KR20090127932A - 프로파일 벤딩용 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 길이방향 축을 따라 앞뒤로 배치되는 두 개의 롤러 시스템들 A와 B를 구비하는, 튜브들 및 프로파일들과 같은, 길이방향 축을 가지는 로드형 부품들(2)의 평면 및 공간적인 벤딩 방법 및 장치에 관한 것으로, 상기 부품들은 상기 롤러 시스템 A에 의해 구동되고 상기 롤러 시스템 B에 삽입되며, 상기 로드형 부품들(2)은 상기 길이방향 축에 대해 횡방향으로 상기 롤러 시스템 B의 이동에 의해 벤딩된다. 상기 길이방향 축을 따라, 두 개의 롤러 시스템들 A와 B를 구비하는, 튜브 및 프로파일과 같은 그러한, 길이방향 축을 가지는 로드형 부품들(2)의 평면 및 공간적인 벤딩용 장치에 있어서의 공급은, 상기 롤러 시스템 A를 통해 성취될 수 있고, 상기 롤러 시스템들 A와 B는 서로에 대해 이동 가능한 방식으로 적어도 하나의 제1 평면 E1에 배치되며, 상기 롤러 시스템들 A와 B 중 적어도 하나는 길이방향 축을 중심으로 선회될 수 있다.

Description

프로파일 벤딩용 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR PROFILE BENDING}
본 발명은 청구항 1과 22의 전제부에 따른 장치에 의해 튜브 및 프로파일(profiles)과 같은 그러한 로드형 부품들(rod-shaped components)의 2차원 및 3차원 벤딩용 방법 및 장치에 관한 것이다.
현재, 튜브의 벤딩을 위해 사용되고 있는 기계는 특히 맨드렐 벤딩 머신(mandrel bending machines)이다 (프란쯔, 더블류.-디. : Maschinelles Rohrbiegen. Verfahren und Maschinen. VDI-Verlag, ISBN 3-18-400814-2, 1988). 이들 기계들로 튜브의 3D 벤딩을 수행하기 위해, 벤딩될 튜브는 튜브 횡단면을 트위스트 시킴으로써 회전되며, 이것에 의해 또 다른 벤딩 평면으로 이동되며, 여기서 벤딩이 계속된다. 한 벤딩 평면에서 또 다른 벤딩 평면으로의 이러한 변화로 인해 결국 3D 윤곽을 얻는다. 그러나 이것은 벤딩 공구에 의해 미리 정해진 일정한 반경만 가능하게 한다. 더욱이, 그러한 기계들로는, 프로파일을 벤딩할 때, 원형 횡단면을 갖는 튜브와 달리, 원하는 공구 횡단면이 벤딩 평면이 변화될 때 변하기 때문에 프로파일에서 3D 벤드(bends)를 제조하는 것이 불가능하다.
더욱이, 소위 "자유-성형기구"("free-formers")가 공지되어 있는데, 이것은 마찬가지로 튜브에 대해서만 이용되고 특별한 공구로서 맨드렐 벤딩 머신으로 종종 만들어진다(Rasi Maschinenbau GmbH .: Alles unter Kontrolle beim Rohrbiegen. Blech Rohre Profile, 09.2002., p. 40 ff). 이들 "자유-성형기구"는 롤 성형(roll forming)의 원리에 따라 작동하며, 튜브들은 평면에서 적어도 3개의 롤들 사이에서 안내된다. 벤딩 평면을 변화시키기 위해, 튜브는 롤들 사이에서 먼저 트위스트 되어야 한다. 여기서 다시, 튜브들의 원형 횡단면은 매우 유용하다. 이러한 원리를 사용하면, 이들이 벤딩 롤들 내에서 잼(jam)되기 때문에 비원형 프로파일을 공간적으로 구부리는 것은 불가능하다.
게다가, 슬라이딩 가이드(sliding guides)로 작업하는 자유-성형 벤딩 머신(free-form bending machines)은 최근 몇 년 동안 공지되어왔다(Neugebauer R.; Blau P.; Drossel W-G.: 3D-Freiformbiegen von Profilen. ZWG, 2001, 11-12.). 여기서, 튜브 또는 프로파일은 각기 서로에 관하여 옵셋되고 그 공정에서 프로파일을 구부리는 상응하는 가이드 부쉬(guide bushes)를 통해 가압된다. 여기서의 단점은 추가적이고, 강력한 푸셔(pusher)가 요구되고 발생된 큰 마찰력이 튜브 또는 프로파일의 표면을 손상시킬 수 있다는 것이다. 이러한 이유 때문에, 일반적으로, 윤활유가 이들 머신에서 이용되고 있고, 이것은 작업 후 작업물에서 힘들게 제거되어야 한다. 부가적인 단점은 끼워맞춤 부시(fitting bush)가 프로파일의 각 형태에 대해 제조될 필요가 있고, 이들 부시들(bushes)은 단위 면적당 높은 접촉 압력으로 인해 값비싼 세라믹 재료로 이루어진다는 것이다. 이들 자유 성형 벤딩 머신(free-form bending machines)에서, 상기 프로파일이 머신으로부터 나오는 공간적인 방향(spatial direction)은 항상 벤딩된 부품의 윤곽(contour)을 따른다. 이러한 이 유 때문에, 가이드 부시(guide bushes)의 복잡한 다축 운동 전달 이론(multi-axis kinematics)은 그 위치에서 벤딩된 부품의 공간적인 곡선을 정확히 재생하기 위해 필요하고, 이것은 그러한 자유 성형 벤딩 머신을 매우 복잡하고 값비싸게 한다. 부가적으로, 상기 머신의 출구에서 상기 공정 중 상기 프로파일을 측정하기를 원한다면(예를 들면, 제어를 목적으로), 이것은 3D 좌표를 기록할 수 있는 복잡한 센서 시스템을 필요로 할 것이다.
