WO1999007540A1 - Verfahren zur biegung von geschlossenen hohlprofilen mit mediumunterstützung - Google Patents

Verfahren zur biegung von geschlossenen hohlprofilen mit mediumunterstützung Download PDF

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WO1999007540A1
WO1999007540A1 PCT/EP1998/004764 EP9804764W WO9907540A1 WO 1999007540 A1 WO1999007540 A1 WO 1999007540A1 EP 9804764 W EP9804764 W EP 9804764W WO 9907540 A1 WO9907540 A1 WO 9907540A1
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WO
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mandrel
bending
profile
pressure
medium
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PCT/EP1998/004764
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Inventor
Walter E. SPÄTH
Original Assignee
Suban Ag
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D9/00Bending tubes using mandrels or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D9/00Bending tubes using mandrels or the like
    • B21D9/05Bending tubes using mandrels or the like co-operating with forming members
    • B21D9/07Bending tubes using mandrels or the like co-operating with forming members with one or more swinging forming members engaging tube ends only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D9/00Bending tubes using mandrels or the like
    • B21D9/15Bending tubes using mandrels or the like using filling material of indefinite shape, e.g. sand, plastic material

Definitions

  • the invention relates to a method and a
  • a gaseous medium in particular air
  • it is a shaping process with air support.
  • the present invention is described using a gaseous medium, although the invention is not limited to this.
  • the invention relates to the use of any gaseous or liquid media, and the use of a gaseous medium is described below only for reasons of simplification.
  • the disadvantage of this known forming process is that the profile must be filled with the medium over its entire length and must be put under pressure. This has the disadvantage that high volumes of pressure have to be generated first, which are introduced into the profile and accordingly have to be discharged again.
  • the most important disadvantage is that the profile standing over the entire length tends to inflate in an uncontrolled manner in areas that are not supported (ie which are not in contact with the bending shape) when bending over the bending shape.
  • the invention is therefore based on the object of developing a method and a corresponding device in such a way that the profile formed with medium support can be formed with better dimensional accuracy.
  • the invention is characterized by the technical teaching of claim 1.
  • An essential feature of the invention is that in the profile at least one mandrel arranged in the forming zone is introduced, which defines one end of the pressure space, while the other end of the pressure space in the profile is formed by a further / seal, e.g. a cap, a seal or another mandrel.
  • the pressure space in the profile to be reshaped no longer extends over the entire length of the profile, but rather the pressure space is limited on the one hand by the mandrel held at the bending point and on the other hand by one of this bending point distal end of the profile, which end is defined by defining the beginning of the forming of the profile.
  • the pressure chamber is limited on the one hand by the beginning of the bending of the profile to be formed and on the other hand by a mandrel which defines the other end of the pressure chamber in a fixed or displaceable manner.
  • the pressure space is therefore formed between these two points and the pressure space is therefore only formed for a length of the profile, which length must currently be supported depending on the bending process, because it is subject to a progressive bending.
  • the length of the pressure chamber is therefore not necessarily constant, but can also increase progressively from a length of 0 to a maximum length, depending on how the profile to be bent is bent over the bending shape.
  • the pressure volume must also be brought in accordingly in order to maintain a uniform pressure.
  • the invention is of course not limited to this, but it can also be provided that the pressure is increased or decreased during the bending process and during the change in the medium-supported bending length of the profile.
  • the internal pressure is important for maintaining the
  • the invention is not restricted to a specific forming process; it is therefore possible to use all the forming processes which belong to the prior art.
  • the medium can be fed into the pressure chamber using various measures.
  • the mandrel rod itself is designed as a long channel and that the medium is introduced into the pressure space via this hollow mandrel rod through a long channel arranged in the mandrel itself.
  • the medium is not introduced into the pressure chamber through the mandrel, but rather that the medium is introduced into the pressure chamber of the profile from the opposite side (sealing point).
  • the medium is introduced into the pressure chamber from both sides.
  • the (left) sealing point of the pressure chamber is provided as a fixed / sealing.
  • This seal can also be designed as a mandrel, which then creates a double mandrel arrangement.
  • Such a double mandrel set is preferred especially at high forming speeds with short cycle times.
  • FIG. 1 shows schematically a first embodiment of a bending method according to the invention
  • FIG. 2 a second embodiment
  • FIG. 3 a third embodiment
  • FIG. 4 section through an enlarged illustration of an arrangement according to FIG. 3
  • FIG. 5 a fourth embodiment
  • FIG. 6 a fifth embodiment
  • FIG. 7 a sixth embodiment
  • FIG. 8 a seventh embodiment
  • FIG. 9 an eighth embodiment
  • Figure 10 a ninth embodiment.
  • FIGS. 1 to 6 A bending shape 1 is shown in FIGS. 1 to 6, which can be moved, for example, in the arrow directions 5 according to FIG. 1.
  • the profile 2 to be bent is bent via a double mandrel station, the left mandrel station consisting of a clamping head 3 through which a mandrel rod 14 is guided, which has a mandrel 16 at its front free end.
