WO2003082491A1 - Biegemaschine für profile und rundrohre - Google Patents

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WO2003082491A1
WO2003082491A1 PCT/EP2003/003033 EP0303033W WO03082491A1 WO 2003082491 A1 WO2003082491 A1 WO 2003082491A1 EP 0303033 W EP0303033 W EP 0303033W WO 03082491 A1 WO03082491 A1 WO 03082491A1
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WO
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bending
profile
roller
bent
bending machine
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PCT/EP2003/003033
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English (en)
French (fr)
Inventor
Walter E. SPÄTH
Original Assignee
Palima W. Ludwig & Co.
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Publication date
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Priority to US10/509,317 priority patent/US20050199033A1/en
Priority to EP03717227A priority patent/EP1490186A1/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
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/08—Bending rods, profiles, or tubes by passing between rollers or through a curved 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
    • B21D9/00—Bending tubes using mandrels or the like
    • B21D9/10—Bending tubes using mandrels or the like by passing between rollers

Definitions

  • the invention relates to a bending machine for profiles and round tubes according to the preamble of claim 1.
  • a bending machine for bending round tubes has become known with the subject matter of DE 196 30 025 A1. Circular tube profiles in the 2D and 3D range can be freely bent with this machine. However, the production capacity of the known bending machine is limited only to low throughput speeds at low degrees of deformation.
  • a similar arrangement results from DE 40 41 668 A, in which a profile to be bent is pushed over a mandrel shaft tool and is deformed by a three-roll bending arrangement, which consists essentially of successive support roller pairs, pairs of rolling rolls and pairs of bending rolls.
  • the pairs of bending rollers were arranged on a movable in three mutually perpendicular directions (X, Y, Z direction) table, so thus a free bending was possible.
  • the invention is therefore the object of developing a bending machine for profiles and round tubes of the type mentioned so that much higher throughput speeds can be achieved at higher degrees of deformation of the profile to be bent.
  • the invention is characterized in that the bending head at least from the series arrangement of a Support roller pair, an adjoining pair of rollers and at least one adjoining bending roller, wherein the bending roller is fixedly arranged on a turntable, the center of rotation is arranged parallel to the longitudinal axis of the profile to be bent at a distance therefrom, and that the turntable itself part of at least one is in two mutually perpendicular directions adjustable coordinate table.
  • the so-called coordinate table has in its center a passage in the region of which also has a passage turntable is arranged.
  • the passage in the hub is required for the implementation of the profiles to be bent.
  • the coordinate table itself now consists of two slidable in a plane against each other at right angles plates, so that the passing through the opening and to be bent profile depending on the displacement position of one or the other coordinate plate based on the bending roller arranged thereon to the left or right, according to down or up, or in a combined direction is deformed during the feed, so that z.
  • B. gives a helical shape in the bending of the profile.
  • all sorts of other shapes from the original straight profile can be bent, such.
  • B. bends in the same and / or different radii.
  • the radial feed movement is possible only with relatively little force, because the corresponding, associated power drive is difficult to integrate in the turntable.
  • no helix can be bent out of a round tube, because the rotary drive of the hub in conjunction with the radial drive of the bending roller achieves only a maximum of 360 ° in one direction.
  • a radially deliverable bending roller according to the invention is now replaced by a fixed bending roller, which is arranged on a displaceable in the Z direction coordinate plate.
  • the invention also provides that an additional displacement movement can also be assigned in the Y direction of this bending roller.
  • an additional displacement movement can also be assigned in the Y direction of this bending roller.
  • the said drive means are thus arranged at the periphery of the bending head and are realized in the form of coordinate plates.
  • the bending roller can be moved freely in the YZ plane, by corresponding displacement drive of the associated coordinate plates, which was not possible in the prior art.
  • the invention is intended to be based on the further realization that at higher speeds, higher degrees of deformation of profiles are also possible according to the invention.
  • the invention provides that at least one of the rolling rolls of existing rolling-roller pairs is deliverable in their movement to the profile to be bent, so that according to the invention the rolling rolls a rolling force can be placed on the profile to be bent.
  • At least one of the rolling rolls of existing pairs of rolling rolls is assigned a feed force, which ensures that the rolling roll rolls the profile to be bent with a correspondingly high pressure, and thereby induces a flow process in order to allow it to be bent precisely in the following direction by the bending roll. Due to the induced flow process, the required force on the bending roller is reduced significantly. Likewise, the speed of passage of the profile to be bent can be substantially increased.
  • the Auswalzrea takes place exactly in the bending line of the profile to be bent, that is, at the place where take place by the bending process material changes.
  • the induced flow process can be bent with lower bending forces than conventional methods.
  • Another advantage is the improvement of bending accuracy by greatly reducing the springback in the profile to be bent. Due to the artificially induced flow process, caused by the rolling roller, a cracking in the structure is largely avoided. That is, the stretching operations in conventional profile bending accounts for this bending process. These physical processes in the profile to be molded enable a much higher forming speed compared to conventional bending methods.
  • this method has the advantage that any bending contour can be achieved in a single bending operation.
  • the conventional 3- to 4-roll bending process however, several bending operations are necessary for producing a finished bending shape of the profile.
  • a much higher production capacity is achieved. This results in a better material compatibility of the Porfiles to be bent, a much gentler treatment of the surface of the profile, which eliminates post-processing, z.
  • the present invention is not limited to the bending of round tubes, but all open and closed hollow sections can be formed.
  • the bending roller arranged only at a small distance to the pair of rollers and still allow a corresponding spatial bending.