현재 사용되고 있는 모든 시스템들은 길이방향 축을 통해 상기 프로파일을 적극적으로 푸시하는 비교적 복잡한 푸셔(pusher)를 이용한다. 여기서, 상기 프로파일은 트러스트 부하(thrust load)에 의해 상기 프로파일의 뒤틀림이 유도되는 것을 방지하기 위해 비교적 정밀한 방식으로 안내되어야 한다. 이것은 더욱이 상기 푸셔가 작업될 수 있는 튜브와 프로파일의 전체 길이에 대해 제한을 가하기 때문에 불리하다.
그러므로 본 발명의 목적은 모든 원하는 로드-형상 부품(rod-shaped components)들이 2-차원적으로 또는 3-차원적으로 구부려질 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 특히, 원형 튜브에 부가하여, 이러한 방법 또는 장치는 또한 모든 원하는 프로파일들을 2-차원적으로 또는 3-차원적으로 구부리는 것을 가능하게 하며, 한편 튜브 또는 프로파일의 총 길이는 본 발명의 장치의 구성에 의해 제한되지 않는다.
본 발명의 이러한 목적은 상기 전제부의 특징과 결합하여 특허청구의 범위 제1항 및 제22항의 특징들로부터 명백해진다. 더욱이, 본 발명의 유익한 실시예들은 종속 청구항들로부터 명백해진다.
제1항에 따른 본 발명은 튜브와 프로파일과 같은 그러한 길이방향 축을 가지는 로드-형 부품들을 구부리기 위한 방법에 관한 것으로, 여기서 머신을 통한 튜브 또는 프로파일의 급송은 제1 롤러 시스템 A, 즉 운반 롤러(transport rollers)에 의한 마찰 결합에 의해 성취된다. 머신의 출구에는, 제2 롤러 시스템 B, 벤딩 롤러들이 배치된다. 상기 롤러 시스템 A를 구동장치로서 사용하면, 공지된 장치에서 자주 일어나는 바와 같은, 푸셔와 벤딩 부시(bending bushes) 사이의 부품의 기울어짐(canting) 또는 뒤틀림이 방지된다. 롤러 시스템 A에서 길이방향 축에 평행하게 급송함으로써, 성형 영역(forming zone)은 롤러 시스템 A와 B 사이에서 따로따로 고정된다. 전체 부품을 가로질러 인가된 압력과 성형에 있어서 연합된 변화(associated fluctuations) 사이의 상호 작용은 본 발명에 따른 방법에서 더 이상 일어날 수 없다.
롤러 시스템 A의 롤러들은 평면으로 배치될 수 있거나, 또는 이들은 튜브 또는 프로파일의 횡단면 주위에 분산 배치되어, 상기 횡단면을 부분적으로 또는 완전히 둘러쌀 수 있다. 힘의 인가는 부품들 위에 나란히 및/또는 교대로 놓여 지는 여러 롤러들을 통해 성취된다. 롤러들을 가로질러 균일하게 인가된 접촉 압력에 의해, 길이방향 축에 평행한 적어도 부분적으로 둘러싸는 홀드(hold)가 성취되어, 플라스틱 레인지(plastic range)의 아래에서 접촉 압력을 안전하게 유지한다.
마찰 급송을 강화하기 위해 튜브 또는 프로파일의 길이방향 축에 반드시 수직하게 작용하는 롤러들에 의해 튜브 또는 프로파일 상에 힘을 계속 가하는 것이 가능하다. 롤러들은 마찰 접촉을 최적화하는 코팅을 갖거나 및/또는 프로파일화 될 수 있다. 부품 표면 위로 탄성적으로 가압되는 롤러 프로파일들에 의해, 롤러 시스템 A의 지지력은 양호하게는 증대될 수 있다. 탄성 코팅을 통해, 접촉 압력은 더욱 균일하게 분배되고, 전단력들이 겹쳐질 경우에 롤러 시스템 A에서의 부품의 소성 변형은 양호한 방식으로 안전하게 방지된다. 그러한 코팅은 폴리머로 이루어질 수 있다. 특히 유익한 실시예에서, 이러한 코팅은 가황(vulcanisation)에 의해 인가된 탄성 중합체(elastomer)의 층으로 이루어진다. 제어된 방식으로 조정될 수 있는 접촉 압력과 함께 롤러 시스템 A를 사용하면, 벽 두께가 변하거나 또는 상이한 탄성의 다양한 재료들로부터 만들어진 부품들은 정해진 부분과 부품에 따라 지지력(holding force)이 조정되는 롤러 시스템 B로 공급될 수 있다. 롤러 시스템 A에서의 소성 변형은 이것에 의해 안전하게 방지되며, 성형 영역의 지역에서의 성형은 항상 같은 결과를 산출한다.
