WO2005014195A1 - Verfahren und vorrichtung zum biegen und umformen von profilen durch walz- oder matrizenbiegen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum biegen und umformen von profilen durch walz- oder matrizenbiegen Download PDF

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WO2005014195A1
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vibration
vibration generator
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Walter Erich SPÄTH
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Palima W. Ludwig & Co.
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    • 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
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    • 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 method and apparatus for bending and forming profiles by rolling or die bending according to the preamble of
  • forming is understood to mean that, for example, a straight sheet metal blank is made into a profile by a forming process, for which purpose the inventive method proposes novel approaches.
  • bending means that already finished profiles are bent in any desired two-dimensional or three-dimensional manner.
  • roll bending is understood to mean that the bending or forming process takes place by passing the sheet metal section or profile to be bent through a roll bending process ,
  • the invention also relates not only to the bending of profiles in general, but in particular to the bending of hollow profiles.
  • the problem with thin-walled hollow sections is that there is a risk of the profile falling or tearing during bending.
  • a mandrel shaft is carried, which supports the profile in the bending zone from the inside.
  • the invention also relates to a method for bending and forming by means of one or more dies.
  • Such matrices are bending tools consisting essentially of sliding shoes, as described for example in US 5,884,517. Again, there is the problem that you want to reshape and / or bend a possibly complicated and thin-walled profile by a multi-dimensional twist, tilt and displacement of the individual matrices.
  • Such high-strength special alloys can no longer be bent using conventional bending methods. Rather, it has been found that when bending and / or forming such alloys, the material is so brittle that it breaks, tears, buckles or springs back to its original state during the bending process. This means that it can not be bent by conventional means.
  • Light metal alloys produced by conventional methods of the aforementioned Art are no longer bend, still with good forming efficiency with high accuracy reshape and / or bend.
  • the invention is characterized by the technical teaching of claim 1.
  • An essential feature of the invention is that at least one of the bending tools is associated with at least one vibration generator, which sets the bending tool in vibration.
  • vibrator means any suitable vibrator capable of vibrating one or more of the aforesaid bending tools (rollers and / or sliding shoes and / or press shoes and / or dies) which consequently the bending tool is transmitted and from this to the profile to be bent and / or reshaped.
  • Such a vibration generator can, for. B. be an electromagnetic vibrator, wherein one or more coil windings are excited with a corresponding excitation current, so that the bending tool is set in vibration.
  • These vibrations can act both in the longitudinal direction and in the radial direction on the bending tool, and a case-by-case decision is made as to which vibration is introduced at which bending tool or at which feed tool.
  • the invention relates not only to the introduction of vibrations on the bending tools, but also on the introduction of the Vibrations on internal profile tools, as provided in particular with the mandrel shaft mounted in the feed direction by a mandrel station.
  • both the mandrel station itself can be excited by vibrations as well as the guided in the hollow profile mandrel shaft (or an internal profile tool), which may have a separate vibrator.
  • the invention begins with the realization that the stretching or upsetting process on the profile to be bent, in which there is a volume change due to Auswalzvor réellen at the same time, a vibration generation optimally supports this process. Attempts by the Applicant have shown that it is now possible for the first time, even high-strength steels and aluminum alloys (even with thin-walled hollow sections) properly reshape without causing tearing, breaking or undesirable deformation of the profile cross-section.
  • any oscillator capable of providing the required oscillation frequency can be used as the oscillator.
  • an electromagnetic vibration generator was called, which consists essentially of energized coils through which possibly also a medium or high-frequency vibration flows. Such coils can be excited with an oscillation frequency of 50 Hz to 20 kHz.
  • the electromagnetic windings used may in this case be arranged in the longitudinal direction, but it can also be used in the transverse direction extending thereto electromagnetic windings and it can also be three-dimensional, current-carrying, electromagnetic windings are used, which generate both longitudinal vibrations and vibrations in the radial direction, wherein even three-dimensional oscillations result when vibrating electromagnetic coils are used in different directions.
  • resonators are suitable as ultrasound oscillators, but also quartz crystals and piezocrystals.
  • eccentric vibrator hydraulic vibrator or pneumatic vibrator, where the air or liquid cushion generates a corresponding pulsation.
  • the method provides for vibrations in the range of 50 Hz to about 30 kHz, with vibration in the range of 16 to 20 kHz being preferred.
  • the present method also relates to the bending or forming of solid profiles and / or semi-open profiles, such as e.g. Angle, T or double T profiles, as well as U profiles.
  • FIG. 1 shows schematically a bending process according to the invention with the representation of different vibration generators on the bending tools
  • FIG. 3 a section through the introduction of the double mandrel shaft into the profile to be bent on the rear side
  • FIG. 4 shows a partially modified embodiment with respect to FIG. 1, showing further details
  • FIG. 5 shows the illustration of a clamping head with a vibration generator
  • FIG. 6 shows a modified embodiment with respect to FIG. 5, showing further details
  • FIG. 7 shows a first embodiment of the arrangement of coil windings in a bending roller
  • FIG. 8 shows the end view of the embodiment according to FIG. 7,
  • FIG. 9 shows a second embodiment of a bending roller
  • FIG. 10 shows a third embodiment of a bending roller
  • FIG. 11 shows a fourth embodiment of a bending roller
  • FIG. 12 shows a fifth embodiment of a bending roller
  • FIG. 13 shows a sixth embodiment of a bending roller
  • FIG. 14 shows a seventh embodiment of a bending roller
  • FIG. 15 the front view of the bending roller according to FIG. 14,
  • FIG. 16 is a schematic of a forming process with a die-forming section
  • FIG. 17 shows the end view of the female forming according to FIG. 16
  • FIG. 18 a side view of the die forming.
  • a profile roll bending machine is shown schematically, which consists essentially of a head machine 1, in whose frame a middle
  • Rolling roller 3 is arranged, which is delivered, for example, with a biasing force of 400 kN in the direction of arrow 4 on the profile to be bent 20.
  • the roller 3 opposite a center roller 2 is arranged, which supports the profile 20 to be bent from the side.
  • an outer support roller 6 which applies to the outside of the profile to be bent 20, while opposite an inner guide roller 7 of the support roller 6 is opposite.
  • a bending roller 5 can still be arranged.
  • rollers 5, 6, 7 can also be replaced by correspondingly identical sliding shoes.
  • one or more guide rollers 15 are present at the outlet end. These have the purpose of threading the profile 20 to be bent in the direction of arrow 62 (see FIG. 2) to the profile (from the front) to be threaded take and lead through the set away from the profile rolling and bending rollers 2, 3, 5, 6, 7 therethrough.
  • each mandrel carries a Domschaft 16 at its front, free end.
