwenkt wird. Auf diese Weise kann insbesondere bei sehr langen Werkstücken der nötige Manövrierfreiraum geschaffen werden, um das bereits an einem Abschnitt gebogene und möglicherweise seitlich weitaustragende Werkstück zum Einstellen der Biegeebene für die nächste Biegung rotieren zu können. Ein derartiger Hilfsarm ist beispielsweise aus der
EP 1849536 A1 bekannt, wurde dort aber eingesetzt, um ein Werkstück aus einer Zufuhreinrichtung aufnehmen und während des Biegens abstützen zu können.
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Bevorzugt weist der Tragarm einen Zangenantrieb auf, der die Zange längs des Tragarms und relativ zur Werkstückführung verschiebt, um das Werkstück entlang der Vorschubachse vorzuschieben. Der Zangenantrieb kann z.B. einen die Zange tragenden Schlitten aufweisen, der längs des Tragarms verfahrbar ist. In Ausführungsformen wird der Schlitten von einer Spindel, insbesondere einem Kugelgewindetrieb bewegt, die bzw. der auf dem Tragarm installiert ist. Während des Vorschiebens kann die Werkstückführung entsprechend geöffnet sein/werden oder sie kann geeignetes Spiel für die Vorschubbewegung aufweisen, so dass das Werkstück durch die Werkstückführung in Vorschubrichtung vorgeschoben werden kann.
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Um einen größeren Vorschubweg zu realisieren ist es bevorzugt, alternativ oder zusätzlich den Tragarm am Grundgestell über einen Fahrwagen anzubringen, der auf dem Grundgestell verfahrbar ist. Diese Verfahrung erfolgt üblicherweise längs der Vorschubrichtung, so dass der Fahrwagen eine Struktur bereitstellt, mit der das Werkstück in der Vorschubrichtung verschoben werden kann.
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Um das Werkstück in die Zange aufzunehmen, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die einzeln oder kombiniert zum Einsatz kommen können. So ist es möglich den Tragarm auf einer Schwinge oder einem Führungswagen zu befestigen, so dass er quer zur Vorschubachse bewegbar ist. Eine andere Option besteht darin, den Tragarm an einem Schwenkgelenk zu befestigen, so dass er aus der Vorschubachse schwenkbar ist und/oder senkrecht zur Vorschubachse rotiert werden kann. Er gelangt somit jeweils in eine Stellung, in der ein neues Werkstück in die Zange aufgenommen werden kann und zur Bearbeitung bereitgestellt werden kann.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Von den Figuren zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische schematische Übersichtsdarstellung einer Biegemaschine,
- Fig. 2
- eine Ausschnittsvergrößerung der Biegemaschine der Fig. 1,
- Fig. 3 und 4
- Darstellungen ähnlich der Fig. 1 und 2, wobei jedoch ein Tragarm der Biegemaschine in eine andere Rotationsstellung gebracht ist,
- Fig. 5 und 6
- vergrößerte Darstellungen einer Werkstückzange sowie einer Werkstückführung der Biegemaschine der Fig. 1 mit unterschiedlichen Stellungen der Werkzeugzange,
- Fig. 7
- eine Schemadarstellung zweier kooperierender Biegemaschinen gemäß Fig. 1,
- Fig. 8 und 9
- abgewandelte Ausführungsformen der Biegemaschine der Fig. 1.
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Fig. 1 zeigt eine Biegemaschine 2, die einen Biegekopf 4 aufweist, um ein längliches Werkstück 6, im Ausführungsbeispiel Vollmaterial mit einem nicht-runden, hier rechteckigen Querschnitt, zu biegen, wie es exemplarisch in allen Ausführungsformen vorgesehen ist. Hier wird eine Stromschiene gebogen. Das Werkstück 6 wird in einer Zange 8 gehalten und durch eine Werkstückführung 10 zum Biegekopf 4 vorgeschoben, die nachfolgend auch als Führung bezeichnet wird. Die Führung 10 ist dem Biegekopf 4 vorgelagert, führt die Stromschiene während des Vorschiebens entlang der Vorschubachse zum Biegekopf und stabilisiert das Werkstück, wenn der Biegekopf 4 das Werkstück biegt. Die Führung 10 führt das Werkstück, wenn es noch nicht mit dem Biegekopf im Eingriff ist - beispielsweise, wenn das Werkstück nach dem Umsetzen vom Biegekopf wieder sicher in das Biegewerkzeug eingeführt werden soll oder wenn ein Werkstück nach vorne geschoben werden soll, während der Biegekopf nach unten gefahren ist.