  • the invention sets eih, which provides that just the bending roller is rigidly mounted on a turntable and in the same plane as the pair of rollers acts, but it is spaced from this.
  • eih which provides that just the bending roller is rigidly mounted on a turntable and in the same plane as the pair of rollers acts, but it is spaced from this.
  • the problem with fast bending is that it overcomes the inertia of the moving masses.
  • the only moving mass according to the invention are the turntable and the far away from the bending roll outward drives for the coordinate plates. Therefore, the bending direction due to the rotational movement of the turntable can be changed within a very short time, which is not possible in large-scale and heavy drives on a turntable according to the prior art. Therefore, according to the invention, electromechanical drives are also used for the various movements, rather than comparatively hydraulic drives, because electromechanical drives operate much faster and can be controlled more accurately.
  • Figure 1 a schematic, oblique plan view of a bending machine according to the invention
  • FIG. 2 shows the bending machine according to FIG. 1 with the covering hood removed;
  • Figure 3 the side view of the arrangement of Figure 2;
  • Figure 4 the enlarged side view of the bending head of Figure 3;
  • FIG. 5 shows the illustration rotated by 90 ° in comparison to FIG. 4;
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the setting of the rolling roller with adjusting device via an eccentric disk
  • FIG. 7 shows a modified embodiment with respect to FIG. 4 with application of the rolling force via another arrangement
  • FIG. 8 shows the explanation of the principle according to FIG. 7.
  • a bending machine for profiles and round tubes is generally shown, which consists of a bending head 1 which is fixedly connected to a bridge 2, on which a number of spaced-apart guides 6 are attached.
  • a mandrel station 3 is provided for the support of a mandrel rod 21, and further is a thrust slide 4, with which the profile to be bent 5 is pushed into the bending head 1.
  • Either one or more pairs of rollers are rotationally driven in the bending head, so that they promote the profile by their rotational movement in the longitudinal direction, or in another embodiment, these pairs of rollers are not rotatably driven and it is only the profile to be bent on the thrust slide 4 by the bending head 1 pushed through.
  • a vertical web plate 9 is arranged, on which a first displacement drive in the Z direction for a coordinate plate 10 is arranged.
  • the displacement drive takes place here by the drive 16 for the coordinate plate 10th
  • a further coordinate plate 11 is arranged drivable in the Y direction, wherein the drive is effected by the drive 26 which is fixed to the coordinate plate 10.
  • the two coordinate plates 10, 11 are thus determined against each other in a rectangular Y-Z coordinate system. This in turn is opposite the feed direction X of the profiles 5 to be deformed in a rectangular orientation, so that the overall result is a rectangular X-Y-Z coordinate system for the reference planes of the device according to the invention.
  • the mandrel rod 21 passes through the profile 5 to be bent and a mandrel shaft tool 22 is arranged in the interior of the profile 5 in the bending region, which is always held in the bending region via the drive of the mandrel station.
  • the bending device essentially consists of a thrust carriage-side support roller pair 18, a pair of rolling rollers 17 arranged in front in the bending direction and at least one bending roller 14 arranged in front of it.
  • pairs of rollers 17, 18 are present in pairs, but can also be present in two pairs or more than once, so that they can be arranged on the circumference star-shaped around the profile 5 to be bent.
  • pairs of rollers 17, 18 are assumed, although a plurality of such roller pairs may be present in different planes.
  • the invention provides that the rolling roller pair 17 alone can be assigned a corresponding feed force via a corresponding feed drive 19.
  • a corresponding feed force is also additionally assigned to the support roller pair 18 via a further feed drive 20.
  • the respective lever 33, 36 is then mounted with an eccentric bearing 40 on the walls of the console 27, while the respective pivot bearing 37, 48 is in each case on the free pivotable end of the lever 33, 36.
  • the coordinate plate 10 assigned to the Z direction is displaceably mounted in a linear guide 24 on the web plate 9.
  • the drive 16 is used for displacement.
  • This consists of a pinion which meshes with a corresponding rack, which is part of the linear guide 24.
  • the displacement guide in the Y direction of the coordinate plate 11 takes place here via a guide aligned in the horizontal direction, which consists essentially of spaced apart parallel juxtaposed guide rollers which roll on corresponding guide surfaces of mutually opposite and a mutual distance engaging guide rails 50.
  • the drive 26 acts on the coordinate plate 11 via pinion and rack.
  • the guide rollers 25 are mounted on the coordinate plate 10, the guide rails 50 on the coordinate plate 11th
  • the rotary drive 13 for the turntable 12 is now attached.
  • Their pivot bearing is thus arranged in the coordinate plate 11, and through the turntable 12 through which the profile to be bent is guided, wherein at least from one side to the profile to be bent, the bending roller 14 touches, which is rotatably mounted in a holder 15.
  • the holder 15 is fixedly attached to the turntable 12.
  • the console 27 also shows a feed drive in the X direction.
  • the console 27 is connected via the connecting flange 28 fixed to the web plate 9.
  • the guide carriage 30 carries the upper roller and the upper support rollers 17, 18. These can be delivered accordingly against the bending roller 14 in the X direction (longitudinal direction of the profile to be bent).
  • the guide carriage 30 carries the upper roller and the upper support rollers 17, 18. These can be delivered accordingly against the bending roller 14 in the X direction (longitudinal direction of the profile to be bent).
  • the bending roller 14 in the X direction (longitudinal direction of the profile to be bent).
  • passive lower rollers 17, 18 to the upper active rollers 17, 18, which are adjustable both in their feed movement to the profile and in the direction of the longitudinal axis of the profile.