  • Figures 2 and 3 show how the respective mandrel shafts 16 inserted into the associated profile chamber of the profile 20 and the profile is pushed over the Dorn2020fte.
  • one or more of the bending tools is assigned a vibration generator.
  • vibration generators 30 - 37 in the individual bending tools still further vibration generator are present, in the form of sliding shoes on the
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of two vibration calipers 8, 9 lying opposite one another, which are arranged between the bending rollers 3, 6 and 2, 7.
  • These vibrating saddles 8, 9 contain their own vibration generator, which are adapted to apply the profile 20 in both the axial direction and in the radial direction with corresponding vibrations.
  • Bending tools wear such vibrators and finally it is provided that cumulatively all bending tools are provided with corresponding vibration generators.
  • a vibration generator 30 is arranged in the chuck head 12, which via the chuck 14 exerts a longitudinal vibration on the profile 20 clamped there.
  • one or more vibration generators 31 - 35 are arranged.
  • FIG. 2 shows that the mandrel station 17, which carries the free rear end of the mandrel rods 13, is also acted upon by an associated oscillator 36. In this way, the mandrel shafts 16 are vibrated via the vibrated mandrel rods 13. This will be discussed later with reference to FIG. 4.
  • a quasi-standing wave is generated in the mandrel 13 and thus on the mandrel shafts 16, which leads to particularly favorable forming results in the interior of the profile. Details are shown in Figure 4 for this purpose.
  • the respective mandrel 13 has a longitudinally extending central bore 22, which leaves room for the passage of the cable and an oil passage.
  • the cable 21 which is arranged in the interior of the mandrel shaft 16 coil winding 23 is supplied with a pulsating DC or AC. Due to the resulting magneto-friction and the magnetic effects in the metallic material, therefore, the entire mandrel shaft 16 oscillates in the longitudinal direction (arrow direction 29), as well as in the transverse direction thereto, namely in the direction of arrow 19.
  • the front of the mandrel shaft 16 is formed by a top plate 26, on the outer circumference opposite Schlberichtplatten 27 are arranged, which absorb a correspondingly strong supporting action against the high deformation forces in the bending gap between the roller 3 and the opposite center roller 2.
  • the generation of vibration on the mandrel shaft 16 further serves secondarily to reduce the friction between the outer circumference of the mandrel shaft and the inner circumference of the profile to be bent, in particular in the region of the bending deformation zone.
  • FIG. 5 shows that the clamping head 12 is also provided with a vibration generator 30, wherein the clamping of the profile 20 takes place with a clamping cylinder 38 which bears against the outer circumference of the profile 20.
  • a vibration generator 30 is arranged, which consists of a current-carrying coil winding, so that over the chuck 12 a longitudinal vibration is generated.
  • the mandrel 13 is associated with a vibration generator 37.
  • the invention provides in one embodiment that either only the mandrel 13 has a vibrator 37 and in this case the mandrel shaft 16 has no vibration generator.
  • an oil port 40 is provided for the introduction of the oil into the mandrel rod 13. Furthermore, it is shown that the mandrel rod is inserted via guide rollers 39 in the chuck 12 and that in the chuck 12, the aforementioned vibrator 30 is arranged.
  • FIGS. 7 to 15 show various embodiments of bending tools, all of which are provided with a vibrator.
  • a vibration generator can consist of coils through which current flows.
  • the invention is not limited thereto.
  • current-carrying coils and other vibrators can be used, as mentioned in the general description part.
  • these include piezoelectric crystals and other vibrators capable of generating ultrasonic vibrations.
  • FIGS. 7 and 8 it is shown in FIGS. 7 and 8 that one or more of the bending rollers 2, 3, 5, 6 is in each case designed as a metal roller, wherein an annular groove 42 is arranged in each case at the end in the roller, into which a coil winding 44 is inserted is.
  • This coil winding 44 is circular in circumference, as is apparent from Figure 8.
  • Such coil windings 44 can be produced, for example intrinsically stable by pouring into a plastic body and are then inserted as a ring body in each case in the associated receiving groove (annular groove 42) on the end face of the respective role.
  • winding is introduced directly into the annular groove 42, without being fixed in an inherently stable body.
  • the corresponding power supply of the coil windings 44 is effected by slip rings, not shown in detail, which are arranged for example on one end face of the bending roller 2, 3, 5, 6 and which are associated with taps associated with a corresponding power source.
  • an inductive (wireless) coupling can also be provided.
  • the rolling surface 46 then swings by increasing its diameter and, for example, forms the rolling surface 46 '. It can also be provided that the rolling surface performs a sinusoid over its axial length, so that it does not come to a parallel, radially outwardly directed deformation of the rolling surface 46 in the direction of the rolling surface 46, but to a sine wave, which extends over the axial Length of the rolling surface 46 extends and deformed in the form of a sinusoid.
  • the rolling surface 46 is in this case formed between two flanges 21 of increased diameter, wherein, if necessary, these flanges deform in the dashed manner.
  • the roller 2, 3, 5, 6 is rotatably mounted on the axis 45 by means of a sliding bearing.
  • FIG. 9 shows a doubled embodiment of a roller 2, 3, 5, 6 in comparison with FIG. 7, where it can be seen that the roller embodiment according to FIG. 7 is doubled and the two rollers abut one another in the region of a central joint 47.
  • the current-carrying coil windings 48 are present in a particularly concentrated form, whereby a very strong mechanical deformation is generated in this area.
  • the vibration effect of such a roller 2, 3, 5, 6 is compared with that of Figures 7 and 8 amplified accordingly.
  • FIG. 11 shows a quadruple roller according to FIG. 9, wherein it is additionally shown that an additional vibration generator can be installed in the axle 45.
  • This vibrator 63 forms an internal excitation of the axis 45 with a corresponding vibration.
  • a sleeve 51 is inserted, arranged in the one or more coil windings 52 are.
  • the coil winding 52 is anchored by means of a threaded pin 53, and via the connecting wires 54, the excitation voltage is initiated.
  • This bending tool (bending roller) then oscillates separately due to the separate power supply via the coil windings 44.
  • the excitation of the coil winding 52 in the axle-side oscillator 63 takes place with a different amplitude and a different oscillation frequency, such as the excitation of the coil windings 44th
  • FIG. 12 shows, instead of an oscillation generator 63 arranged on the axis, a further oscillation generator 55 placed on the axis 45.
  • This oscillation set essentially consists of an outer coil winding 56, which is arranged in an associated body which is placed on the axle 45 as positively as possible.
  • the axle 45 is assigned a vibration in the longitudinal direction and also in the transverse direction. This vibration is fed via the associated sliding bearing and the roller 2, 3, 5, 6.