  • the opposite clamping head 4 also has a mandrel rod 15, at the front, free end of which a mandrel 17 is arranged.
  • a pressure chamber 18 which is acted upon with a pressure medium either from one side or from the other side.
  • the supply takes place via the mandrel rod 15 designed as a hollow rod, with a medium supply 12 taking place in this rod.
  • the arrow directions 5, 6, 7, 8, 9, 10 also show how the right clamping head 4 can move in order not only to bend the profile but also to apply a torsion. Overall, the profile 2 can these bending measures are bent in a three-dimensional plane.
  • the profile shown in FIG. 1 undeformed is now bent in that, for example, the bending mold 1 is moved upward in the direction of the arrow 5 and the two clamping heads 3, 4 are stationary in the direction of the arrow 5.
  • the two mandrel rods 14, 15 are pulled in the direction of the clamping heads 3, 4, whereby the pressure chamber 18 opens because the two end faces of the mandrels 16, 17, which initially abut one another, move away from one another.
  • the area between the two end faces of the mandrels 16, 17 is now designed as a pressure chamber 18 and is pressurized with a pressure medium (e.g. air) via the mandrel rod 15.
  • a pressure medium e.g. air
  • the pressure can be selected in a range from about 0.5 to 10 bar or greater - depending on the profile thickness and profile size.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment modified compared to FIG. 1, where only a displaceable mandrel 17 is present, which also has a hollow mandrel rod 15
  • FIG. 3 shows various movement sequences of the bending mold 1 in connection with movements of the clamping head.
  • FIG. 2 shows a core mandrel cross arm bending machine
  • FIG. 3 shows a core mandrel swivel arm bending machine.
  • FIG. 2 is a 3-D forming process
  • FIG. 3 is a 2-D forming process
  • the axis of the swivel arm 13 is shown schematically in FIGS. 2 and 3.
  • FIG 4 an enlarged view of the structure of Figure 3 is shown, where it can be seen that the mandrel 17 is held by a plurality of sealing rings 22 sealingly on the interior of the profile 2 to be reshaped and that the mandrel is penetrated by a longitudinal channel 23 which is air-tight with a the longitudinal channel 24 passing through the mandrel rod 15 is connected. In these longitudinal channel 24 is then accomplished in the direction of arrow 12 the medium feed ⁇ .
  • the clamping head is in this case realized by clamping jaws 21, which engage in a clamping and form-fitting manner at the end of the profile 2 to be bent.
  • FIG. 5 it is shown as a further exemplary embodiment in comparison to FIG. 3 that core mandrel bending can also take place with a cross table and with a roller. So it is a core mandrel roll stretch bending.
  • Unroll-stretch bending refers to the fact that the profile 1 rolls over a bending mold 1 and at the same time is stretch-bent.
  • This rolling roller 25 is located on the cross section of the bending mold 1 opposite Profile 2.
  • the rolling roller 25 remains stationary at the point shown and is pretensioned in the direction of the arrow 26, while the mandrel 17 remains stationary under the rolling roller 25.
  • the bending shape 1 then rotates in the direction of arrow 19 in the counterclockwise direction, and it can additionally be provided that the clamping head 4 can also move to the left during this bending, the mandrel rod 15 being stationary.
  • the pressure chamber 18 is formed here as well and that a medium is constantly applied to it during the forming process in order to support this already bent profile cross section of the profile 2 and to secure it against collapse.
  • the embodiment according to FIG. 6 is a 3-D core roll unwind stretch bending, which consequently therefore also allows the profile 2 to bend in space.
  • FIG. 1 in addition to the rotation in FIG. 6, it can also be pivoted.
  • the shift in the Z plane is therefore also shown at 39.
  • Mandrel stretch bending is shown, where two opposing mandrels form the pressure chamber 18 between them.
  • This exemplary embodiment is comparable to that of FIG. 1, a so-called core mandrel in FIG.
  • Double-head cross arm bending process was shown, while in Figure 7 the symmetrical mandrel stretch bending is described in more detail. It is important that a perfect Mirror-symmetrical structure with respect to the longitudinal center axis 40 is given, so that in principle it is sufficient to describe only one side of this bending arrangement.
  • bending mandrels 29, 30 of which at least one is movably and displaceably driven, while the other bending mandrel 29 can be fixed.
  • Each bending mandrel is connected to the associated clamping head 3, 4, and a respective mandrel shaft 27 is guided through the clamping head 3, which is connected to the mandrel bar 14, 15.
  • Each mandrel shaft 27 is connected to a lamellar mandrel 28 and the mutually facing end faces of the lamellar mandrels 28 inserted opposite each other in the profile 2 form the pressure chamber 18 between them.
  • a further advantage is obtained if a liquid medium is used instead of an air medium, because additional lubrica- tion of the lamellar mandrels 28 then takes place.
  • FIGS. 8 to 10 show further exemplary embodiments of roll mandrel bending machines, FIG. 8 representing a 3-D roll mandrel crosshead bending machine; FIG. 9 shows a 2-D rolling mandrel changing bending machine and FIG. 10 shows a 2-D rolling mandrel bending machine.