롤러 시스템 A에 의해 성취된 일정한 급송에 의해, 일정한 생산율로 벤딩된 부품들을 제공하는 것이 가능하다. 이러한 제조는 특히 바람직하게는 클록된(clocked) 연속한 생산 흐름으로 통합될 수 있다. 상기 롤러 드라이브 시스템에 의해, 어떠한 길이의 부품들이라도 일정한 비율로 공급될 수 있다.
머신의 출구에는 제2 롤러 시스템 B, 즉 벤딩 롤러들이 위치된다. 이 롤러 시스템 B는 튜브 또는 프로파일의 원주의 주위에 한 쌍의 방식으로 배열되는 롤러로 이루어진다. 전체 롤러 시스템 B는 독립적인 지지 시스템상에 배치되어 상기 롤러 시스템 A에 관하여 적어도 하나의 평면에서 이동할 수 있다. 튜브 또는 프로필의 벤딩은 서로에 관하여 롤러 시스템 A와 B의 위치를 변경함으로써 성취되며, 한편 튜브 또는 프로파일은 상기 롤러 시스템들을 통해 운반된다.
상기 시스템 B에서 마주보게 배열된 롤러 표면들에 의해, 가로지르는 힘은 양호하게는 상기 부품의 횡단면을 가로질러 균일하게 인가된다. 부품 표면상의 롤러들의, 이상적으로는 포인트 또는 횡단 라인의 형상으로 된, 작은 면적의 베어링(small-area bearing)은 상기 부품 위에서 상기 롤러 시스템 B의 접선 베어링(tangential bearing)을 보장한다. 더욱 큰 베어링 표면을 가지는 롤러들은 상기 부품 표면에 대해 접선 방향에 있는 그들의 베어링 표면의 방향(orientation)에서 상기 벤딩중 끝까지 따라가도록 만들어진다. 상기 롤러 시스템 A와 B 사이의 부품의 기울어짐은 이것에 의해 안전하게 방지된다.
하나의 축을 따른 상기 롤러 시스템 B의 기동성은 이미 2D 윤곽의 벤딩을 가능하게 한다. 평면, 예를 들면 S-형상의 윤곽은 고정된 롤러 시스템 A에 관하여 롤러 시스템 B의 적절한 위치설정에 의해 제조될 수 있다.
양호한 실시예에서, 로드형 부품들을 둘러싸는 롤러 시스템들은 조정가능한 기구들을 구비한다. 이것은 상이한 횡단면들을 가지는 튜브 또는 프로파일들의 작업을 가능하게 한다. 이러한 방식에서, 상기 롤러 시스템들은 예를 들면 길이방향 축에 대한 거리가 각각의 롤러에 대해 조정될 수 있는 롤러들에 의해 비정상적인 횡단면의 비대칭적으로 프로파일된 단면들을 가지는 부품들로 조정될 수 있다. 롤러 시스템들을 변경된 부품 횡단면으로 조정하면, 상기 로울들(rolls)의 교체에 시간을 들이지 않고 단면마다 직접 그러한 구조적인 단면들을 벤딩하는 것이 가능하다. 더욱이, 로울들의 접촉 압력은 이것에 의해 상기 롤러 시스템 A에서 마찰 운반을 보장하기 위해 조정될 수 있다. 상기 롤러 시스템 B의 롤러들은 베어링 표면들이 양호하게는 접선방향으로 안내되는 롤러들의 베어링 표면들을 따라 부가적으로 상기 부품의 슬라이딩을 용이하게 하는 낮은 마찰 계수로 조정된다.
다른 유익한 실시예에서, 상기 롤러 시스템 B의 롤러들은 마찬가지로 구동가능하다. 부품의 구동은 로드형 부품의 길이방향 축에 대해 각도 α에서 수행된다. 롤러 베어링 표면들에서의 마찰 접촉을 통해, 부가적인 인장 응력 또는 압축 응력은 상기 롤러 시스템 B의 전방 이동을 증가 또는 감소시킴으로써 상기 롤러 시스템들 사이의 성형 구역(forming zone)의 영역에서 겹쳐질 수 있다.
부가적으로 겹쳐진 응력들에 의해, 벤딩 작업중 이미 스프링-백(spring-back) 및 탄성 변형을 보상하는 것이 가능하다. 이러한 방식에서, 원하는 성형은 시간을 소모하는 재가공 작업 없이 한 번의 성형 공정만으로 얻어질 수 있다. 따라서 구부러짐 없이 부품 횡단면을 유지하는 동안, 성형하기에 정확한 방식으로 특히 프로파일된 부품들을 벤딩하는 것이 가능하다.
다른 양호한 실시예에서, 상기 롤러 시스템 B는 회전 각도 b를 통해 더 이상의 평면에서 선회 가능하며, 상기 더 이상의 평면은 제1 평면에 대해 직각으로 방향이 설정되어 있다. 롤러 시스템을 움직이면, 상기 회전 각도 β는 상기 롤러들의 베어링 표면들이 부품 표면에 대해 접선방향으로 안내되는 그러한 방식으로 변경된다. 부가적인 선회 작용에 의해, 상술한 보상을 성취하기 위해 성형 구역 상에서 비틀림 응력이 겹쳐질 수 있다.