  • FIG. 13 shows, as a further embodiment, that the coil windings 58 are arranged in the region of a bushing 57, which forms a plain bearing with the axis 45 as a separate part.
  • the socket 57 is therefore easily interchangeable and can be replaced by other sockets with other coil windings 58. It carries a central support ring 29 of increased diameter, over which the particular acting on the central region of the roller 2, 3, 5, 6 bending forces are absorbed.
  • FIGS. 14 and 15 show, as a further embodiment, that the rollers 2, 3, 5, 6 can also have axial bores 60 distributed around the circumference and seated parallel to one another, wherein a coil winding 61 engages in each axial bore and all the coil windings 61 from a common current source are charged. Again, the two end faces are in turn covered by a lid 43.
  • Figures 16-18 generally show a forming process over known die forming.
  • a movable in two or three spatial axes bending die 70 is provided, which can be moved, for example in the direction of arrows 71, 72, 75 and additionally rotated in the directions of rotation 73, 74.
  • one or more fixed dies 64 are arranged, which rest against the profile to be bent and have lubricating pads 67 on these contact surfaces.
  • the bending die 70 is assigned at least one vibration generator 65, which generates an approximately centric (star-shaped) vibration on the passage gap in the bending die 70, so that it increases and decreases rhythmically and so the corresponding profile 20 to be bent a corresponding vibration telling.
  • a separate vibration generator 66 is also assigned to the fixed matrices 64. This vibrator works in particular to the lubricating pads 67, which are thus placed in vibration so as to produce an improved lubricating effect on the there passed profile 20.
  • the profile to be bent is guided in the direction of arrow 68 by the fixed matrices 64 and the adjoining bending mattress 70.
  • mandrel rod 13 and / or the mandrel shaft 16 can be acted upon with its own vibration generator, as explained above with reference to the general description.
  • Vibration generator 20 74 Direction of rotation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Biegen und Umformen von Profilen durch Walz- oder Matrizenbiegen, wobei das zu biegende oder umzuformende Profil (20) unter dem Einfluss von ein oder mehreren Biegewerkzeuge gebogen oder umgeformt wird. Um auch schwer biegbare und spröde Profile zu Biegen und Umformen zu können, ist vorgesehen, dass mindestens einem der Biege- und/oder Umformwerkzeuge ein Schwingungserzeuger (8, 9) zugeordnet ist, dessen Schwingungen dem zu biegenden oder umzuformenden Profil mindestens in der Umformzone zugeführt werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Biegen und Umformen von Profilen durch Walz- oder Matrizenbiegen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Biegen und Umformen von Profilen durch Walz- oder Matrizenbiegen nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1. Hierbei ist es bekannt, das zu biegende oder umzuformende Profil durch ein oder mehrere Biegewerkzeuge zu biegen oder umzuformen.
Unter dem Begriff „Umformen" wird verstanden, dass aus beispielsweise einem geraden Blechzuschnitt durch einen Umformvorgang ein Profil hergestellt wird, wofür das erfindungsgemäße Verfahren neuartige Lösungsansätze vorschlägt.
Unter dem Begriff „Biegen" wird verstanden, dass bereits fertiggestellte Profile in beliebiger Weise zweidimensional oder dreidimensional gebogen werden.
Unter dem Begriff „Walzbiegen" wird verstanden, dass der Biege- oder Umformprozess durch Hindurchleiten des umzuformenden Blechabschnittes oder des zu biegenden Profils durch einen Walzbiegevorgang stattfindet. Eine derartige Walzbiegemaschine besteht im Wesentlichen aus einer mittleren Walzrolle, der eine Mittelrolle dem zu biegenden Profil gegenüber liegt.
In Durchlaufrichtung des Profils liegt vor der Walzrolle mindesten eine Stützrolle und ggf. eine der Stützrolle gegenüberliegende Führungsrolle, und hinter der Walzrolle liegt ggf. auch noch eine Biegerolle. Es können hierbei noch weitere Führungsrollen oder Gleitschuhe angeordnet werden. Ein Walzbiegevorgang kann auch dadurch erfolgen, dass einige der vorher genannten Rollen nicht als Rollen ausgebildet sind, sondern als Gleit- oder Press-Schuhe.
Die Erfindung bezieht sich auch nicht nur auf das Biegen von Profilen allgemein, sondern insbesondere auch auf das Biegen von Hohlprofilen. Bei dünnwandigen Hohlprofilen besteht das Problem, dass die Gefahr besteht, dass während des Biegens das Profil einfällt oder reißt. Für diesen Fall wird es bevorzugt, wenn im Innenraum des Profils ein Dornschaft mitgeführt wird, der das Profil in der Biegezone von innen her abstützt.
Die Erfindung betrifft im übrigen auch ein Verfahren zum Biegen und Umformen mithilfe von ein oder mehreren Matrizen.
Derartige Matrizen sind Biegewerkzeuge, die im Wesentlichen aus Gleitschuhen bestehen, wie sie beispielsweise in der US 5,884,517 beschrieben sind. Auch hier besteht das Problem, dass man durch eine mehrdimensionale Verdrehung, Neigung und Verschiebung der einzelnen Matrizen ein ggf. kompliziertes und auch dünnwandiges Profil umformen und/oder biegen will.
Alle vorgenannten Biege- und Umformverfahren haben sich bewährt. Es entstehen allerdings Probleme, wenn es darum geht, besonders dünnwandige Hohlprofile mit hohem Umformfaktor umzuformen. Weitere Probleme entstehen dann, wenn es um ein sehr dünnwandiges und hochfestes Metallmaterial geht. Derartige hochfesten Materialien sind z. B. Molybdän- oder Sonderlegierungen mit hochfesten Eigenschaften, die sich im Biege- und/oder Umformprozess als besonders spröde und hart herausgestellt haben und demzufolge außerordentlich schwierig zu biegen sind.
Solche hochfesten Sonderlegierungen (hierunter fallen nicht nur Stahl- sondern auch Leichmetall-Legierungen) sind mit konventionellen Biegemethoden nicht mehr zu biegen. Es hat sich vielmehr gezeigt, dass beim Biegen und/oder Umformen derartiger Legierungen das Material so spröde ist, dass es während des Biegeprozesses bricht, einreißt, beult oder in den ursprünglichen Zustand zurückfedert. Dies bedeutet, dass es mit konventionellen Mitteln nicht mehr zu biegen ist.
Hier setzt die Erfindung ein, die sich das Ziel gesetzt hat, hochfeste Stahl- oder
Leichtmetall-Legierungen, die mit konventionellen Methoden der eingangs genannten Art nicht mehr zu biegen sind, trotzdem noch mit gutem Umformwirkungsgrad mit hoher Genauigkeit umzuformen und/oder zu biegen.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass mindestens einem der Biegewerkzeuge mindestens ein Schwingungserzeuger zugeordnet ist, der das Biegewerkzeug in Schwingung versetzt.