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Führung 10 und Zange 8 sind auf einem Tragarm 12 befestigt, der um eine Achse rotierbar ist, welche durch das längs erstreckte Werkstück 6 in der Zange 8 und der Führung 10 definiert ist. Die Zange 8 ist mittels eines Schlittens über eine Kugelgewindespindel 14 längs des Tragarms 12 verschiebbar. Diese Verschiebung ist durch einen Doppelpfeil angedeutet, wie auch die Rotation des Tragarms 12 durch einen entsprechenden Doppelpfeil angedeutet ist. Der Tragarm 12 ist für diese Rotation in einer Drehhalterung 16 gehalten und besonders bevorzugt so ausgestaltet, dass er sich nur unterhalb (in der in Fig. 1 und 2 dargestellten Stellung) des in der Zange 8 gehaltenen Werkstücks 6 befindet. Die Bedeutung dieser Ausgestaltung wird nachfolgend anhand der Fig. 5, 8 und 9 deutlich, denn sie erlaubt es, dass das sich zwischen Zange 8 und Drehhalterung 16 erstreckende Werkstück 6 nicht nur gerade sein muss, wie in Fig. 1 bis 4 dargestellt, sondern auch in diesem Abschnitt Biegungen haben kann, für die der Tragarm 12 den (bezogen auf Fig. 1 und 2) oberen Halbraum frei lässt.
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Für die Rotation des Tragarms 12 um die Längsachse des Werkstücks 6, welche zugleich auch die Vorschubachse ist, entlang der die Zange 8 das Werkstück 6 auf den Biegekopf 4 vorschiebt, ist ein Drehantrieb 18 vorgesehen, welcher den Tragarm 12 in der Drehhalterung 16 um die genannte Achse rotiert.
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Der Tragarm 12 mit Zange 8 und Führung 10 ist auf einem Gestell 20 angeordnet, an dessen Ende sich der Biegekopf 4 befindet. Auf dem Gestell 20 ist der Tragarm 12 auf einem Führungswagen 22 befestigt, der über Schienen 24 längs des Gestells 20 verfahrbar ist. Der Tragarm 12 ist über die Drehhalterung 16 an einem Hilfsarm 26 befestigt, der eine zweiachsige Verstellung erlaubt, da er am Führungswagen 22 um eine Achse (nicht bezeichnet) verschwenkbar ist. Auf diese Weise kann der Tragarm 12 quer zur Vorschubachse (Längsachse des Werkstücks 6 in Fig. 1, 2) bewegt werden.
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Der Biegekopf 4 kann gegenüber einem Tisch 28 abgesenkt werden, um das Werkstück 6 besser durch Rotation des Tragarms 12 in unterschiedliche Orientierungen, entsprechend den gewünschten Biegeebenen bringen zu können. Es kann auch der Tisch 28 abgesenkt werden, beispielsweise um auf einer tieferen Ebene abzustützen, wenn das Werkstück 6 bereits mind. eine Biegung hat. Ein Biegekopfantrieb 30 ist dazu geeignet ausgestaltet.
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Die Biegemaschine 2 weist im Übrigen noch ein Steuergerät 32 umfassend einen Prozessor auf, der den Betrieb der Biegemaschine 2 steuert und insbesondere die Antriebe 18 und 30 sowie 14 ansteuert.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen die Biegemaschine der Fig. 1. Allerdings ist nun der Tragarm 12 gegenüber der Darstellung der Fig. 1 um 90° gegen den Uhrzeigersinn rotiert worden.