  • FIG. 8 three bending roller stations 32, 33, 34 are arranged at a mutual distance from one another, the free end of the profile 2 to be bent being closed off with a seal 20 and possibly also being rotatable in the direction of the arrow 41 shown.
  • the first bending roller station 32 is designed as a crosshead, with not only the bending rollers lying opposite one another but also bending rollers lying in the drawing plane, which lie above and below the drawing plane on the outer circumference of the profile to be bent.
  • a crosshead with a total of four bending rollers of this bending roller station 32 is therefore described, which is consequently displaceable, pivotable and rotatable in the direction of the arrows shown in order to give the profile 2 to be bent a spatial bend.
  • a middle roller station is described, in the area of which the bending point is located and in whose area the supporting mandrel 17 is also arranged.
  • a further bending roller station 34 is designed as a support roller station.
  • FIG. 10 there are no more bending roller stations, only individual bending rollers 36, 37, 38, 42 are present, the bending roller 42 lying opposite the bending roller 37 and the actual bending taking place by the bending roller 36, which deforms the profile 2 beyond the mandrel 17 executes.

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Abstract

Beschrieben werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Biegung von geschlossenen Hohlprofilen, die mit Innendruck beaufschlagt werden. Gleichzeitig erfolgt eine innenseitige Abstützung des zu biegenden Profils über ein oder mehrere Dorne. In bevorzugter Ausgestaltung dienen diese Dorne gleichzeitig zur Begrenzung des unter Druck stehenden Raumes im Hohlprofil und der reinen Umformung.

Description

Verfahren zur Biegung von geschlossenen Hohlprofilen mit
Med u unterstutzung
Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Biegung von geschlossenen Hohlprofilen mit Mediumunterstutzung nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1.
Es ist bekannt, geschlossene Hohlprofile dadurch zu biegen, daß sowohl das eine freie Ende des Hohlprofils abgeschlossen wird als auch das andere Ende und daß zwischen den beiden Enden ein Überdruck mit einem Medium, insbesondere mit einem gasformigen oder einem flüssigen Medium, erzeugt wird.
Wird ein gasformiges Medium, insbesondere Luft, verwendet, dann handelt es sich um ein Umformverfahren mit Luftunterstützung.
Wird hingegen ein flussiges Medium, wie z.B. Hydraulikol oder Wasser, verwendet, dann handelt es sich um das sogenannte „Hydro-Formmg-Verfahren" .
Aus Vereintacnungsgrunden wird die vorliegende Erfindung anhand der Verwendung eines gasformigen Mediums beschrieben, obwohl die Erfindung hierauf nicht beschrankt ist. Die Erfindung bezieht sich auf die Anwendung beliebiger gasformiger oder flussiger Medien, und nur aus Vereintachungsgrunden wird im folgenden die Verwendung eines gasförmigen Mediums beschrieben.
Die Umformung mit einem gasformigen Medium ist also bekannt.
Hierbei ist es bekannt, die Umformung dadurch zu bewirken, daß das auf einen Innendruck von unter 1 Bar bis maximal 10 Bar stehende Profil über eine Biegeform gebogen wird. Die Hohe des Luftdrucks hangt hierbei von der Wanddicke des umzuformenden Profils ab und von der Profilgroße.
Nachteil dieses bekannten Umformverfahrens ist, daß das Profil über seine gesamte Lange mit dem Medium gefüllt werden muß und unter Druck gesetzt werden muß. Hiermit besteht nämlich der Nachteil, daß zunächst einmal hohe Volumenmengen unter Druck erzeugt werden müssen, die in das Profil eingebracht werden und dementsprechend auch wieder ausgeleitet werden müssen. Wesentlichster Nachteil ist jedoch, daß das über die gesamte Länge stehende Profil beim Biegen über die Biegeform dazu neigt, an nicht-unterstützten Bereichen (die also nicht an der Biegeform anliegen) sich unkontrolliert aufzublähen. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bekannt, die nicht am Biegekern anliegende Kontur dieses aufgeblähten Profils mit einem am Aussenumfang anliegenden Gliederkette oder Gliederhemd zu bekleiden, um so den außenliegenden Querschnitt zu beschweren und ihn in Form zu halten. Es liegt auf der Hand, daß dies nur ungenügend Erfolg haben kann, und daß es trotzdem vorkommt, daß unter der Gliederkette das Profil aufbläht und sich unkontrolliert verformt. Die Gliederkette kann insbesondere nicht an allen Bereichen anliegen, z.B. nicht an den direkt an die Biegeform sich anschließenden Bereichen des Profils, so daß gerade in diesen Übergangsbereichen zwischen dem Profil und der Biegeform - außerhalb der Anlageflache an der Biegeform - derartige unkontrollierte Aufblähungen vorkommen. Dieser Nachteil zwingt den Benutzer des bekannten Verfahrens nur soviel Überdruck in den Druckraum des Profils einzubringen, daß eine unkontrollierte Aufblähung in bestimmten, gefährdeten Bereichen nicht stattfinden kann.