Mit der gegebenen technischen Lehre wird also ein neuer Lösungsansatz in der Weise vorgeschlagen, dass beim Walz- oder Matrizenbiegen die dort verwendeten Biegewerkzeuge jeweils einer Schwingung unterworfen werden, wobei mindestens eines der Biegewerkzeuge eine solche Schwingung ausführen soll.
Unter dem Begriff „Schwingungserzeuger" werden nach der Erfindung sämtliche geeigneten Schwingungserzeuger verstanden, die in der Lage sind, eines oder mehrere der vorgenannten Biegewerkzeuge (Rollen und/oder Gleitschuhe und/oder Pressschuhe und/oder Matrizen) in Schwingung zu versetzen, die demzufolge auf das Biegewerkzeug übertragen wird und von diesem auf das zu biegende und/oder umzuformende Profil.
Ein derartiger Schwingungserzeuger kann z. B. ein elektromagnetischer Schwingungserzeuger sein, wobei ein oder mehrere Spulenwicklungen mit einem entsprechenden Anregungsstrom angeregt werden, so dass das Biegewerkzeug in Schwingung versetzt wird. Diese Schwingungen können sowohl in longitudinaler Richtung als auch in radialer Richtung auf das Biegewerkzeug wirken, und von Fall zu Fall wird entschieden, welche Schwingung an welchem Biegewerkzeug oder an welchem Vorschubwerkzeug eingeleitet wird.
Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf das Einleiten von Schwingungen auf die Biegewerkzeuge, sondern darüber hinaus auch noch auf die Einleitung der Schwingungen auf Innenprofil-Werkzeuge, wie sie insbesondere mit dem von einer Dornstation in Vorschubrichtung befestigten Dornschaft vorgesehen sind.
Hierbei kann sowohl die Dornstation selbst durch Schwingungen angeregt werden als auch der im Hohlprofil mitgeführte Dornschaft (oder ein Innenprofilwerkzeug), der einen gesonderten Schwingungserzeuger aufweisen kann.
Zwar ist mit dem Aufsatz des Autors Lehfeldt, Eckart: „Beeinflussung der inneren Reibung durch Ultraschall bei der plastischen Verformung metallischer Werkzeuge" in VDI-Z-111 Nr. 6, Seite 359 bis 363 (1969) allgemein eine Beeinflussung der inneren Reibung durch Ultraschall bei der plastischen Verformung metallischer Werkstoffe offenbart worden. Diese Druckschrift beschäftigt sich allgemein mit derartigen Erscheinungen im Gefüge metallischer Werkstoffe, ohne dass auf Biegeoder Umformverfahren Bezug genommen wird.
Bei den erfindungsgemäßen Biege- und Umformverfahren, die mit einem Walz- oder Matrizenbiegen arbeiten, ist jedoch stets kennzeichnend, dass das zu biegende oder umzuformende Profil einem Fließvorgang unterworfen wird, welcher Fliessvorgang im Außen- und Innenbereich der Biegezone stattfindet. Im Außenbereich wird das umzuformende Material des Profils gestreckt, während es im gegenüberliegenden Bereich gestaucht wird. Es kommt zu einem Auswalzeffekt des zu biegenden oder umzuformenden Profils, weil mit dem Fliessvorgang im Gefüge des umzuformenden Profils gleichzeitig das Gefüge durch Volumenveränderung umgeformt wird.
Nun hat sich herausgestellt, dass bei hochfesten Aluminium- oder Stahllegierungen dieser Fließprozess nur noch ungenügend stattfindet, wenn nicht mindestens eines oder mehrere der Biegewerkzeuge in Schwingungen versetzt wird.
Hier setzt die Erfindung mit der Erkenntnis ein, dass der Streck- oder Stauchvorgang am zu biegenden Profil, bei dem es gleichzeitig zu einer Volumenveränderung aufgrund von Auswalzvorgängen kommt, eine Schwingungserzeugung diesen Vorgang optimal unterstützt. Versuche des Anmelders haben gezeigt, dass es nun erstmals möglich ist, auch hochfeste Stähle und Aluminiumlegierungen (auch bei dünnwandingen Hohlprofilen) einwandfrei umzuformen, ohne dass es zu einem Reißen, Brechen oder einer unerwünschten Deformation des Profilquerschnittes kommt.
Eingangs wurde bereits schon ausgeführt, dass als Schwingungserzeuger jeder beliebige Schwingungserzeuger verwendet werden kann, der in der Lage ist, die geforderte Schwingungsfrequenz zu erbringen. Als Schwingungserzeuger wurde eingangs ein elektromagnetischer Schwingungserzeuger genannt, der im wesentlichen aus mit Strom erregten Spulen besteht, durch die ggf. auch eine mittel- oder hochfrequente Schwingung fließt. Derartige Spulen können mit einer Schwingungsfrequenz von 50 Hz bis 20 kHz angeregt werden.
Die verwendeten elektromagnetischen Wicklungen können hierbei in Längsrichtung angeordnet werden, es können jedoch auch in Querrichtung hierzu verlaufende elektromagnetische Wicklungen verwendet werden und es können auch dreidimensionale, stromdurchflossene, elektromagnetische Wicklungen verwendet werden, die sowohl longitudinale Schwingungen als auch Schwingungen in radialer Richtung erzeugen, wobei sich sogar dreidimensionale Schwingungen ergeben, wenn in verschiedenen Richtungen schwingende Elektromagnetspulen verwendet werden.
Neben dem Schwingungserzeuger als Elektromagnetspule gibt es eine Reihe von anderen Schwingungserzeugern, die von der technischen Lehre der Erfindung erfasst sein sollen. Als Ultraschall-Schwingungserzeuger kommen insbesondere Resonatoren in Frage, aber auch Schwingquarze und Piezokristalle.
Neben solchen Schwingungserzeugern kommen auch mechanische Schwingungserzeuger in Betracht, wie z. B. Exzenter-Schwinger, hydraulische Schwingungserzeuger oder pneumatische Schwingungserzeuger, bei denen das Luft- oder Flüssigkeitskissen eine entsprechende Pulsation erzeugt. Wie eingangs ausgeführt, sieht das Verfahren Schwingungen im Bereich von 50 Hz bis etwa 30 kHz vor, wobei eine Schwingung im Bereich von 16 bis 20 kHz bevorzugt wird.
In diesem Ultraschallbereich wurden besonders gute Ergebnisse bei der Beaufschlagung der Biegewerkzeuge erwartet.