  • the lower rollers 17, 18 can also - in a development of the invention - also be designed to be adjustable in the longitudinal direction of the profile. This is always an opposite and in the vertical direction aligned pairing of these pairs of rollers 17, 18 given.
  • the support and rolling rollers 17, 18 are each held in a bearing shaft 38 which is rotatably mounted on the respective lever 33, 36.
  • a "passive ,, lower bracket 41 for supporting the lower rollers 17, 18 is provided and in contrast an actively driven console 42 is arranged.
  • This console 42 is slidably held by a piston-cylinder arrangement with the cylinder 43 in a sliding guide 32 on the web plate 9, wherein the piston rod of the cylinder 43 acts via a plate 46 on a shoe 44, the axes of rotation 37, 38 for the Rolls 17, 18 receives.
  • This Zustellhot is shown schematically in Figure 8. It can be seen that the axis of rotation 48 is firmly anchored to the one end of the shoe 44, while the opposite end of the shoe is pivotable in the direction of arrows 47.
  • the axis of rotation 48 is thus firmly connected to the console.
  • the shoe 44 is thus formed pivotable about this axis 48.
  • the upper roller 17 can be delivered in the arrow directions 47 with high force due to the force of the Zustellan elbow (cylinder 43 and bearing 45) against the profile to be bent.
  • each bend around the rollers can be done around the upper or the lower roller 17 or even laterally arranged at an angle thereto rolling rollers, which are not shown in the drawing.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Profil-Walzbiegemaschine mit Aufnahme-Zuführ- und Biegeeinheiten für zu biegende Profile und Rundrohre Der Biegekopf (1) der Profil- Biegemaschine besteht im Wesentlichen aus der Hintereinanderanordnung von einem Stützrollenpaar (18), einem sich daran anschliessenden Walzrollenpaar (17) und mindestens einer sich daran anschliessenden Biegerolle (14) wobei die Biegerolle fest an einer Drehscheibe (12) angeordnet ist, deren Drehzentrum parallel zur Längsachse des zu biegenden Profils (5) ausgerichtet ist. Die Drehscheibe selbst ist Teil eines mindestens in zwei zueinander senkrechten Richtungen verstellbaren Koordinatentisches, welcher entsprechend den Biegeanforderungen für das Profil verstellt werden kann.

Description

Biegemaschine für Profile und Rundrohre
Die Erfindung betrifft eine Biegemaschine für Profile und Rundrohre nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine Biegemaschine zum Biegen von Rundrohren ist mit dem Gegenstand der DE 196 30 025 A1 bekannt geworden. Mit dieser Maschine können Rundrohrprofile im 2D und 3D-Bereich frei gebogen werden. Die Produktionsleistung der bekannten Biegemaschine ist jedoch nur auf geringe Durchlaufgeschwindigkeiten bei niedrigen Umformgraden beschränkt. Eine ähnliche Anordnung ergibt sich aus der DE 40 41 668 A, bei der ein zu biegendes Profil über ein Dornschaftwerkzeug geschoben wird und durch eine Dreirollen-Biegeanordnung verformt wird, die im Wesentlichen aus hintereinanderliegenden Stützrollenpaaren, Walzrollenpaaren und Biegerollenpaaren besteht.
Die Biegerollenpaare waren auf einem in drei zueinander senkrechten Richtungen (X, Y, Z-Richtung) verschiebbaren Tisch angeordnet, wodurch also ein freies Biegen möglich war.
Es ergab sich allerdings nur eine minimale Durchlaufgeschwindigkeit für das zu biegende Profil, weil ein Antrieb der Rollen fehlte und im Übrigen nur eine sehr träge Biegung möglich war, weil ja die gesamte Biegerollenanordnung auf einem in drei Richtungen verstellbaren Koordinatentisch angeordnet war.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde eine Biegemaschine für Profile und Rundrohre der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass wesentlich höhere Durchlaufgeschwindigkeiten bei höheren Umformgraden des zu biegenden Profils erreicht werden können.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Biegekopf mindestens aus der Hintereinanderanordnung von einem Stützrollenpaar, einem sich daran anschließenden Walzrollenpaar und mindestens einer sich daran anschließenden Biegerolle besteht, wobei die Biegerolle fest an einer Drehscheibe angeordnet ist, deren Drehzentrum parallel zur Längsachse des zu biegenden Profils in einem Abstand davon angeordnet ist, und dass die Drehscheibe selbst Teil eines mindestens in zwei zueinander senkrechten Richtungen verstellbaren Koordinatentisches ist.
Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich also der wesentliche Vorteil, dass nun an Stelle der Anordnung von mehreren Biegerollen (zum Beispiel auch Biegerollenpaaren) lediglich eine an einer drehend angetriebenen Drehscheibe angeordnete Biegerolle erforderlich ist, wobei diese Drehscheibe wiederum Teil eines mindestens in Y- und Z-Richtung verschiebbaren Koordinatentisches ist.
Der sogenannte Koordinatentisch weist in seiner Mitte einen Durchlaß auf, in dessen Bereich die ebenfalls einen Durchlaß aufweisende Drehscheibe angeordnet ist. Der Durchlaß in der Drehscheibe ist für die Durchführung der zu biegenden Profile erforderlich.
Der Koordinatentisch selbst besteht nun aus zwei in einer Ebene gegeneinander im rechten Winkel verschiebbaren Platten, so dass das durch die Öffnung hindurchzuführende und zu biegende Profil je nach Verschiebeposition der Einen oder der Anderen Koordinatenplatte anhand der daran angeordneten Biegerolle nach Bedarf nach links oder rechts, nach unten oder oben, oder auch in eine daraus kombinierte Richtung beim Vorschub verformt wird, so dass sich z. B. eine Helixform bei der Biegung des Profils ergibt. Selbstverständlich können auch alle möglichen anderen Formen aus dem ursprünglich geraden Profil gebogen werden, wie z. B. Biegungen in gleichen und/oder unterschiedlichen Radien.