Damit besteht aber wiederum der Nachteil, daß die Luftunterstützung im Druckraum nur ungenügend ist, weil man den Druck im Innenraum nicht beliebig erhöhen kann, sondern so niedrig halten muß, daß eben derartige unkontrollierte Aufblähungen vermieden werden.
Dies führt dazu, daß trotz der Beaufschlagung des Druckraumes mit dem beschriebenen gasförmigen Medium während des U form- prozesses so starke Biege- und Streckkräfte auf das umzuformende Profil aufgebracht werden müssen, daß die Druck¬ unterstützung im Druckraum nicht ausreicht, dieses Profil wirksam gegen Einfallen zu schützen. Mit dem bekannten Verfahren bestand also der Nachteil, daß das mit Druckunterstützung gebogene Profil trotzdem nicht maßhaltig genug hergestellt werden konnte, weil einerseits der Druck im Innenraum nicht hoch genug gefahren werden konnte, um das
Profil gegen Einfallen zu schützen und andererseits bei höherem Druck im Druckraum die Gefahr bestand, daß das Profil - trotz der gegebenen Schutzmaßnahmen - unkontrolliert aufblähte.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung so weiterzubilden, daß das mit Mediumunterstützung umgeformte Profil mit besserer Maßhaltigkeit umgeformt werden kann.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß in dem Profil mindestens ein in der Umformzone angeordneter Dorn eingebracht ist, welcher das eine Ende des Druckraumes definiert, während das andere Ende des Druckraumes im Profil durch eine weitere /Abdichtung gebildet wird, wie z.B. eine Verschlußkappe, eine Abdichtung oder einen weiteren Dorn.
Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich also der wesentliche Vorteil, daß erfindungsgemäss der Druckraum in dem umzuformenden Profil sich nicht mehr über die gesamte Länge des Profils erstreckt, sondern der Druckraum wird einerseits begrenzt durch den im Biegepunkt gehaltenen Dorn und andererseits durch ein von diesem Biegepunkt entferntes Ende des Profils, welches Ende dadurch definiert ist, daß es den Beginn der Umformung des Profils definiert.
Das heisst, der Druckraum wird einerseits begrenzt durch den Biegeanfang des umzuformenden Profils und andererseits durch einen Dorn, der fest oder verschieblich das andere Ende des Druckraumes definiert. Zwischen diesen beiden Stellen wird also der Druckraum gebildet und der Druckraum wird daher nur für eine Länge des Profils gebildet, welches Länge aktuell in Abhängigkeit von dem Biegeprozess unterstützt werden muß, weil sie einer fortschreitenden Biegung unterworfen ist.
Die Länge des Druckraumes ist also nicht notwendigerweise konstant, sondern sie kann auch von einer Länge 0 bis zu einer maximalen Länge sich fortschreitend vergrößern, je nachdem, wie das zu biegende Profil über die Biegeform gebogen wird.
Hierbei ist wichtig, daß im Druckraum ein relativ gleichmässiger Druck aufrechterhalten bleibt, das heisst, mit ■ sich verlängernder, mediumunterstützter Biegelänge muß auch entsprechend das Druckvolumen hineingebracht werden, um einen gleichmässigen Druck aufrecht zu erhalten. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht darauf beschränkt, sondern es kann auch vorgesehen sein, daß während des Biegeprozesses und während der Veränderung der mediumunterstützten Biegelänge des Profils der Druck erhöht oder erniedrigt wird.
Dies hängt von der zu biegenden Kontur ab. Wichtig ist, daß der erfindungsgemäss vorgesehene Dorn immer im Fließprozess das zu biegende Profil unterstützt und abstützt und gegen Einfallen sichert, so daß in diesem gefährdeten Bereich eine starke
Innenunterstützung durch einen relativ kompakten Dorn erfolgt und hier nicht mehr allein auf eine Luftunterstützung gesetzt werden muß, wie es beim Stand der Technik der Fall war.
Hier besteht also der wesentliche Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, daß im gefährdeten Umformbereich und Biegebereich die Unterstützung durch einen Dorn erfolgt und daß dann lediglich nur noch eine Luft- oder Mediumunterstützung in einem Bereich des zu biegenden Profils erfolgt, welcher sich von der Einspannstelle bis zu dem entfernt davon angeordneten Dorn erstreckt. Der Luftdruck in diesem unterstützten Bereich muß daher auch nicht mehr so hoch gewählt werden, wie bei dem erstgenannten Verfahren nach dem Stand der Technik, wo ja auch die Luftunterstützung anstatt des vorhandenen Domes in wesentlich höherem Druck aufgebracht werden musste.
Wollte man nämlich zur Unterstützung im Umformpunkt den Druck entsprechend erhohen, um hier die Umformung ideal auszufuhren, dann verbot die Profilgeometrie ein derartiges Erhohen des Innendruckes, weil es zu den vorher beschriebenen unkontrollierten Ausblahungen des Profils kam.