다른 양호한 실시예에서, 상기 롤러 시스템 A 및/또는 B는 적절한 회전 기구들에 의해 프로파일의 길이방향 축을 중심으로 각각 선회 가능하다. 그 때문에 벤딩 공정 중 프로파일의 길이방향 축을 중심으로 벤딩 평면을 선회하는 것이 가능하고, 이것에 의해 제3 평면이 조작되어 3D-곡면 부품들이 생산될 수 있다. 따라서, 상기 롤러 시스템들이 충분히 선회 가능하다면, 어떠한 가능한 공간적인 곡면들도 생산될 수 있다. 이 실시예에서, 이것은 두 개의 피동 축(driven axles)만 사용하여 모든 세 개의 공간적인 방향들에서 벤드(bends)를 생산하는 것이 가능하다는 것을 의미한다. 상기 제1축은 상기 머신의 출구에서 상기 롤러 시스템을 움직이며 따라서 상기 프로파일에서 상기 벤드를 생성한다. 상기 제2축은 상기 롤러 시스템들 A와 B를 선회함으로써 벤딩 평면들의 변경을 허용하며, 이것에 의해 3D 윤곽의 벤딩을 허용한다. 이것은 동시에 움직일 필요가 있는 많은 축들로 인해 훨씬 더 복잡한 당해 기술 분야의 자유 성형기들(free formers)과 비교하여 유리하다. 서로에 대해 상기 롤러 시스템들을 선회시킴으로써, 상술한 보상을 성취하기 위해 성형 작업 중 부가적인 비틀림 응력이 겹쳐질 수 있다.
상술한 자유 성형 벤딩 머신들에 비해 상기 프로파일들은 항상 상기 머신에 대해 하나의 평면에서만 상기 롤러 시스템으로부터 나타난다는 것이 이 장치의 장점이다. 그러므로 상기 공정 중 상기 프로파일을 측정하기 위해, 2D-좌표만을 기록하는 비교적 단순한 시스템들이면 충분하다. 마지막 롤러 쌍의 위치가 기록되면, 여기서 상기 시스템으로부터 상기 프로파일이 접선방향으로 나타나는 것이 보장될 경우, 이것은 완전한 윤곽을 기록하기 위해 새로 생긴 프로파일(emerging profile)의 1D 측정을 행하는 것만으로도 충분할 것이다.
다른 유익한 실시예에서, 상기 기록된 데이터는 상기 머신의 제어 유닛으로 복귀되고 따라서 더욱 정밀한 윤곽에 관하여 반제품의 벤딩 작용에서 변동폭을 보상하는 제어된 공정을 가능하게 한다. 본 발명에 따라서, 상기 머신 축들의 설정된 값과 벤딩의 결과 사이의 특성 관계가 데이터베이스에 저장되어 작동 중 상기 제어 프로그램에 의해 고려되는 경우에 특히 유익하다. 프로파일 벤딩 공정의 폐루프 제어(closed-loop control)에 대한 상기 머신 축들의 상기 설정된 값들 사이의 관계의 상응한 원리는 에스. 차티의 논문 (S. Chatti "Optimierung der Fertigungsgenauigkeit beim Profilbiegen" Dr. Ing. dissertation Universitat Dortmund, Shaker Verlag Aachen 1998) 에서 설명되어 있다.
다른 유익한 실시예에서, 비틀림 모멘트는 본 발명에 따른 장치에서 상기 롤러 시스템 A와 상기 롤러 시스템 B 사이의 벤딩 구역에서 도입된다. 이것에 의해, 예를 들면 벤딩 력(bending forces)을 감소시키거나, 또는 비대칭 프로파일 횡단면의 경우에, 비틀림 응력의 중첩을 통한 원치않는 비틀림을 방해하는 것이 가능하다. 이러한 방식에서, 특히 프로파일된 부품들과 함께 형성하기 위해 형상에 맞는 성형을 성취하는 것이 가능하다. 이것을 위해, 상기 프로파일의 길이방향 축을 중심으로 한 상기 머신의 회전 축은 방출 롤러 시스템에서 그리고 다른 롤러 시스템들에서 상술한 각도로 설정된다. 이것은 전자식 또는 유압식 제어 일 수 있는 상기 구동축의 수동 또는 NC 제어에 의해, 상기 머신의 모든 가동 축들과 함께 수행될 수 있다.
다른 유익한 실시예에서, 맨드렐 시스템은 상기 공정의 성형 구역에서, 맨드렐 시스템이 맨드렐, 예를 들면 관절식 맨드렐 형태(articulated mandrel-type)로 이루어진 맨드렐을 지지하는 반제품으로서 상기 프로파일이 상기 공정으로 도입되는 상기 장치의 후방 부분에서 장착되고, 이것에 의해 예를 들면 중공 프로파일에서 일어날 수 있는 횡단면 변형의 발생을 감소시킨다.
도1은 평면에서 벤딩 중 클램프된 프로파일과 함께, 상기 롤러 시스템 B의 확대도를 갖는 상기 장치의 전체 도면을 도시한다.