Zwar ist mit der DE 196 30 025 A1 bereits schon bekannt, dass man eine Biegerolle radial verschiebbar an einer drehend angetriebenen Drehscheibe befestigt.
Bei dieser bekannten Anordnung besteht jedoch der Nachteil, dass nur niedrige Geschwindigkeiten bei niedrigen Umformgraden möglich sind. Hier können also nur dünne Profile mit kleinem Querschnitt gebogen werden, weil der radiale Verschiebeantrieb der Biegerolle, der an der drehend angetriebenen Drehscheibe befestigt werden muss, große Probleme bereitet.
Dies erhöht insgesamt die bewegte Masse beim Biegen, so dass eben nur geringe Durchlaufgeschwindigkeiten erreichbar sind.
Insbesondere ist die radiale Zustellbewegung nur mit relativ geringer Kraft möglich, weil der entsprechende, zugeordnete Kraftantrieb nur schwierig in der Drehscheibe zu integrieren ist. Beispielsweise kann mit der bekannten Biegeeinrichtung keine Wendel aus einem Rundrohr gebogen werden, weil der Drehantrieb der Drehscheibe in Verbindung mit dem Radialantrieb der Biegerolle in einer Richtung nur maximal 360° erzielt.
Hier setzt die Erfindung ein, die vorsieht, dass an einer Drehscheibe nun eine radial unverstellbare, das heißt also festangeordnete, Biegerolle befestigt ist und dass die Drehscheibe selbst aber mit ihrem Drehlager auf einer in Z-Richtung verschiebbaren und feststellbaren Koordinatenplatte angeordnet ist.
Eine radial zustellbare Biegerolle wird erfindungsgemäß nun ersetzt durch eine feste Biegerolle, die auf einer in Z-Richtung verschiebbaren Koordinatenplatte angeordnet ist.
Zusätzlich sieht die Erfindung jedoch noch vor, dass eine zusätzliche Verschiebebewegung auch in Y-Richtung dieser Biegerolle zugeordnet werden kann. Damit wird eine wesentlich größere Freiheit bei der freien Biegung von Profilen erreicht. Man kann jetzt jede gewünschte Biegekraft ansetzen die man möchte, ohne Beeinträchtigung des vorhandenen Biegeraums, weil es nicht mehr erforderlich ist, den radialen Verschiebeantrieb für eine Biegerolle im Bereich einer Drehscheibe anzuordnen.
Die genannten Antriebsmittel sind also an der Peripherie des Biegekopfes angeordnet und sind in Form von Koordinatenplatten verwirklicht. Damit kann die Biegerolle in der Y-Z-Ebene frei verschoben werden, durch entsprechenden Verschiebeantrieb der zugeordneten Koordinatenplatten, was beim Stand der Technik nicht möglich war.
Auf diese Weise sind nun - wegen der besseren Ansteuerung in der Y-Z-Ebene - wesentlich feinere Verstellbewegungen möglich und damit können wesentlich höhere Biegegeschwindigkeiten erreicht werden.
Darüber hinaus kann ein mehrfach gewendeltes Profil erzeugt werden, was bei der genannten DE 196 30 025 A1 nicht möglich war.
Unabhängig davon und als selbständiger Erfindungsgegenstand soll der Erfindung noch die weitere Erkenntnis zugrunde gelegt werden, dass bei höheren Geschwindigkeiten erfindungsgemäß auch höhere Umformgrade von Profilen möglich sind.
Hier sieht die Erfindung vor, dass mindestens eine der Walzrollen von vorhandenen Walzrollenpaaren in ihrer Bewegung zu dem zu biegenden Profil zustellbar ausgebildet ist, so dass erfindungsgemäß den Walzrollen eine Walzkraft auf das zu biegende Profil aufgesetzt werden kann.
Es wird also mindestens einer der Walzrollen von vorhandenen Walzrollenpaaren eine Zustellkraft zugeordnet, die dafür sorgt, dass die Walzrolle mit entsprechend hohem Druck das zu biegende Profil auswalzt, und dadurch einen Fließprozeß induziert, um es nachfolgend von der Biegerolle maßlich genau biegen zu lassen. Durch den hervorgerufenen Fließprozeß reduziert sich die erforderliche Kraft an der Biegerolle deutlich. Desgleichen kann die Durchlaufgeschwindigkeit des zu biegenden Profiles wesentlich erhöht werden.
Durch das Auswalzen und dem dadurch induzierten Fließprozeß ist es möglich Umformgrade zu erzielen, die beim Einsatz konventioneller Biegetechnik nicht möglich sind. Das heißt, dass Verhältnis von Profilgröße bzw. Durchmesser zu Innenradius eines zu biegenden Profiles kann dadurch noch kleiner gestaltet werden, und zwar ohne Risiko einer Rißbildung bzw. deren Minimierung.
Hierzu wird angegeben, dass durch das Auswalzen, und dem dadurch induzierten Fließprozeß, ein Verhältnis von Profilgröße bzw. Durchmesser zu Innenradius des zu biegenden Profiles von 1 ,5 zu 1 bis 1 zu 1 möglich ist.