Der Innendruck ist wichtig für die Aufrechterhaltung der
Maßhaltigkeit des Profilquerschnitts nach dem Umformprozeß und nachdem das gebogene Profil die Umformzone im unmittelbaren Nahbereich der Dornschaftkopfe verlassen hat. Die Streckkrafte, die wahrend des gesamten Biege- bzw. Umformprozesses auf das Profil wirken und sich über Kraftvektoren immer zum Zentrum des Biegewerkzeugs ausrichten, bewirken eine Reduzierung des Profllquerschnitts . D. h. die Außenwand eines Profils wird immer nach innen zum Biegezentrum gedrangt. Durch den angelegten Innendruck kann der Profilquerschnitt im Moment des Gefugeflusses aufgrund des Biegens exakt auf Maß gehalten werden. Hierfür reichen relativ geringe Druckkräfte aus, da die Hauptumformarbeit von den Dornen geleistet wird.
Mit der vorliegenden Erfindung besteht also der wesentliche Vorteil, daß nun damit erstmals relativ dünnwandige Profile mit hoher Maßgenauιgκeιt gebogen werden können, ohne daß es weiterer unterstutzender Maßnanmen, wie z.B. eines außen anliegenden Gliederhemdes oder Kettenhemdes bedarf und im übrigen eine Luftunterstützung gewährleistet wird, daß eben auch im umgeformten Profllbereich dafür gesorgt wird, daß mit fortschreitender Biegung des Profils dieser bereits nun umgeformte Bereich nicht mehr einfallt und Maßhaltigkeit verliert. Durch die erfmdungsgemassen Maßnahmen wird also diese luftunterstutzte Strecke maßhaltig gehalten und gegen Einfallen geschützt. /Andererseits muß auch nicht der Druck in dieser luftunterstutzten Strecke so hoch gewählt werden, daß Ausblahungen zu befurchten sind. Hier liegt der wesentliche Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, weil der Umformprozess erfindungsgemäss durch einen Dorn geschieht in Verbindung mit einem innenliegenden Werkzeug und die Druckluft noch in unmittelbarem Fließbereich an diesem Punkt einwirken kann, die sich direkt an den Dorn anschließt. Dadurch wird das Profil noch in diesem weichen, empfindlichen Zustand gestutzt, wobei nur ein relativ geringer Innendruck notwendig ist.
Die Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes Umformverfahren beschrankt; es können daher samtliche Umformverfahren verwendet werden, die zum Stand der Technik gehören. In der folgenden
Figurenbeschreibung sind daher nur einige Umformverfahren naher beschrieben, die alle mit der erfindungsgemassen Kombination arbeiten, nämlich der Schaffung eines mediumunterstutzten Druckraumes, der zwischen einer ersten Abdichtstelle und einer zweiten Abdichtstelle hergestellt wird, wobei mindestens die zweite Abdichtstelle durch einen Dorn verwirklicht wird.
Die Mediumzufuhrung in den Druckraum kann hierbei über verschiedene Maßnahmen erfolgen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die Dornstange selbst als Langskanal ausgeführt ist und daß das Medium über diese hohle Dornstange durch einen im Dorn selbst angeordneten Langskanal in den Druckraum eingeführt wird.
Hierbei ist Voraussetzung, daß der Dorn abdichtend am
Innenumfang des Profils anliegt. Eine derartige /Abdichtung kann über ein oder mehrere Dichtungen erfolgen. Hierbei sind Abstreifdichtungen, O-Ringdichtungen oder Dichtmanschetten vorgesehen .
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß das Medium nicht durch den Dorn hindurch in den Druckraum eingebracht wird, sondern das Medium von der gegenüberliegenden Seite (Abdichtstelle) in den Druckraum des Profils eingebracht wird.
Ebenso ist es in einer weiteren Ausgestaltung möglich, daß das Medium von beiden Seiten her m den Druckraum eingebracht wird. Selbstverständlich ist es nicht losungsnotwendig, daß die (linke) Abdichtstelle des Druckraumes als feste /Abdichtung vorgesehen ist. Auch diese Abdichtung kann als Dorn ausgebildet sein, wodurch dann eine Doppeldornanordnung geschaffen wird.
Ein derartiger Doppeldornemsatz wird vor allem bei hohen Umformgeschwindigkeiten mit kurzen Taktzeiten bevorzugt.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentanspr che, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle m den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenoarten Angaben und Merkmale, insbesondere die m den Zeichnungen dargestellte raumliche Ausbildung werden als erfmαungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausfuhrungswege darstellenden Zeichnungen naher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfmdungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
Figur 1: schematisiert eine erste Ausfuhrungsform eines Biegeverfahrens nach der Erfindung,
Figur 2: eine zweite Ausfuhrungsform,
Figur 3: eine dritte Ausfuhrungsform,
Figur 4: Schnitt durch eine vergrößerte Darstellung einer Anordnung nach Figur 3, Figur 5: eine vierte Ausfuhrungsform,
Figur 6: eine fünfte Ausfuhrungsform,
Figur 7: eine sechste Ausfuhrungsform,
Figur 8: eine siebte Ausfuhrungsform,
Figur 9: eine achte Ausfuhrungsform,
Figur 10: eine neunte Ausfuhrungsform.