도2는 두 개의 롤러 시스템들 A와 B의 조립체 그룹들이 표시되어 있는 벤딩 장치의 길이방향 단면을 도시한다.
도3은 한 평면에서 벤딩 중의 상기 장치의 정면도를 도시한다.
도4는 한 평면에서 벤딩 중의 상기 장치의 평면도를 도시한다.
도5는 벤딩 방향의 변경이 동시에 일어나는 상기 롤러 시스템들 A 와 B를 선회시킴으로써 벤딩 평면의 변경 중의 벤딩 장치의 전체 도면을 도시한다.
도6은 벤딩 평면의 변경과 방향의 변경을 도시하는 정면도이다.
도7은 접촉식 윤곽 센서를 구비하는 장치의 정면도이다.
도8은 벤딩 공정의 폐루프 제어(closed-loop control)를 위한 기본 구조를 도시하는 도면이다.
도9는 플라잉 컷오프(flying cut-off)를 위한 절단공구 연장부를 구비하는 본 발명에 따른 벤딩 장치를 도시하는 도면이다.
<도면의 참조 부호에 대한 설명>
1 : 롤러 쌍들
2 : 프로파일 시스템
3 : 롤러 시스템
3a, 3b, 3c, 3d : 벤딩 롤러
4 : 케이싱
5 : 링
6 : 샤프트 스터브
7 : 베어링 케이스
8 : 베어링 케이스
9 : 유압 실린더
10 : 슬라이딩 캐리지
11 : 선형 축
12 : 윤곽 센서
13 : 공정 제어 컴퓨터
14 : 벤딩 모멘트 전달 장치
15 : 비틀림 모멘트 전달 장치
16 : 절단 나이프
17 : 절단 실린더
이하에서, 본 발명은 여러 실시예의 실례들을 참조하여 더욱 상세히 예시될 것이다.
도1은 본 발명의 실시예의 실례를 도시한다. 이 도면에서, 세 개의 프로파일된 롤러 쌍들(1)은 상기 프로파일(2)의 축 구동을 위해 교대로 배열된다. 이들 롤러 쌍들은 롤러 쌍들을 조정 및 가압하기 위한 기구와 모든 롤러들에 대한 대응한 구동이 통합되는 케이싱(4) 위에 배열된다. 케이싱(4) 위에는 베어링 케이스(7, 8)에서 전체 케이싱의 회전을 가능하게 하는 샤프트 스터브(shaft stub)(6)와 링(5)이 장착된다. 이러한 회전 운동은 본 실시예에서 유압 실린더(9)에 의해 초래되고, 이것은 이 경우에 총 90도까지 회전을 허용한다: 그러나 완전한 360도 회전을 가능하게 하는 (전기 또는 유압식의) 회전 구동도 마찬가지로 생각할 수 있다. 이러한 회전 운동과 완전히 둘러싸인 프로파일에 의해, 상기 프로파일은 벤딩 공정 중 길이방향 축을 중심으로 회전될 수 있다.
상기 머신의 출구에 위치된 롤러 시스템(3)은 다이(die)처럼 구성되어 벤딩 롤러(3a, 3b, 3c, 3d)에 의해 네 개의 측면들 상에서 프로파일 횡단면을 둘러싼다. 프로파일 형태가 변경되면, 상기 롤러 시스템은 부가적으로 각각의 프로파일 형태로 반경 방향으로 조정될 수 있다. 이 실시예에서, 이러한 시스템은 또한 벤딩될 프로파일의 길이방향 축을 중심으로 회전을 수행할 수 있고, 이것은 마찬가지로 구동된다. 이것에 의해 벤딩 평면의 변경에 부가하여, 상기 공정에 대한 비틀림 모멘트를 도입하는 것을 가능하게 하며, 이것은 상술한 장점들을 제공한다. 프로파일의 길이방향 축에 수직한 부가적인 회전 축은 상기 롤러 조립체가 벤딩 반경에서의 변경이 일어날 때 접선방향으로 움직이는 것을 보장하도록 요구된다. 벤딩 반경의 형성은 길이방향 축(11)을 따라 슬라이딩 캐리지(10)를 움직임으로써 성취되며, 이 캐리지는 그의 상대적인 위치를 통해 벤딩 반경을 산출한다.
도2는 본 발명의 실시예의 실례의 단면도이다. 운반 롤러(1)를 구비하는 조립체 그룹은 여기서 A로 표시되고, 벤딩 롤러(3a, 3b, 3c, 3d)를 구비하는 완전한 조립체 그룹은 B로 표시되어 있다.
도3은 도2의 절단 라인이 표시된 장치의 정면도로서, 벤딩 롤러들(3a, 3b, 3c, 3d)을 구비하는 장치의 도면이다. 도4는 반경 R1과 각도 α를 가지는 좌측 벤드(bend)를 벤딩하기 위한 벤딩 롤러들의 조립체의 기계적인 설정이 표시되어 있는 시스템의 평면도를 도시한다.