Der Auswalzprozess findet exakt in der Biegelinie des zu biegenden Profiles statt, das heißt an dem Ort, an dem durch den Biegeprozeß Materialveränderungen stattfinden. Durch den induzierten Fließprozeß kann mit geringeren Biegekräften gebogen werden, als bei herkömmlichen Verfahren.
Ein weiterer Vorteil besteht in der Verbesserung der Biegegenauigkeit durch starke Reduzierung der Rückfederung im zu biegenden Profil. Durch den künstlich induzierten Fließprozeß, hervorgerufen durch die Walzrolle, wird weitestgehend eine Rißbildung im Gefüge vermieden. Das heißt die Reckungsvorgänge beim konventionellen Profilbiegen entfallen bei diesem Biegeverfahren. Diese physikalischen Vorgänge im zu formenden Profil ermöglichen eine wesentlich höhere Umformgeschwindigkeit verglichen mit herkömmlichen Biegeverfahren.
Weiters besteht bei diesem Verfahren der Vorteil, dass in einem einzigen Biegevorgang jede beliebige Biegekontur erzielt werden kann. Beim konventionellen 3 - 4 Rollen - Biegeverfahren sind dagegen mehrere Biegevorgänge zur Herstellung einer fertigen Biegeform des Profiles notwendig. Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Biegeverfahrens wird dagegen eine wesentlich höhere Fertigungsleistung erzielt. Diese ergibt eine bessere Materialverträglichkeit des zu biegenden Porfiles, eine wesentlich schonendere Behandlung der Oberfläche des Profiles, wodurch Nachbearbeitungen entfallen, z. B. Vorarbeiten für Lackierungen oder Eloxierungen und dgl. mehr.
Damit können demgemäss bei hohen Durchlaufleistungen auch hohe Umformgrade von zu biegenden Profilen erreicht werden. Es wird im Übrigen darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Biegung von Rundrohren beschränkt ist, sondern es können sämtliche offenen und geschlossenen Hohlprofile umgeformt werden.
Es ist zwar bekannt, Auswalzaktionen bei zu biegenden Profilen im 2D-Bereich vorzusehen (siehe DE 197 33 932 A1). Hierbei handelt es sich aber um einen Kernstreckbiegevorgang über vorgegebene Biegeschablonen.
Bei der genannten Druckschrift wurde jedoch die Biegerolle beziehungsweise das Biegerollenpaar während des Biegevorgangs in entscheidender Weise von dem Drehzentrum der Walzrollen entfernt. Dies ist für die Biegung von engen Radien unerwünscht und führt insbesondere zu Nachteilen bei der räumlichen Biegung von Profilen.
Es sollte also möglichst die Biegerolle nur mit geringem Abstand an dem Walzrollenpaar angeordnet sein und dennoch eine entsprechende räumliche Biegung erlauben.
Hier setzt die Erfindung eih, die vorsieht, dass eben die Biegerolle starr an einer Drehscheibe angeordnet ist und in der gleichen Ebene wie das Walzrollenpaar wirkt, wobei sie aber von dieser beabstandet angeordnet ist. Es besteht also kein Abstand zwischen der wirksamen Biegerollenebene und der wirksamen Walzrollenebene, so wie es bei der älteren DE 197 33 932 beschrieben wurde. Dies wird durch die Herabsetzung der Widerstandskräfte im zu verformenden Material durch den erzeugten Fließprozeß im Außenbereich des zu biegenden Profiles in der Walzrollenebene erreicht.
Bei der Erfindung besteht also der Vorteil, dass man die Drehscheibe nach der Erfindung auch um mehr als 360° oder um ein Vielfaches davon drehen kann, was beim Stand der Technik (DE 196 30 025 A1) nicht möglich war. Wegen des Verzichtes einer radialen Zustellbewegung im Drehantrieb kann deshalb nach der Erfindung eine wesentlich schnellere Drehung der Drehscheibe vorgenommen werden. Es handelt sich also um eine hochdynamische Drehung, mit geringer Masse bei der hohe Durchlaufleistungen erzielt werden. Damit können schnelle axiale Durchschub-Bewegungen für das zu biegende Profil ausgeführt werden, was beim Stand der Technik nicht möglich war.
Wichtig ist also, dass die im Winkel zur Längsachse des zu biegenden Profils erforderlichen Zustellbewegungen eine ebenso schnelle Einstellung der Biegerolle, ermöglicht, wodurch aber die Steuerung einfacher und schneller ermöglicht wird.
Das Problem beim schnellen Biegen ist nämlich die Überwindung der Trägheit der bewegten Massen. Die einzige bewegte Masse nach der Erfindung sind die Drehscheibe und die weit von der Biegerolle auswärts angeordneten Antriebe für die Koordinatenplatten. Deshalb kann innerhalb kürzester Zeit die Biegerichtung aufgrund der Drehbewegung der Drehscheibe gewechselt werden, was bei großbauenden und schweren Antrieben auf einer Drehscheibe nach dem Stand der Technik nicht möglich ist. Es werden deshalb erfindungsgemäß auch elektromechanische Antriebe für die verschiedenen Bewegungen verwendet, eher als vergleichsweise hydraulische Antriebe, weil elektromechanische Antriebe wesentlich schneller arbeiten und genauer angesteuert werden können.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. lm Folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen."