In den Figuren 1 bis 6 ist eine Biegeform 1 dargestellt, die beispielsweise in den Pfeilrichtungen 5 nach Figur 1 bewegbar ist.
Das zu biegende Profil 2 wird über eine Doppeldornstation gebogen, wobei die linke Dornstation aus einem Einspannkopf 3 besteht, durch den hindurch eine Dornstange 14 geführt ist, die an ihrem vorderen freien Ende einen Dorn 16 aufweist.
Der gegenüberliegende Einspannkopf 4 weist ebenfalls eine Dornstange 15 auf, an deren vorderem, freien Ende ein Dorn 17 angeordnet ist. Zwischen den beiden Stirnseiten der aufeinandertreffenden Dorne 16,17 ergibt sich nun erfindungsgemäss ein Druckraum 18, der entweder von der einen Seite oder von der anderen Seite her mit einem Druckmedium beaufschlagt wird.
Im vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die Versorgung hierbei über die als Hohlstange ausgebildete Dornstange 15, wobei eine Mediumzuführung 12 in diese Stange stattfindet.
Durch die Pfeilrichtungen 5,6,7,8,9,10 ist im übrigen dargestellt, wie sich der rechte Einspannkopf 4 bewegen kann, um das Profil nicht nur zu biegen, sondern zusätzlich noch eine Torsion aufzubringen. Insgesamt kann also das Profil 2 durch diese Biegemaßnahmen in einer dreidimensionalen Ebene gebogen werden.
Das m Figur 1 unverformt dargestellte Profil wird nun dadurch gebogen, daß beispielsweise die Biegeform 1 in Pfeilrichtung 5 nach oben gefahren wird und hierbei die beiden Emspannkopfe 3,4 in Pfeilrichtung 5 stillstehen. Gleichzeitig werden die beiden Dornstangen 14,15 in Richtung auf die Einspannköpfe 3,4 gezogen, wodurch sich der Druckraum 18 öffnet, weil sich die beiden Stirnseiten der zunächst aneinanderstossenden Dorne 16,17 voneinander entfernen.
Wichtig ist, daß die beiden Dorne 16,17 stets so kontrolliert zurückgezogen werden, daß sie sich im Biegepunkt des zu biegenden Profils 2 befinden.
Der dazwischenliegende Bereich zwischen den beiden Stirnseiten der Dorne 16,17 ist nun als Druckraum 18 ausgebildet und wird über die Dornstange 15 mit einem Druckmedium (z.B. Luft) unter Druck gesetzt. Der Druck ist hierbei m einem Bereich von etwa 0,5 bis 10 bar oder großer - je nach Profilstarke und Profilgroße - wahlbar.
Mit der Pfeilrichtung 11 ist im übrigen dargestellt, daß die Dornstange 15 m den Pfeilrichtungen 11 bewegbar ist. Dies gilt selbstverständlich auch für die andere Dornstange 14.
Die Figur 2 zeigt ein gegenüber Figur 1 abgewandeltes Ausfuhrungsbeispiel, wo lediglich ein verschiebbarer Dorn 17 vorhanden ist, der über eine hohle Dornstange 15 mit
Druckmedium durchflössen wird, welches m den Druckraum 18 eingeführt wird. In Figur 2 ist der Biegeprozess bereits zur Hälfte ausgeführt, weil praktisch schon die Hälfte des Profils gebogen ist und hierbei der Druckraum 18 auch bereits eine größere Lange und dementsprechend auch ein größeres Volumen einnimmt. Anstatt des linken Domes 16 ist hierbei eine feste bdichtung 20 in der linken Seite des Profils 2 vorgesehen, wobei an dieser Seite das Profil durch einen feststehenden Einspannkopf 3 gehalten ist.
Auch hier ist durch die verschiedenen Pfeilrichtungen wieder eingetragen, in welchen Richtungen sich der rechte Einspannkopf 4 bewegen kann, jedoch nicht muß.
Gleiches gilt für das Ausführungsbeispiel nach Figur 3, wo wiederum verschiedene Bewegungsabläufe der Biegeform 1 in Verbindung mit Bewegungen des Einspannkopfes dargestellt sind.
Während also die Figur 2 eine Kerndorn-Kreuzarm-Biegemaschine darstellt, ist in Figur 3 eine Kerndorn-Schwenkarm- Biegemaschine dargestellt.
Bei Figur 2 handelt es sich um ein 3-D-Umformverfahren, während es sich bei Figur 3 um ein 2-D-Umformverfahren handelt.
Es ist jeweils die Achse des Schwenkarmes 13 schematisiert in den Figuren 2 und 3 eingetragen.