도5, 도6 및 도7에서, 벤딩 평면의 변경이 예시되어 있다. 롤러 시스템 A와 B, 즉 상기 롤러 쌍들(1)에 대한 링(5)과 벤딩 롤러(3a, 3b, 3c, 3d)를 선회시킴으로써, 새로운 벤딩 방향과 벤딩 평면에서의 새로운 반경 R2가 프로파일(2)에서 벤딩되며, 이 프로파일은 이것에 의해 또한 그의 길이방향 축을 중심으로 트위스트 된다. 더욱이, 실례로서, 접촉식 윤곽 센서(tactile contour sensor)(12)가 도7에서 롤러의 출구에 장착되며, 이 접촉 센서는 상기 공정 중 롤러로 벤드(bends)를 추적하여, 상기 프로파일을 측정한다. 이것은 머신 축(machine axes)을 설정하여 요구된 벤딩 윤곽에 도달하도록 하기 위한 설정 파라미터(setting parameters)의 수정을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 장치 및 방법에 의해, 모든 원하는 로드형 부품들(rod-shaped components)을 2차원적으로 또는 3차원적으로 벤딩하는 목적의 연장선 및 이 목적과의 상보관계로서, 프로파일-특정 재료의 특성을 결정하고 정밀한 공정 시뮬레이션(process simulation)과 개선된 공정 플래닝(process planning)을 위해 그곳으로부터 얻어진 데이터를 이용하는 것이 또한 가능하다. 이것은 양호하게는 프로파일이 벤딩되어 트위스트 될 때 일어나는 힘과 모멘트를 측정하기 위한 센서가 롤러 쌍 A 및/또는 B에 배열된다는 사실을 통해 성취된다. 이것으로부터, 그리고 적절하다면, 상술한 윤곽 센서에 의해 미리 결정된 데이터와 조합하여, 일반적으로 사용된 프로그램들에 의해 공정 시뮬레이션 또는 개선된 공정 플래닝에 요구된 프로파일-특정 재료 데이터를 결정하는 것이 가능하다. 일반적으로 사용된 프로그램들에 의한 공정 시뮬레이션에 대한 실례로서, 다음의 간행물이 참조된다: Dirksen, U.; Chatti, S.; Kleiner, M.: 컴퓨터조작 지능의 방법에 기초한 3-로울-벤딩 공정을 위한 폐루프 제어 시스템. 가소성의 기술에 대한 제8차 국제 회의의 회의록에서, 2005년.
센서 시스템의 구성(setup)을 설명하기 위해, 공정-플래닝 툴(process-planning tool)이 도8에서 블록 다이어그램으로서 개략적으로 도시되어 있다. 프로파일(2)이 롤러 시스템(3)을 떠난 후, 그의 벤드 윤곽(bend contour)은 윤곽 센서(12)를 통해 기록되는 한편, 벤드 반경 Rb 는 라인(12a)을 통해 공정 제어 컴퓨터(13)로 입력된다. 더욱이, 벤딩 모멘트 Mb를 결정하기 위해 슬라이딩 캐리지(10) 에 배치된 벤딩 모멘트 전달 장치(14)는 공정 제어 컴퓨터(13)에 연결된다. 비틀림 모멘트 전달 장치로부터 수신된 비틀림 모멘트 Mt와 함께, 상기 공정 데이터는 정밀한 공정 시뮬레이션(13a)과 개선된 공정 플래닝을 위해 공정 컴퓨터(13)에서 사용된다. 따라서, 완전한 장치는 공정-플래닝 툴로서 언급될 수 있고, 이것에 의해 2차원 또는 3차원 벤딩이 공정 공학(process engineering)의 관점에서 최적화될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 부가적인 연장 및 개선은 플라잉 컷오프를 위해 특별한 절단 공구를 사용함으로써 가능해 진다. 이러한 보충적인 장치는 매우 긴 반제품(실례에서, 프로파일(2))이 사용되거나 또는 코일로부터 제조된 프로파일이 만들어지는 적용들에 대해 특히 유용하다.
도9는 상기 롤러 시스템들(3)의 벤딩 롤러들(3a, 3b, 3c, 3d)의 영역에서 본 발명에 따른 장치의 말단에 장착되는 플라잉 컷오프를 위한 그러한 절단 공구를 도시한다. 결론적으로, 벤딩된 부품 또는 벤딩된 프로파일 시스템(2)이 제조된 후, 비임(beam) 또는 소정 길이의 프로파일을 절단하고, 이것에 의해 모든 치수에서 윤곽에 맞게 형성되는 벤딩된 부품을 제공하는 것이 가능하다.
당연한 결과로서, 플라잉 컷오프에 대해 도9에서 도시된 절단 공구는 예를 들면 하나의 해결책으로서 간주될 수 있다. 연장가능한 절단 나이프(16)의 이동은 유압 절단 실린더(17)를 통해 유도된다. 그러나 절단 공구는 전단 절단(shearing cut)의 형태로 실현될 수 있을 뿐만 아니라, 여러 측면들 상에 작용하는 회전 공구 의 이동과 함께 절단 공구의 형태로, 또는 칩 제거 또는 열 절단 공정(thermal cutting process)에 의해 실현될 수 있다. 상기 절단 공구의 방향성은 항상 상기 프로파일 윤곽에 대해 접선 방향을 따라 운반되도록 하는 것이 바람직하다. 부가적으로, 상기 벤딩 장치의 단부에 있는 고정된 설비는 이것이 복잡한 안내 장치들 없이 상기 공정 중 플라잉 컷오프를 가능하게 하기 때문에 유용하다.