Figur 1 : eine schematisierte, schräge Draufsicht auf eine Biegemaschine nach der Erfindung;
Figur 2: die Biegemaschine nach Figur 1 mit entfernter Abdeckhaube;
Figur 3: die Seitenansicht der Anordnung nach Figur 2;
Figur 4: die vergrößerte Seitenansicht des Biegekopfes nach Figur 3;
Figur 5: die um 90° gedrehte Darstellung im Vergleich zu Figur 4;
Figur 6: schematisierte Darstellung der Einstellung der Walzrolle mit ZuStelleinrichtung über eine Exzenterscheibe;
Figur 7: eine gegenüber Figur 4 abgewandelte Ausführungsform mit Aufbringen der Walzkraft über eine andere Anordnung;
Figur 8: die Erläuterung des Prinzips nach Figur 7.
In Figur 1 ist allgemein eine Biegemaschine für Profile und Rundrohre dargestellt, die aus einem Biegekopf 1 besteht, der fest mit einer Brücke 2 verbunden ist, auf der eine Reihe im Abstand voneinander angeordneten Führungen 6 befestigt sind. Am hinteren Teil der Brücke 2 ist hierbei eine Dornstation 3 für die Halterung einer Dornstange 21 vorgesehen, und ferner ist ein Schubschlitten 4, mit dem das zu biegende Profil 5 in den Biegekopf 1 hineingeschoben wird. Es gibt hierbei zwei Möglichkeiten für den Vorschub eines Profils. Entweder sind ein oder mehrere Rollenpaare im Biegekopf drehend angetrieben, so dass sie das Profil durch ihre Drehbewegung in Längsrichtung fördern, oder in einer anderen Ausführungsform, sind diese Rollenpaare nicht drehbar angetrieben und es wird lediglich das zu biegende Profil über den Schubschlitten 4 durch den Biegekopf 1 hindurchgeschoben.
In Figur 1 ist noch dargestellt, dass der Biegekopf 1 durch eine Haube 7 abgedeckt ist.
In Verbindung mit Figur 2 sind weitere Einzelheiten des Biegekopfes 1 zu erkennen.
Auf einer Fundamentplatte 8 ist eine vertikale Stegplatte 9 angeordnet, auf der ein erster Verschiebeantrieb in Z-Richtung für eine Koordinatenplatte 10 angeordnet ist.
Der Verschiebeantrieb erfolgt hierbei durch den Antrieb 16 für die Koordinatenplatte 10.
Auf dieser Koordinatenplatte 10 ist eine weitere Koordinatenplatte 11 in Y-Richtung antreibbar angeordnet, wobei der Antrieb durch den Antrieb 26 erfolgt, der an der Koordinatenplatte 10 befestigt ist. Die beiden Koordinatenplatten 10, 11 sind somit gegeneinander in einem rechtwinkeligen Y-Z Koordinatensystem bestimmt. Dieses ist wiederum gegenüber der Vorschubrichtung X der zu verformenden Profile 5 in rechtwinkeliger Ausrichtung, so dass sich insgesamt ein rechtwinkeliges X-Y-Z Koordinatensystem für die Bezugsebenen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt.
Auf der Koordinatenplatte 11 ist nun parallel dazu eine Drehscheibe 12 drehbar gelagert, die über einen Treibriemen 23 von einem Antrieb 13 aus drehend angetrieben ist, der auf der Koordinatenplatte 11 befestigt ist. Mit der Drehscheibe 12 ist eine Halterung 15 verbunden, an der eine Biegerolle 14 befestigt ist. Aus Figur 3 und 4 gehen weitere Einzelheiten des Biegekopfes 1 hervor:
In Figur 4 ist erkennbar, dass die Dornstange 21 das zu biegende Profil 5 durchgreift und im Biegebereich ein Dornschaftwerkzeug 22 im Innenraum des Profils 5 angeordnet ist, welches über den Antrieb der Dornstation immer im Biegebereich gehalten wird.
Die Biegeeinrichtung besteht im Wesentlichen aus einem schubschlittenseitigen Stützrollenpaar 18, einem in Biegerichtung davor angeordneten Walzrollenpaar 17 und mindestens einer davor angeordneten Biegerolle 14.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Rollenpaare 17, 18 paarweise vorhanden sind, aber auch jeweils in zwei Paaren oder mehrfach vorhanden sein können, so dass sie also am Umfang sternförmig um das zu biegende Profil 5 angeordnet sein können. Aus Vereinfachungsgründen wird in der folgenden Beschreibung nur von in einer Ebene liegenden Rollenpaaren 17, 18 ausgegangen, obwohl mehrere derartiger Rollenpaare in unterschiedlichen Ebenen vorhanden sein können.
Gleiches gilt im Übrigen auch für die Biegerolle 14, die nur als Einzel-Biegerolle vorgesehen ist. Es kann in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der gezeichneten Biegerolle 14 gegenüberliegend eine weitere Biegerolle oder sogar noch mehrere Biegerollen am Umfang verteilt auf das zu biegende Profil 5 zugeordnet sind.
Wichtig bei der Figur 4 ist, dass nun mindestens dem Walzrollenpaar 17, aber im gezeichneten Ausführungsbeispiel auch dem Stützrollenpaar 18 eine entsprechende Zustellkraft auf das zu biegende Profil 5 zugeordnet werden kann. Die Erfindung sieht also in ihrer einfachsten Ausführungsform vor, dass dem Walzrollenpaar 17 allein eine entsprechende Zustellkraft über einen entsprechenden Zustellantrieb 19 zugeordnet werden kann. In einer erweiterten Ausführungsform - wie in Figur 4 gezeigt - wird aber auch noch zusätzlich dem Stützrollenpaar 18 über einen weiteren ZuStellantrieb 20 eine entsprechende Zustellkraft zugeordnet.