In Figur 4 ist eine vergrößerte Darstellung des Aufbaus nach Figur 3 gezeigt, wo erkennbar ist, daß der Dorn 17 mittels mehrerer Dichtringe 22 abdichtend am Innenraum des umzuformenden Profils 2 gehalten ist und daß der Dorn von einem Längskanal 23 durchsetzt ist, der luftschlüssig mit einem die Dornstange 15 durchsetzenden Längskanal 24 verbunden ist. In diesen Längskanal 24 wird dann in Pfeilrichtung 12 die Medium¬ zuführung bewerkstelligt.
Der Einspannkopf ist hierbei durch Spannbacken 21 verwirklicht, welche sich klemmend und formschlüssig an dem Ende des zu biegenden Profils 2 anlegen.
In Figur 5 ist als weiteres Ausführungsbeispiel im Vergleich zu Figur 3 dargestellt, daß ein Kerndornbiegen auch mit einem Kreuztisch und mit einer Walzenrolle erfolgen kann. Es handelt sich also um ein Kerndorn-Abroll-Streckbiegen. Der Begriff „Abrollen-Streckbiegen" bezieht sich darauf, daß das Profil 1 über eine Biegeform 1 abrollt und dabei gleichzeitig, streckgebogen wird. Mit der zusätzlichen vorhandenen Auswalzrolle 25 wird eine weitere Profilunterstützung gewährleistet, weil sich diese Auswalzrolle 25 an dem der Biegeform 1 gegenüberliegenden Querschnitt des Profils 2 anlegt. Die Auswalzrolle 25 bleibt hierbei stationär an dem eingezeichneten Punkt und wird in Pfeilrichtung 26 vorgespannt, während der Dorn 17 stationär unter der Auswalzrolle 25 stehenbleibt.
Hierbei dreht sich dann die Biegeform 1 in Pfeilrichtung 19 im Gegenuhrzeigersinn, wobei zusätzlich vorgesehen sein kann, daß sich auch der Einspannkopf 4 während dieser Biegung nach links bewegen kann, wobei die Dornstange 15 still steht.
Wichtig ist, daß auch hier der Druckraum 18 gebildet wird und ständig während des Umformprozesses mit einem Medium beaufschlagt wird, um diesen bereits schon gebogenen Profil- querschnitt des Profils 2 zu unterstützen und gegen Einfallen zu sichern.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 handelt es sich um ein 3-D-Kernroll-Abroll-Streckbiegen, welches demzufolge also auch eine Raumbiegung des Profils 2 ermöglicht. Im Unterschied zu Figur 1 kann neben der Drehung in Figur 6 noch zusätzlich geschwenkt werden. Mit 39 ist daher auch die Verschiebung in Z- Ebene dargestellt.
In Figur 7 ist als weitere Ausfuhrungsform ein symmetrisches
Dorn-Streckbiegen dargestellt, wo zwei gegenüberliegende Dorne zwischen sich den Druckraum 18 ausbilden.
Dieses Ausführungsbeispiel ist mit dem der Figur 1 vergleichbar, wobei in Figur 1 ein sogenanntes Kerndorn-
Doppelkopf-Kreuzarm-Biegeverfahren dargestellt war, während in Figur 7 das symmetrische Dorn-Streckbiegen näher beschrieben wird. Hierbei ist wichtig, daß ein vollkommen spiegelsymmetrischer Aufbau bezüglich der Längsmittenachse 40 gegeben ist, so daß es prinzipiell ausreicht, lediglich nur die eine Seite dieser Biegeanordnung zu beschreiben.
Es sind hierbei zwei Biegedorne 29,30 vorhanden, von denen mindestens einer beweglich und verschiebbar angetrieben ist, während der andere Biegedorn 29 feststehen kann.
Jeder Biegedorn ist hierbei mit dem zugehörigen Einspannkopf 3,4 verbunden, und durch den Einspannkopf 3 ist hierbei jeweils ein Dornschaft 27 geführt, der mit der Dornstange 14,15 verbunden ist. Jeder Dornschaft 27 ist mit einem Lamellendorn 28 verbunden und die einander zugewandten Stirnseiten der einander entgegengesetzt im Profil 2 eingesetzten Lamellendorne 28 bilden zwischen sich den Druckraum 18.
Es sind ferner Gleit- und Führungsbacken 31 vorhanden, welche unabhängig von den Biegekernen 29,30 arbeiten und die zwischen sich das zu biegende Profil 2 aufnehmen. Die Verwendung derartiger Lamellendorne 28 bei Verwendung eines durckgefüllten Druckraumes 18 hat den weiteren Vorteil, daß die Lamellendorne 28 praktisch druckbeaufschlagt werden und die Größe der Reibflächen hierdurch herabgesetzt wird. Derartige Reibflächen bilden sich insbesondere am Innenumfang des zu biegenden Profils 2 in Bezug zu den Lamellendornen 28 und zwischen der Lamellen des Lamellendornes selbst auch.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich im übrigen, wenn man statt eines Luftmediums ein flüssiges Medium verwendet, weil dann noch eine zusätzliche Schmierung der Lamellendorne 28 stattfindet.