Claims (34)

  1. 길이방향 축을 따라 앞뒤로 배치되는 두 개의 롤러 시스템들 A와 B를 구비하는, 튜브들 및 프로파일들과 같은, 길이방향 축을 가지는 로드형 부품들의 평면 및 공간적인 벤딩 방법에 있어서,
    상기 부품이 상기 롤러 시스템 A에 의해 구동되고 상기 롤러 시스템 B에 삽입되며, 상기 로드형 부품이, 상기 길이방향 축에 대한 횡방향으로의 상기 롤러 시스템 B의 움직임에 의해 벤딩되는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 롤러 시스템 A가 한 쌍의 방식으로 마주보는 롤러들로 이루어지고, 상기 롤러들은 상기 길이방향 축에 대한 롤러들의 거리에 관하여 독립하여 조정될 수 있고 구동될 수 있으며, 상기 롤러 시스템 A의 상기 롤러들이 적어도 하나의 횡단면에서 상기 부품을 부분적으로 또는 완전히 둘러싸며, 여기서 연속한 공급중 상기 부품들이 제1 평면 E1에서 상기 길이방향 축을 중심으로 상기 롤러 시스템 A를 통해 선회되는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 부품이, 마주보는 측면들에서 상기 부품에 대해 지지하는 롤러 가압 표면들을 구비하는 상기 롤러 시스템 B를 통해 안내되며, 여기서 상기 길이방향 축에 대해 수직한 상기 롤러 시스템 B의 중앙 축을 중심으로 동시에 선회함으로써 그리고 상기 길이방향 축에 관해 상기 롤러 시스템 B의 횡단 이동에 의해, 제어된 벤딩 윤곽을 갖는 상기 부품들의 벤딩이 성취되는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    벤딩 반경들에서의 변경이 일어날 때, 상기 롤러 시스템 B의 상기 롤러 가압 표면들이 각각 상기 부품 표면에 대해 접선 방향으로 조정되는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러 시스템들 A와 B의 상기 롤러들이 상기 부품들의 상기 길이방향 축에 대해 수직하게 가압될 수 있고, 마찰 접촉이 한정된 방식으로 조정되도록 접촉 압력이 조정되는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러 시스템 B가, 두 개의 추가적인 공간적인 축에서, 상기 롤러 시스템 A에 관해 동시에 이동되고 상기 부품의 길이방향 축에 관해 선회 가능하도록 구성되며, 상기 부품이 일정한 비율로 상기 롤러 시스템 B에 의해 한정된 평면에 대해 수직하게 배출되는(fed out) 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    비틀림 모멘트들이 스프링 백(spring-back)을 보상하기 위해 상기 롤러 시스템들 A와 B의 벤딩 구역들 상에서 겹쳐지는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러 시스템 A가 상기 길이방향에서의 공급을 가능하게 하고, 상기 롤러 시스템 B가 상기 로드형 부품들의 길이방향 축에 대해 각도 α에서 상기 부품의 구동을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연속한 공급 중 상기 롤러 시스템 B가 상기 제1 평면에 대해 수직하게 방향이 설정되는 적어도 하나의 추가적인 평면에서 선회되며, 회전 각도 β가, 상기 롤러들이 상기 부품 표면에 대해 접선 방향으로 가압되는 방식으로 상기 롤러 시스템 B를 움직임으로써 상기 벤딩 공정 중에 변화되는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    벤딩 평면들의 변경이 각각의 길이방향 축을 중심으로 서로에 관해 상기 롤러 시스템들 A와 B의 동시 선회 및 횡단 이동에 의해 성취되는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    윤곽 센서를 통해, 상기 롤러 시스템 B의 출구에서 상기 부품의 벤드(bend)가 추적되며(is followed), 만약 원하는 윤곽으로부터의 이탈이 일어나면, 설정 파라미터 α, β와 상기 롤러 쌍들 A, B의 횡단 이동이 상기 윤곽 센서에 의해 측정된 이탈의 보상이 일어나도록 조정되는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러 쌍들 A 및/또는 B에서 벤딩 중에 일어나는 힘과 모멘트가 독립적으로 측정되며, 정밀한 공정 시뮬레이션과 개선된 공정 플래닝에 대해 사용되는 프로파일-특정 재료의 특성이 그것들로부터 유도되는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 윤곽 센서로부터 수신된 데이터가, 공정 시뮬레이션 및 공정 플래닝에 대해, 상기 롤러 쌍들 A 및/또는 B에 대해 측정된 힘과 모멘트와 함께, 저장 및 처리되는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 따라, 길이방향 축을 따라 앞뒤로 배치되는 두 롤러 시스템들 A와 B를 구비하는, 튜브들 및 프로파일들과 같은, 길이 방향 축을 가지는 로드형 부품들의 평면 및 공간적인 벤딩 방법에 있어서,
    상기 롤러 시스템 A가 길이방향에서의 공급을 산출하며, 상기 롤러 시스템 B가 상기 로드형 부품들의 길이방향 축에 대해 횡방향에서의 움직임을 수행하고,
    상기 롤러 시스템 A를 통해 상기 길이방향 축을 따라 상기 부품들의 연속한 공급중, 제1 평면에서의 벤딩이 상기 제1 평면에서 서로에 대해 상기 롤러 시스템들 A와 B를 위치 설정함으로써 조정되며, 및
    적어도 하나의 추가적인 평면에서의 벤딩 또는 트위스트가, 상기 부품에서 상기 길이방향 또는 횡방향 축의 각각의 위치를 중심으로 그리고 서로에 대해 상기 롤러 시스템들 A와 B를 선회시킴으로써 조정되는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    벤딩된 부품의 윤곽이 적어도 하나의 센서에 의해 기록되어 데이터로 전환되며, 상기 데이터가 머신 설정(machine setting)용 정정 프로그램을 구비하는 제어 유닛으로 공급되는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부품들이 마찰식으로 구동되어 상기 롤러들에 의해 상기 롤러 시스템 A에서 안내되는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부품들이, 서로 마주보게 배열되는 롤러 접촉 표면들을 통해 상기 롤러 시스템 B에서 구동되는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 부품들은, 단면마다, 벤딩중 제어된 인장 또는 압축 응력을 받는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  19. 두 개의 전술한 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,
    제어된 비틀림 응력이, 상기 벤딩 응력에 부가하여, 상기 부품들 상에서 겹쳐지는 것을 특징으로 하는, 벤딩 방법.