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Wie zu sehen ist, rotiert der Tragarm 12 die Zange 8 und die Werkstückführung 10 synchron. Damit ist bei diesem Rotationsvorgang, der zum Einstellen einer neuen Biegeebene erforderlich ist, das Werkstück 6 sowohl in der Zange 8 als auch in der Führung 10 stabil gehalten, ohne dass einer dieser Elemente in sich rotierbare Abschnitte, insbesondere einen rotierbaren Greifabschnitt, aufweisen müsste, wie dies ansonsten für den dargestellten Fall eines nichtrotationssymmetrischen Querschnitts des Werkstücks 6 für die Führung 10 unerlässlich wäre.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Eigenschaft der Zange 8, die in Ausführungsformen vorteilhaft sein kann. Die Zange 8 weist zwei Greifabschnitte 34a, 34b auf, die entlang der Vorschubrichtung beabstandet sind. Sie hält auf diese Weise das Werkstück 6 an zwei in der Vorschubrichtung beabstandeten Abschnitten und legt damit bereits die Vorschubrichtung fest, d.h. auch ohne Mitwirkung der Führung 10. Die Führung 10 weist zwei Haltebacken 10a, 10b auf, die normalerweise um das Werkstück 6 geschlossen sind. Dies ist der Zustand der Fig. 6. Soll eine Biegung jedoch ausgeführt werden, für die die Zange sehr weit vorgeschoben werden muss, kann das Steuergerät 32 die Führung 10 öffnen und der in seinem Außenquerschnitt entsprechend schlank gestaltete vordere Greifabschnitt 34b kann durch die geöffnete Führung 10 hindurchgeschoben werden. Auf diese Weise kann die Zange 8 vom Antrieb 14 sehr weit nach vorne gestellt werden und es ist ohne Neueinlegen etc. möglich, gebogene Abschnitte bis nahe an das biegekopfseitige Ende der Zange 8 zu legen.
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Fig. 7 zeigt, wie zwei Biegemaschinen gemäß Fig. 1, nämlich die Biegemaschine 2 und eine weitere Biegemaschine 36, kooperieren können, um ein Werkstück zu biegen, das von einem Spulenvorrat in Form eines Coil 38 abgezogen und von einer Richteinrichtung 40 gerichtet wurde, so dass ein entsprechendes langerstrecktes Werkstück für die Verarbeitung bereitgestellt ist. Dieses Werkstück 6 weist ein vorderes Ende 6a und ein hinteres Ende 6b auf. Die Biegemaschine 2 biegt das hintere Ende 6b, die Biegemaschine 36 das vordere Ende 6a. Ein Transportroboter 42 fördert das endgültig gebogene Werkstück 6 ab. Die Übergabe des Werkstücks zwischen den Biegemaschinen 2 und 36 erfolgt durch entsprechenden Antrieb der Hilfsarme 12 und 26, die so geschwenkt bzw. gestellt werden, dass die Biegemaschine 36 das in der Biegemaschine 2 zuvor gebogene Werkstück mit ihrer Zange übernehmen kann.
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Die Fig. 8 und 9 zeigen alternative Ausgestaltungen, die eine Übergabe eines Werkstücks von einer Biegemaschine 2 an eine weitere Biegemaschine 2 erlauben. In der Darstellung der Fig. 8 befindet sich der Tragarm 12 nicht auf einem Wagen, sondern auf einem drehbaren Podest. Dies erlaubt es, ein am vorderen Ende 6a bereits gebogenes Werkstück von einer Biegemaschine zu übernehmen, so dass es nun am hinteren Ende 6b gebogen werden kann.
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Der gleiche Effekt kann erreicht werden, wenn der Tragarm 12 auf einem zweiachsig verschiebbaren Tisch gehalten ist, so dass eine Verschiebung in x- und y-Richtung möglich ist.