Es findet mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen eine Steigerung der Biegewirksamkeit am Profil statt. Hierbei bleibt es offen, ob das Biegewerkzeug selbst fremderregt wird oder ob auf das zu biegende Profil eine entsprechende
Schwingung eingeleitet wird. Beide Ausführungen werden vom Erfindungsgedanken umfasst.
Wenn in der folgenden Beschreibung lediglich nur noch ein Verfahren zum Biegen von Hohlprofilen dargestellt wird, so ist dies nicht einschränkend zu verstehen. Das vorliegende Verfahren bezieht sich auch auf die Biegung oder Umformung von Massivprofilen und/oder halboffenen Profilen, wie z.B. Winkel-, T- oder Doppel-T- Profilen, wie auch U-Profilen.
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.
Im 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 : schematisiert ein Biegeverfahren nach der Erfindung mit der Darstellung unterschiedlicher Schwingungserzeuger an den Biegewerkzeugen,
Figur 2: eine Dornstation zur Führung eines Doppel-Dornschafts, teilweise im Schnitt,
Figur 3: Schnitt durch die Einführung des Doppel-Dornschafts in das zu biegende Profil an der Rückseite,
Figur 4: eine gegenüber Figur 1 teilweise abgewandelte Ausführungsform mit Darstellung weiterer Einzelheiten,
Figur 5: die Darstellung eines Spannkopfes mit Schwingungserzeuger,
Figur 6: eine gegenüber Figur 5 abgewandelte Ausführungsform mit Darstellung weiterer Einzelheiten,
Figur 7: eine erste Ausführungsform der Anordnung von Spulenwicklungen in einer Biegerolle,
Figur 8: die Stirnansicht der Ausführung nach Figur 7,
Figur 9: eine zweite Ausführungsform einer Biegerolle,
Figur 10: eine dritte Ausführungsform einer Biegerolle,
Figur 11 : eine vierte Ausführungsform einer Biegerolle,
Figur 12: eine fünfte Ausführungsform einer Biegerolle, Figur 13: eine sechste Ausführungsform einer Biegerolle,
Figur 14: eine siebte Ausführungsform einer Biegerolle,
Figur 15: die Stirnansicht der Biegerolle nach Figur 14,
Figur 16: schematisiert ein Umformverfahren mit einer Matrizen-Umformung im Schnitt,
Figur 17: die Stirnansicht der Matrizenumformung nach Figur 16,
Figur 18: eine Seitenansicht der Matrizenumformung.
In Figur 1 ist schematisiert eine Profil-Walzbiegemaschine dargestellt, die im wesentlichen aus einer Kopfmaschine 1 besteht, in deren Gestell eine mittlere
Walzrolle 3 angeordnet ist, die beispielsweise mit einer Vorspannkraft von 400 kN in Pfeilrichtung 4 auf das zu biegende Profil 20 zugestellt wird. Der Walzrolle 3 gegenüberliegend ist eine Mittelrolle 2 angeordnet, welche das zu biegende Profil 20 von der Seite her abstützt.
In Durchlaufrichtung hinter der Walzrolle 3 befindet sich eine äussere Stützrolle 6, die sich an der Aussenseite des zu biegenden Profils 20 anlegt, während gegenüberliegend eine innere Führungsrolle 7 der Stützrolle 6 gegenüber liegt.
Am auslaufseitigen Ende kann noch eine Biegerolle 5 angeordnet werden.
Die Rollen 5, 6, 7 können auch durch entsprechend gleichwirkende Gleitschuhe ersetzt werden.
Es ist noch dargestellt, dass am Auslaufende ein oder mehrere Führungsrollen 15 vorhanden sind. Diese haben den Zweck, beim Einfädeln des zu biegenden Profils 20 in Pfeilrichtung 62 (siehe Figur 2) das (von vorn) einzufädelnde Profil aufzunehmen und durch die vom Profil weggestellten Walz- und Biegerollen 2, 3, 5, 6, 7 hindurch zu führen.
An der Rückseite wird das Profil über eine Brücke 10 geführt, auf der verschiebbar ein Schlitten 11 angeordnet ist. Auf dem Schlitten 11 befindet sich ein Spannkopf 12 mit einem zugeordneten Spannfutter 14, welcher das hintere Ende des Profils 20 aufnimmt. Durch den Innenraum des Profils 20 erstrecken sich zwei parallel zueinander angeordnete Dornstangen 13, wobei jede Dornstange an ihrem vorderen, freien Ende einen Domschaft 16 trägt.
Die Figuren 2 und 3 zeigen, wie die jeweiligen Dornschäfte 16 in die zugeordnete Profilkammer des Profils 20 eingeführt bzw. das Profil über die Dornschäfte geschoben wird.
Wichtig ist nun, dass einem oder mehreren der Biegewerkzeuge ein Schwingungserzeuger zugeordnet ist.
Zusätzlich kann es noch vorgesehen sein, dass neben der Anordnung von Schwingungserzeugern 30 - 37 in den einzelnen Biegewerkzeugen noch weitere Schwingungserzeuger vorhanden sind, die in Form von Gleitschuhen an der
Außenseite des Profils 20 anliegen. Die Figur 1 zeigt als Ausführungsbeispiel zwei einander gegenüberliegende Vibrationssättel 8, 9, die zwischen den Biegerollen 3, 6 bzw. 2, 7 angeordnet sind. Diese Vibrationssättel 8, 9 enthalten eigene Schwingungserzeuger, die geeignet sind, das Profil 20 sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung mit entsprechenden Schwingungen zu beaufschlagen.
Wenn nachfolgend die einzelnen Schwingungserzeuger beschrieben werden, so ist dies nicht einschränkend zu verstehen. Es kann von Fall zu Fall lediglich ein einziger Schwingungserzeuger an irgendeinem der Biegewerkzeuge vorgesehen werden. In anderen Ausführungsbeispielen ist es jedoch möglich, dass mehrere
Biegewerkzeuge derartige Schwingungserzeuger tragen und schließlich ist es auch vorgesehen, dass kumulativ alle Biegewerkzeuge mit entsprechenden Schwingungserzeugern versehen sind.
Als Ausführungsbeispiel wird in Figur 1 dargestellt, dass im Spannkopf 12 ein Schwingungserzeuger 30 angeordnet ist, der über das Spannfutter 14 eine in Längsrichtung gehende Schwingung auf das dort eingespannte Profil 20 ausübt.
Ferner ist schematisiert dargestellt, dass in einer oder mehreren der Biege- oder Stützrollen 2, 3, 5, 6 ein oder mehrere Schwingungserzeuger 31 - 35 angeordnet sind.