In den Figuren 8 bis 10 sind weitere Ausführungsbeispiele von Rolldorn-Biegemaschinen dargestellt, wobei die Figur 8 eine 3- D-Roll-Dorn-Kreuzkopf-Biegemaschine darstellt; die Figur 9 eine 2-D-Rolldorn-Wechsel-Biegemaschine und die Figur 10 eine 2-D- Rolldornbiegemaschine . In Figur 8 sind hierbei drei Biegerollenstationen 32,33,34 in gegenseitigem Abstand zueinander angeordnet, wobei das freie Ende des zu biegenden Profils 2 mit einer Abdichtung 20 abgeschlossen ist und ggf. noch m der eingezeichneten Pfeil- πchtung 41 verdrehbar ausgebildet ist.
Die erste Biegerollenstation 32 ist als Kreuzkopf ausgebildet, wobei nicht nur die einander gegen berliegenden Biegerollen vorhanden sind, sondern auch m der Zeichenebene liegende Biegerollen, die sich oberhalb und unterhalb der Zeichenebene am Aussenumfang des zu biegenden Profils anlegen. Es wird also ein Kreuzkopf mit insgesamt vier Biegerollen dieser Biegerollenstation 32 beschrieben, der demzufolge m den eingezeichneten Pfeilrichtungen verschiebbar, schwenkbar und verdrehbar ist, um dem zu biegenden Profil 2 eine räumliche Biegung zu verleihen.
Mit der dahinter anschließenden, weiteren Biegerollenstation 33 wird eine Mittelrollenstation beschrieben, m derem Bereich sich der Biegepunkt befindet und m deren Bereich ebenfalls der unterstutztende Dorn 17 angeordnet ist. Jenseits der Mittelrollenstation ist nach als weitere Biegerollenstation 34 als Stutzrollenstation ausgebildet.
Wichtig hierbei ist, daß insbesondere der zwischen der Biegerollenstation 32 und der Mittelrollenstation 33 sich ergebende Bereich 35 vom Innendruck des Druckraumes 18 beaufschlagt wird und daß die hier stattfindenden Fließprozesse optimal durch den sich im Druckraum 18 entfaltenden Druck unterstutzt werden, so daß ein Einfallen des Profils m diesen Bereich mit Sicherheit vermieden wird.
Eine gleiche technische Lehre ergibt sich aus der Figur 9, wo erkennbar ist, daß statt einer raumlichen Biegung lediglich eine Biegung m zweidimensionaler Art stattfindet. Ansonsten gelten die gleichen Erläuterungen. In Figur 10 sind keine Biegerollenstationen mehr vorhanden, sondern lediglich einzelne Biegerollen 36,37,38,42 vorhanden, wobei der Biegerolle 42 die Biegerolle 37 gegenüberliegt und die eigentliche Biegung durch die Biegerolle 36 stattfindet, welche die Umformung des Profils 2 jenseits des Dorns 17 ausführt .
Zeichnungs1egende
Biegekopf 26 Pfeilrichtung
Profil 27 Dornschaft
Einspannkopf (links) 28 Lamellendorn
(rechts! 29 Biegedorn Pfeilrichtung 30 31 Gleit- und Führungsbacke 32 Biegerollstation 33 34 35 Bereich 36 Biegerolle
Mediumzuführung 37
Schwenkarm 38
Dornstange 39 Z-Ebene w 40 Längsmittenachse
Dorn 41 Biegerolle
Druckraum
Pfeilrichtung
Abdichtung
Spannbacke
Dichtung
Längskanal
Auswalzrolle

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren von Biegung von geschlossenen Hohlprofilen, wobei das Hohlprofil von innen her mit Druck beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine innenseitige Abstützung des Hohlprofils (2) über mindestens einen Dorn (16, 17, 29, 30) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Dorn (16, 17, 29, 30) als Druckabschluß für den unter Druck stehenden Raum (18) im Hohlprofil dient.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Dorne (16, 17; 29, 30) verwendet werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des unter Druck stehenden Raumes (18) im Hohlprofil (2) sich während des Biegevorgangs ändert .
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgleich dieser Volumenänderung durch Zufuhr bzw. Abfuhr des Druckmediums erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anpassung des Drucks an unterschiedliche Randbedingungen bei fortschreitendem Biegevorgang vorgenommen wird.
7. Vorrichtung zur Biegung von geschlossenen Hohlprofilen unter Innendruck, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zusätzlich mit mindestens einem Dorn (16, 17, 29, 30) versehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Dorn (16, 17, 29, 30) gegenüber der Innenwandung des Hohlprofils (2) abgedichtet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Dorn (16, 17, 29, 30) mit einer Zufuhreinrichtung (23, 24) für ein Druckmedium versehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Dorn (16, 17, 29, 30) feststehend oder verschieblich ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit zusätzlichen Abstutzungen (31) versehen ist.
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