  20. 공간적인 구조로 결합하기 위해 튜브들 또는 프로파일들의 형태로, 청구항 1 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 따라 제조된 로드형 및 벤딩된 부품들에 있어서,
    트위스트된 영역들에서 상기 부품들이 형상에 맞게 형성되는 것을 특징으로 하는, 로드형 및 벤딩된 부품들.
  21. 청구항 20에 있어서,
    각각의 부품이, 조정가능한 횡단면 영역들을 가지며, 벤딩 영역의 횡단면들이 일정한 윤곽 데이터를 가지는 것을 특징으로 하는, 로드형 및 벤딩된 부품들.
  22. 두 개의 롤러 시스템들 A와 B를 구비하는, 튜브들 및 프로파일들과 같은, 길이방향 축을 가지는 로드형 부품들의 평면 및 공간적인 벤딩용 장치에 있어서,
    상기 길이방향 축을 따른 공급이 상기 롤러 시스템 A를 통해 만들어질 수 있고, 상기 롤러 시스템들 A와 B가 서로에 대해 이동 가능한 방식으로 적어도 하나의 제1 평면 E1에 배치되며, 상기 롤러 시스템들 A와 B 중 적어도 하나가 상기 길이방향 축을 중심으로 선회될 수 있는 것을 특징으로 하는, 벤딩용 장치.
  23. 청구항 21 또는 청구항 22에 있어서,
    상기 프로파일이 벤딩되고 트위스트될 때 일어나는 힘들과 모멘트들에 대한 센서들이 상기 롤러 시스템들 A 및/또는 B에 배치되는 것을 특징으로 하는, 벤딩용 장치.
  24. 청구항 21 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부품에서의 벤드를 추적하기 위한 윤곽 센서가 상기 롤러 시스템 B의 출구에서 배치되는 것을 특징으로 하는, 벤딩용 장치.
  25. 청구항 21 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서들이, 상기 프로파일 특정 재료의 특성들을 결정하기 위해 그리고 정밀한 공정 시뮬레이션 및 개선된 공정 플래닝을 위해 공정 제어 컴퓨터를 통해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는, 벤딩용 장치.
  26. 청구항 21 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러 시스템들이 공간 내의 다수의 축 상에서 또는 적어도 하나의 평면상에서 서로 독립적으로 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는, 벤딩용 장치.
  27. 청구항 21 내지 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러 시스템들 A와 B의 구동축들의 회전 각도들이 독립적으로 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 벤딩용 장치.
  28. 청구항 21 내지 청구항 27 중 어느 한 항에 있어서,
    구동축들이 수치 제어에 의해 수동으로, 또는 전자적으로, 또는 유압식으로 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 벤딩용 장치.
  29. 청구항 21 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로드형 부품의 안내 통로가 공간적으로 고정된 평면에서 마지막 롤러 조립체의 바로 뒤에서 끝나는 것을 특징으로 하는, 벤딩용 장치.
  30. 청구항 21 내지 청구항 29 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤러 장치들이 메커니즘을 구비하며, 이 메커니즘에 의해 상기 롤러 위치가 변화하는 부품 횡단면들에 대해 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 벤딩용 장치.
  31. 청구항 21 내지 청구항 30 중 어느 한 항에 있어서,
    개개의 롤러들 또는 모든 롤러들이 프로파일되는 것을 특징으로 하는, 벤딩용 장치.
  32. 청구항 21 내지 청구항 31 중 어느 한 항에 있어서,
    개개의 롤러들 또는 모든 롤러들이 마찰-최적화된 코팅을 가지는 것을 특징으로 하는, 벤딩용 장치.
  33. 청구항 32에 있어서,
    상기 코팅이 폴리머, 양호하게는 탄성 중합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 벤딩용 장치.
  34. 청구항 21 내지 청구항 33 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치가, 횡단면의 변형을 감소시키기 위해 그의 후방 부분에서 맨드렐 시스템을 가지는 것을 특징으로 하는, 벤딩용 장치.
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