Schließlich zeigt Figur 2, dass auch die Dornstation 17, welche das freie, hintere Ende der Dornstangen 13 trägt, mit einem zugeordneten Schwingungserzeuger 36 beaufschlagt ist. Auf diese Weise werden über die in Schwingung versetzten Dornstangen 13 auch die Dornschäfte 16 in Schwingung versetzt. Hierauf wird später noch anhand der Figur 4 eingegangen.
Die Figur 2 zeigt, dass auch die Dornschaftauflage 18 mit einem Schwingungserzeuger versehen werden kann, der eine in Höhenrichtung (= Z- Ebene) verlaufende Schwingung in Pfeilrichtung 19 auf den Dornschaft einleitet. Auf diese Weise wird quasi eine stehende Welle in der Dornstange 13 und damit an den Dornschäften 16 erzeugt, was zu besonders günstigen Umformergebnissen im Innenraum des Profils führt. Einzelheiten sind hierzu in Figur 4 dargestellt.
Dort ist erkennbar, dass die jeweilige Dornstange 13 eine in Längsrichtung verlaufende Mittenbohrung 22 aufweist, welche Platz für die Durchführung des Kabels und einen Ölkanal lässt. Über das Kabel 21 wird die im Innenraum des Dornschafts 16 angeordnete Spulenwicklung 23 mit einem pulsierenden Gleichstrom oder einem Wechselstrom versorgt. Aufgrund der entstehenden Magneto-Friktion und der magnetischen Wirkungen im metallischen Material schwingt daher der gesamte Dornschaft 16 in Längsrichtung (Pfeilrichtung 29), sowie auch in Querrichtung hierzu, nämlich in Pfeilrichtung 19.
Das über die Mittenbohrung 22 eingeführte Öl gelangt durch den Dornschaft 16 hindurch nach vorne in Richtung auf quer hierzu verlaufenden und radial nach außen mündenden Ölkanäle 24. Dort gelangt es an die Außenoberfläche des Dornschafts 16 und erzeugt einen am Außenumfang sich ergebenden Ölfilm 25.
Die Vorderseite des Dornschafts 16 wird durch eine Kopfplatte 26 gebildet, an deren Außenumfang gegenüberliegend Schleißplatten 27 angeordnet sind, die eine entsprechend starke Abstützwirkung gegen die hohen Verformungskräfte im Biegespalt zwischen der Walzrolle 3 und der gegenüberliegenden Mittelrolle 2 auffangen.
Im Bereich der Schleißplatten 27 erfolgt deshalb die hochbelastete primäre Biegeumformung mit der vorher beschriebenen Gefügeveränderung, wobei insbesondere auf die Schleißplatten 27 die von der Spulenwicklung 23 erzeugte Schwingung auf die Innenseite des Profils 20 übertragen wird.
Die Vibrationserzeugung auf den Dornschaft 16 dient weiterhin sekundär dazu, die Reibung zwischen dem Außenumfang des Dornschafts und dem Innenumfang des zu biegenden Profils, insbesondere im Bereich der Biegeumformzone, zu verringern.
Es hat sich gezeigt, dass durch die Vibrationserzeugung am Ölfilm 25 ausgezeichnete Gleiteigenschaften erzielt werden, weil das Öl durch die hin- und hergehende Bewegung besonders dünnflüssig wird, sich günstig verteilt und eine ausgezeichnete schmierende Bewegung auf den Innenumfang des umzuformenden Profils 20 erzeugt.
Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass die Spulenwicklung 23 in einer Hülse 28 im Innenraum des Dornschafts 16 angeordnet ist. Die Figur 5 zeigt, dass auch der Spannkopf 12 mit einem Schwingungserzeuger 30 versehen ist, wobei die Einspannung des Profils 20 mit einem Spannzylinder 38 erfolgt, der sich am Außenumfang des Profils 20 anlegt. Im Spannkopf 12 ist ein Schwingungserzeuger 30 angeordnet, der aus einer stromdurchflossenen Spulenwicklung besteht, so dass auch über den Spannkopf 12 eine in Längsrichtung gehende Schwingung erzeugt wird. Zusätzlich ist dargestellt, dass auch der Dornstange 13 ein Schwingungserzeuger 37 zugeordnet ist. Hierbei sieht die Erfindung in einer Ausführung vor, dass entweder nur die Dornstange 13 einen Schwingungserzeuger 37 hat und hierbei der Dornschaft 16 keinen Schwingungserzeuger besitzt.
In einer anderen Ausgestaltung kann es jedoch vorgesehen sein, dass nur der Dornschaft 16 den vorher beschriebenen Schwingungserzeuger aufweist, während die Dornstange 13 keinen eigenen Schwingungserzeuger hat.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus Figur 6.
Dort ist dargestellt, dass an der Dornstation 17 ein Ölanschluss 40 für die Einführung des Öls in die Dornstange 13 vorgesehen ist. Ferner ist dargestellt, dass die Dornstange über Führungsrollen 39 in den Spannkopf 12 eingeführt ist und dass im Spannkopf 12 der vorher erwähnte Schwingungserzeuger 30 angeordnet ist.
Die Figuren 7 bis 15 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Biegewerkzeugen, die alle mit einem Schwingungserzeuger versehen sind. Hierbei wird nur beispielhaft dargestellt, dass ein solcher Schwingungserzeuger aus stromdurchflossenen Spulen bestehen kann. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Anstatt stromdurchflossener Spulen können auch andere Schwingungserzeuger verwendet werden, wie im allgemeinen Beschreibungsteil erwähnt wurde. Insbesondere fallen hierunter piezoelektrische Kristalle und andere Schwingungserzeuger, die in der Lage sind, Ultraschallschwingungen zu erzeugen. Als erstes Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 7 und 8 dargestellt, dass eine oder mehrere der Biegerollen 2, 3, 5, 6 jeweils als Metallrolle ausgebildet ist, wobei jeweils stirnseitig in der Rolle eine Ringnut 42 angeordnet ist, in die jeweils eine Spulenwicklung 44 eingelegt ist. Diese Spulenwicklung 44 ist kreisförmig umlaufend, wie sich aus Figur 8 ergibt.
Derartige Spulenwicklungen 44 können beispielsweise in sich eigenstabil durch Eingießen in einen Kunststoffkörper hergestellt werden und werden dann als Ringkörper jeweils in die zugeordnete Aufnahmenut (Ringnut 42) an der Stirnseite der jeweiligen Rolle eingelegt.
In einer anderen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die Wicklung unmittelbar in die Ringnut 42 eingebracht wird, ohne dass sie in einem eigenstabilen Körper fixiert ist.