Dies erfolgt dergestalt, dass an der vertikalen Stegplatte 9 über eine, im
Betriebszustand festgesetzte, Verschiebeführung 32 eine Konsole 27 angesetzt ist. Die Konsole 27 kann also zur Einstellung des Abstandes zwischen den Rollenpaaren 17, 18 dem Profil 5 über die Verschiebeführung 32 zugestellt werden. Diese wird dann festgesetzt. An der Konsole 27 sind nun die Zustellantriebe 19, 20 angeordnet, zu sehen in Fig. 3, die auf jeweils entsprechend frei schwenkbare Enden von zugeordneten Hebeln 33, 36 wirken. Dieses besondere Hebelprinzip wird anhand der Figur 6 noch näher erläutert.
Wichtig ist jedenfalls, dass der jeweilige Zustellantrieb 19, 20 auf den jeweiligen Kraftangriffspunkt 34, 35 am freien Ende jeweils eines Hebels 33, 36 wirkt und der Hebel jeweils die Drehachse 37, 48 jeweils einer Rolle 17, 18 trägt.
Gemäß Figur 6 ist dann der jeweilige Hebel 33, 36 mit einem Exzenterlager 40 an den Wänden der Konsole 27 gelagert, während das jeweilige Drehlager 37, 48 jeweils auf dem freien schwenkbaren Ende des Hebels 33, 36 ist.
Es wird demzufolge über den Zustellantrieb gemäß Figur 6 eine Schwenkbewegung in den Pfeilrichtungen 47 ausgeübt, wodurch sich also der Hebel in seinem Lager 40 dreht und aufgrund der exzentrischen Halterung der Drehachsen 37, 48 die Rollen 17, 18 in den Pfeilrichtungen 49 in Richtung auf das Profil zu- und wegstellt.
Aus Figur 4 ist noch erkennbar, dass die der Z-Richtung zugeordnete Koordinatenplatte 10 in einer Linearführung 24 auf der Stegplatte 9 verschiebbar gelagert ist. Zur Verschiebung dient der Antrieb 16.
Dieser besteht aus einem Ritzel, welches mit einer entsprechenden Zahnstange kämmt, die Teil der Linearführung 24 ist. Die Verschiebeführung in Y-Richtung der Koordinatenplatte 11 erfolgt hierbei über eine in horizontaler Richtung ausgerichtete Führung, die im Wesentlichen aus im Abstand parallel nebeneinander angeordneten Führungsrollen besteht, die auf entsprechenden Führungsflächen von einander gegenüberliegenden und einen gegenseitigen Abstand zueinander einnehmenden Führungsschienen 50 abrollen.
Hierbei wirkt der Antrieb 26 über Ritzel und Zahnstange auf die Koordinatenplatte 11.
Die Führungsrollen 25 sind auf der Koordinatenplatte 10 befestigt, die Führungsschienen 50 auf der Koordinatenplatte 11.
Auf der Koordinatenplatte 11 ist nun auch der Drehantrieb 13 für die Drehscheibe 12 befestigt. Deren Drehlager ist also in der Koordinatenplatte 11 angeordnet, und durch die Drehscheibe 12 hindurch wird das zu biegende Profil geführt, wobei mindestens von einer Seite auf das zu biegende Profil die Biegerolle 14 aufsetzt, die in einer Halterung 15 drehbar gelagert ist.
Die Halterung 15 ist fest an der Drehscheibe 12 befestigt. Die Konsole 27 zeigt im Übrigen auch noch einen Zustellantrieb in X-Richtung. Hier ist zunächst die Konsole 27 über den Verbindungsflansch 28 fest mit der Stegplatte 9 verbunden.
In Längsrichtung des zu biegenden Profils sind zwei zueinander parallel und im gegenseitigen Abstand zueinander angeordnete Konsolen 27 (in Figur 4 ist nur die eine gezeigt) angeordnet, die unten durch ein gemeinsames Bodenblech 29 miteinander verbunden sind. In dieses Bodenblech 29 greift nun ein Führungsschlitten 30 ein, dem ein eigener Zustellantrieb 31 zugeordnet ist.
Der Führungsschlitten 30 trägt die obere Walz- und die obere Stützrolle 17, 18. Diese können demgemäß in X-Richtung (Längsrichtung des zu biegenden Profils) gegen die Biegerolle 14 zugestellt werden. ln der Zeichnung der Figur 4 und 5 gibt es also zu den oberen aktiven Rollen 17, 18, die sowohl in ihrer Zustellbewegung auf das Profil als auch in Richtung der Längsachse des Profils einstellbar ausgebildet sind, nicht einstellbare, passive untere Rollen 17, 18.
Die unteren Rollen 17, 18 können jedoch auch - in einer Weiterbildung der Erfindung - ebenfalls in Längsrichtung des Profils einstellbar ausgebildet sein. Damit ist immer eine gegenüberliegende und in vertikaler Richtung zueinander fluchtende Paarung dieser Rollenpaare 17, 18 gegeben.
Das Einstellprinzip zur Erzeugung der Walzkraft auf das Walzrollenpaar beziehungsweise zur Erzeugung einer Stützkraft auf das Stützrollenpaar, wurde in Figur 6 bereits schon mit der dort beschriebenen Exzenterscheibe 39 erläutert.
Während also die Exzenterscheibe 39 in ihrem Exzenterlager 40 drehbar an den Führungsstützen 30 befestigt ist, sind die zugeordneten Zustellantriebe 19, 20 an den parallel zueinander angeordneten Konsolen 27 drehbar befestigt. Dies ist durch kleine Drehpunkte in Figur 4 schematisiert dargestellt.
Die Stütz- und Walzrollen 17, 18 sind hierbei jeweils in einer Lagerwelle 38 gehalten, die auf dem jeweiligen Hebel 33, 36 drehbar gelagert ist.