Bei der Serienfertigung ist wichtig, dass die Spulenwicklungen 44 für sich selbst hergestellt werden können und eigenstabil sind, damit sie als gesonderte Körper jeweils in die Ringnut 42 passgenau jeweils an der Stirnseite der Rolle 2, 3, 5, 6 eingelegt werden können. Die Stirnseite wird dann jeweils durch einen Deckel 43 verschlossen.
Die entsprechende Stromversorgung der Spulenwicklungen 44 erfolgt durch nicht näher dargestellte Schleifringe, die beispielsweise an der einen Stirnseite der Biegerolle 2, 3, 5, 6 angeordnet sind und die mit zugeordneten Abgriffen mit einer entsprechenden Stromquelle in Verbindung stehen.
Statt der drahtgebundenen Einkopplung des Anregungsstromes für die Spulenwicklungen 44 kann auch eine induktive (drahtlose) Einkopplung vorgesehen werden.
Im Ergebnis schwingt dann die Rollfläche 46, indem sie ihren Durchmesser vergrößert und beispielsweise die Rollfläche 46' bildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Rollfläche über ihrer axialen Länge eine Sinusschwingung ausführt, so dass es nicht zu einer parallelen, radial auswärts gerichteten Verformung der Rollfläche 46 in Richtung auf die Rollfläche 46 kommt, sondern zu einer Sinuswelle, welche sich über die axiale Länge der Rollfläche 46 erstreckt und diese in Form einer Sinuskurve verformt.
Die Rollfläche 46 wird hierbei zwischen zwei Flanschen 21 vergrößerten Durchmessers ausgebildet, wobei ggf. auch diese Flansche sich in der gestrichelten Art verformen.
Die Rolle 2, 3, 5, 6 ist mittels eines Gleitlagers auf der Achse 45 drehbar gelagert.
Neben einem solchen Gleitlager können auch übliche Kugellager oder sonstige Lagerkörper verwendet werden.
Die Figur 9 zeigt eine verdoppelte Ausführung einer Rolle 2, 3, 5, 6 im Vergleich zu Figur 7, wo erkennbar ist, dass die Rollenausführung nach Figur 7 verdoppelt ist, und die beiden Rollen im Bereich eines mittleren Stoßes 47 aneinander stoßen. Dies führt dazu, dass im Bereich des Stoßes 47 die stromführenden Spulenwicklungen 48 in besonders konzentrierter Form vorliegen, wodurch in diesem Bereich eine sehr starke mechanische Verformung erzeugt wird. Die Vibrationswirkung einer solchen Rolle 2, 3, 5, 6 ist gegenüber der nach Figur 7 und 8 entsprechend verstärkt.
Eine weitere Verstärkung ergibt sich durch die Ausbildung einer solchen Rolle als fünfteilige Umformrolle, die insgesamt sechsfach vorhandene Spulenwicklungen 48 aufweist.
Die Figur 11 zeigt eine Vierfachrolle gemäss Figur 9, wobei zusätzlich noch dargestellt ist, dass in die Achse 45 ein zusätzlicher Schwingungserzeuger eingebaut sein kann. Dieser Schwingungserzeuger 63 bildet eine Innenerregung der Achse 45 mit einer entsprechenden Schwingung. In der Mittenbohrung 50 der Achse 45 ist eine Hülse 51 eingebracht, in der ein oder mehrere Spulenwicklungen 52 angeordnet sind. Die Spulenwicklung 52 ist mittels eines Gewindestiftes 53 verankert, und über die Anschlussdrähte 54 wird die Anregungsspannung eingeleitet.
Auf diese Weise schwingt die gesamte Achse 45 in Querrichtung, nämlich in Pfeilrichtung 19, und teilt diese Schwingung über das vorher erwähnte Gleitlager dem Biegewerkzeug 2, 3, 5, 6 zu.
Dieses Biegewerkzeug (Biegerolle) schwingt dann noch gesondert aufgrund der getrennten Stromversorgung über die Spulenwicklungen 44.
Es kann hierbei vorgesehen werden, dass die Anregung der Spulenwicklung 52 im achsseitigen Schwingungserzeuger 63 mit einer anderen Amplitude und einer anderen Schwingungsfrequenz erfolgt, wie beispielsweise die Anregung der Spulenwicklungen 44.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Biegerolle 2, 3, 5, 6 sowohl in longitudinaler Richtung als auch in radialer Richtung 19 schwingt.
Die Figur 12 zeigt statt eines achsinnen angeordneten Schwingungserzeuger 63 einen auf der Achse 45 aufgesetzten, weiteren Schwingungserzeuger 55. Dieses Schwingungspaket besteht im Wesentlichen aus einer außenliegenden Spulenwicklung 56, die in einem zugeordneten Körper angeordnet ist, der möglichst formschlüssig auf die Achse 45 aufgesetzt ist. Auf diese Weise wird der Achse 45 eine Schwingung in Längsrichtung und auch in Querrichtung zugeordnet. Diese Schwingung wird über die zugeordneten Gleitlager auch der Rolle 2, 3, 5, 6 zugeleitet.
Die Figur 13 zeigt als weitere Ausführungsform, dass die Spulenwicklungen 58 im Bereich einer Buchse 57 angeordnet sind, die als gesondertes Teil ein Gleitlager mit der Achse 45 bildet. Die Buchse 57 ist deshalb leicht auswechselbar und kann durch andere Buchsen mit anderen Spulenwicklungen 58 ausgewechselt werden. Sie trägt einen mittleren Stützring 29 vergrößerten Durchmessers, über den die insbesondere auf den Mittenbereich der Rolle 2, 3, 5, 6 wirkenden Biegekräfte aufgenommen werden.
Die Figuren 14 und 15 zeigen als weitere Ausführungsform, dass die Rolle 2, 3, 5, 6 auch am Umfang verteilt angeordnete und parallel zueinander sitzende Axialbohrungen 60 aufweisen kann, wobei in jede Axialbohrung eine Spulenwicklung 61 eingreift und alle Spulenwicklungen 61 von einer gemeinsamen Stromquelle beaufschlagt sind. Auch hier werden die beiden Stirnseiten wiederum von einem Deckel 43 abgedeckt.
Figur 16 - 18 zeigen allgemein ein Umformverfahren über die bekannte Matrizenumformung. Hierbei ist eine in zwei oder drei Raumachsen bewegbare Biegematrize 70 vorgesehen, die beispielsweise in den Pfeilrichtungen 71 , 72, 75 verschoben und zusätzlich in den Drehrichtungen 73, 74 verdreht werden kann.
Durch den Durchtrittsspalt der Biegematrize 70 erstreckt sich das zu biegende Profil 20, in dessen Innenraum (wie vorhin dargestellt) in der Biegezone ein Dornschaft 16 mitgeführt wird, der von einer Dornstange 13 bewegt ist.
Im Abstand von der Biegematrize 70 sind ein oder mehrere Fix-Matrizen 64 angeordnet, die sich an dem zu biegenden Profil anlegen und an diesen Anlageflächen Schmierpolster 67 aufweisen.
Wichtig ist nun, dass der Biegematrize 70 mindestens ein Schwingungserzeuger 65 zugeordnet ist, der eine etwa zentrische (sternförmige) Schwingung auf den Durchtrittsspalt in der Biegematrize 70 erzeugt, so dass sich diese rhythmisch vergrößert und verkleinert und so dem zu biegenden Profil 20 eine entsprechende Vibration mitteilt.
Zusätzlich kann es vorgesehen werden, dass auch den Fix-Matrizen 64 ein eigener Schwingungserzeuger 66 zugeordnet wird. Dieser Schwingungserzeuger wirkt insbesondere auf die Schmierpolster 67, die demzufolge in eine Schwingung versetzt werden, um so eine verbesserte Schmierwirkung auf das dort hindurchgeführte Profil 20 zu erzeugen.
Das zu biegende Profil wird in Pfeilrichtung 68 durch die Fix-Matrizen 64 und die sich daran anschließende Biegematratze 70 hindurchgeführt.
Es versteht sich von selbst, dass auch die Dornstange 13 und/oder der Dornschaft 16 mit einem eigenen Schwingungserzeuger beaufschlagt werden können, wie dies anhand der allgemeinen Beschreibung vorstehend erläutert wurde.
Ebenso ist es möglich, das Profil selbst über den Spannkopf 12 mit einer Schwingung zu beaufschlagen.
Ebenso ist in diesem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 16 - 18 vorgesehen, dass auch die Schmierung im Dornschaft 16 ggf. unter Zuhilfenahme eines Schwingungserzeugers erfolgt, wie dies anhand der Figur 4 erläutert wurde.
Sämtliche Erläuterungen, die für das Walzbiegeverfahren erläutert wurden, gelten deshalb auch für das Matrizenbiegen nach den Figuren 16 - 18.
Zeichnungs-Legende
Kopfmaschine 30 Schwingungserzeuger
Mittelrolle (Spannkopf
Walzrolle 31
Pfeil richtung 35 32 »
Biegerolle 33
Stützrolle (Walzrolle)
Führungsrolle 34
Vibrationssattel (Mittelrolle)
Vibrationssattel 40 35
Brücke 36
Schlitten (Dornstation)
Spannkopf 37
Dornstange (Dornschaft)
Spanngitter 45 38 Spannzylinder
Führungsrolle 39 Führungsrolle
Dornschaft 40 Ölanschluss
Dornstation 41 Flansch
Dornschaftauflage 42 Ringnut
Pfeilrichtung 50 43 Deckel
Profil 44 Spulenwicklung
Kabel 45 Achse
Bohrung 46 Rollfläche 46'
Spulenwicklung 47 Stoß
Ölkanal 55 48 Spulenwicklung
Ölfilm 49 Gleitlager
Kopfplatte 50 Mittenbohrung
Schleißplatte 51 Hülse
Hülse 52 Spulenwicklung
Pfeilrichtung 60 53 Gewindestift 54 Anschlussdraht Schwingungserzeuger 66 Schwingungserzeuger
Spulenwicklung 67 Schmierpolster
Buchse 68 Pfeilrichtung
Spulenwicklung 15 69
Stützring 70 Biegematrize
Axialbohrung 71 Pfeilrichtung
Spulenwicklung 72 Pfeilrichtung
Pfeilrichtung 73 Drehrichtung
Schwingungserzeuger 20 74 Drehrichtung
Fix-Matrize 75 Pfeilrichtung
Schwingungserzeuger

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Biegen und Umformen von Profilen durch Walz- oder Matrizenbiegen, wobei das zu biegende oder umzuformende Profil unter dem Einfluss von ein oder mehreren Biegewerkzeuge gebogen oder umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem der Biege- und/oder Umformwerkzeuge ein Schwingungserzeuger zugeordnet ist.dessen Schwingungen dem zu biegenden oder umzuformenden Profil mindestens in der Umformzone zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umformung des Profils durch einen Walzbiegevorgang erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungen in longitudinaler Richtung und/oder in radialer Richtung auf das Biegewerkzeug wirken.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auch Schwingungen auf die Vorschubwerkzeuge eingeleitet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auch Schwingungen auf die Dornschaftwerkzeuge eingeleitet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zu biegende oder umzuformende Profil einem Fließvorgang unterworfen wird, dass im Außenbereich das umzuformende Material des Profils gestreckt wird, dass es im gegenüberliegenden Bereich gestaucht wird, und dass es während des Fliessvorgangs Schwingungen unterworfen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Biege- und Umformwerkzeuge zwei- oder dreidimensionale Schwingungen einwirken.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingung im Bereich von 16 bis 20 kHz liegt.
9. Vorrichtung zum Biegen und Umformen von Profilen durch Walz- oder Matrizenbiegen, wobei das zu biegende oder umzuformende Profil unter dem Einfluss von ein oder mehreren Biegewerkzeuge gebogen oder umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem der Biege- und/oder Umformwerkzeuge ein Schwingungserzeuger zugeordnet ist,dessen Schwingungen dem zu biegenden oder umzuformenden Profil mindestens in der Umformzone zugeführt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9 zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem der Biege- und Umformwerkzeuge mindestens ein Schwingungserzeuger zugeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserzeuger elektromagnetisch arbeitet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserzeuger piezoelektrisch arbeitet.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserzeuger in logitudinaler Richtung gerichtete Schwingungen auf das Biege- und/oder Umformwerkzeug einleitet.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserzeuger in radialer Richtung gerichtete Schwingungen auf das Biege- und/oder Umformwerkzeug einleitet.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserzeuger dreidimensionale, stromdurchflossene, elektromagnetische Wicklungen aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserzeuger mechanische Schwingungen erzeugt = < 50 Hz.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den schwingungserregten Biege- und/oder Umformwerkzeugen auch zusätzliche Vibrationssättel (8,9) angeordnet sind, die sich am zu biegenden Profil anlegen.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwingungserzeuger (30) im Spannkopf (12) angeordnet ist, der über das Spannfutter (14) eine in Längsrichtung gehende Schwingung auf das dort eingespannte Profil (20) ausübt.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Dornstation (17), welche das freie, hintere Ende der Dornstangen (13) trägt, mit einem zugeordneten Schwingungserzeuger (36) beaufschlagt ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass an der Dornschaftauflage (18) ein Schwingungserzeuger angeordnet ist, der eine in Höhenrichtung verlaufende Schwingung auf den Dornschaft (16) einleitet
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