In dem gegenüber Figur 4 und 5 abgewandelten Ausführungsbeispiel nach Figur 7 wird ein anderes Zustellprinzip verwendet.
Hierbei ist eine „passive,, untere Konsole 41 zur Halterung der unteren Rollen 17, 18 vorgesehen und demgegenüber ist eine aktiv angetriebene Konsole 42 angeordnet. Diese Konsole 42 ist über eine Kolben-Zylinder-Anordnung mit dem Zylinder 43 in eine Verschiebeführung 32 verschiebbar an der Stegplatte 9 gehalten, wobei die Kolbenstange des Zylinders 43 über eine Platte 46 auf einen Schuh 44 wirkt, der die Drehachsen 37, 38 für die Rollen 17, 18 aufnimmt. Dieses Zustellprinzip ist schematisiert in Figur 8 dargestellt. Es ist erkennbar, dass die Drehachse 48 fest an dem einen Ende des Schuhes 44 verankert ist, während das gegenüberliegende Ende des Schuhes in den Pfeilrichtungen 47 schwenkbar ausgebildet ist.
Die Drehachse 48 ist also fest mit der Konsole verbunden. Der Schuh 44 ist also um diese Achse 48 schwenkbar ausgebildet.
Am freien schwenkbaren Ende des Schuhes ist damit die Drehachse 37 für das Walzrollenpaar 17 aufgenommen. Deshalb kann die obere Walzrolle 17 in den Pfeilrichtungen 47 mit hoher Kraft aufgrund der Krafteinwirkung der Zustellanordnung (Zylinder 43 und Lager 45) gegen das zu biegende Profil zugestellt werden.
Damit werden also sowohl über die Anordnung nach Figur 6 als auch über die Anordnung nach Figur 8 wegen der wirkenden, relativ großen Hebelkräfte außerordentlich hohe Walzkräfte von der oberen Walzrolle 17 auf das zu biegende Profil ausgeübt.
Es wird noch darauf hingewiesen, dass jeweils um die Walzrollen herum gebogen wird. Je nach Biegerichtung kann dies um die obere oder die untere Walzrolle 17 oder auch die seitlich im Winkel hierzu angeordneten Walzrollen erfolgen, die zeichnerisch nicht dargestellt sind.
Soweit auch eine entsprechende Stützkraft an den Stützrollenpaaren 18 über die beschriebenen Zustellantriebe ausgeübt wird, wird hierbei vorausgesetzt, dass sich auch das Dornschaftwerkzeug 22 im Bereich unterhalb und innerhalb der Stützrollenpaaren 18 befindet, um hier auch eine entsprechende Stützaktion durch Abstützung des Profils von innen zu ermöglichen. Zeichnungslegende
1 Biegekopf 30 26. Antrieb (Y)
2 Brücke 27. Konsole
3 Dornstation 28. Verbindungsflansch
4 Schubschlitten 29. Bodenblech
5 Profil 30. Führungsschlitten
6 Führung 35 31. Zustellantrieb
7 Abdeckung 32. Verschiebeführung
8 Fundamentplatte 33. Hebel
9 Stegplatte 34. Angriffspunkt
10. Koordinatenplatte (Z-Richtung) 35.
11. Koordinatenplatte (Y-Richtung) 40 36. Hebel
12. Drehscheibe 37. Drehachse
13. Antrieb 38. Lagerwelle
14. Biegerolle 39. Exzenterscheibe
15. Halterung (für 14) 40. Exzenterlager
16.Antrieb (für 10) 45 41. Konsole
17. Walzrollenpaar 42. Konsole
18. Stützrollenpaar 43. Zylinder
19. Zustellantrieb 44. Schuh
20. Zustellantrieb 45. Lager
21. Dornstange 50 46. Platte
22. Dornschaftwerkzeug 47. Pfeilrichtung
23. Treibriemen 48. Drehachse
24. Linearführung 49. Pfeilrichtung
2 5. Führungsrolle 50. Führungsschiene

Claims

Patentansprüche
1. Biegemaschine mit Aufnahme- Zuführ- und Biegeeinheiten für zu biegende Profile und Rundrohre, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegekopf (1) der Biegemaschine im Wesentlichen aus der Hintereinanderanordnung von mindestens einem Stützrollenpaar (18), mindestens einem sich daran anschließenden Walzrollenpaar (17) und mindestens einer sich daran anschließenden Biegerolle (14) besteht, wobei die Biegerolle (14) fest an einer Drehscheibe (12) angeordnet ist, deren Drehzentrum parallel zur Längsachse des zu biegenden Profils (5) ausgerichtet ist, und dass die Drehscheibe (12) selbst Teil eines mindestens in zwei zueinander senkrechten Richtungen verstellbaren Koordinatentisches ist, welcher entsprechend den Biegeanforderungen für das Profil (5) verstellt werden kann.
2. Biegemaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Drehscheibe (12) mittels eines Antriebs (13) anschlagsfrei im Kreis gedreht werden kann.
3. Biegemaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Koordinatentisch aus zwei im rechten Winkel in einer Ebene gegeneinander verstellbaren Koordinatenplatten (10, 11) besteht.
4. Biegemaschine nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Koordinatenplatten (10, 11) mittels Verschiebeantrieben (16, 26) verstellt werden können.
5. Biegemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzrollenpaar (17) und/oder das Stützrollenpaar (18) mittels ZuStellantrieben (19, 20) in Richtung zum Profil (5) hin zustellbar bzw. wegstellbar ist.
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