WO2009095174A1 - Verfahren und vorrichtung zum biegen von rundrohren und profilen - Google Patents

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WO2009095174A1
WO2009095174A1 PCT/EP2009/000366 EP2009000366W WO2009095174A1 WO 2009095174 A1 WO2009095174 A1 WO 2009095174A1 EP 2009000366 W EP2009000366 W EP 2009000366W WO 2009095174 A1 WO2009095174 A1 WO 2009095174A1
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WO
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bending
roller
rolling
bent
profile
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/000366
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English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Erich SPÄTH
Original Assignee
Patentgesellschaft Maranatha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
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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
    • B21D9/00—Bending tubes using mandrels or the like
    • B21D9/10—Bending tubes using mandrels or the like by passing between rollers
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for bending of round tubes and profiles according to the preamble of patent claim 1.
  • round tube is understood to mean round-profiled tubes, but also oval tubes.
  • profiles is understood to mean rectangular tubes, square tubes, symmetrical and asymmetric semi-open and closed profiles of a general type.
  • Application of the present invention is to bend such round tubes and profiles in a 2D deformation, which means a deformation of the X-Y plane.
  • the present invention also has the further special purpose of enabling also the bending of round tubes, which can be bent with the subject of the present invention not only in the 2D range but also in the 3D range.
  • Such a free-form bending machine generally consists of a profile feed, wherein the profile to be bent is pushed into a bending zone with a slide carriage and a mandrel shaft arranged therein.
  • the bending zone consists in a conventional manner of a arranged in the Y-plane center roller, one in the same plane opposite rolling roller and in the outlet direction of the profile spaced therefrom bending roll, which is also in the Y-plane.
  • an upper and lower roller are arranged in the Z-plane.
  • at least one support roller in the Y-plane is arranged on the side of the bending and the rolling tube.
  • a soiche known 6 roll bending machine in which possibly also additional inlet side (X-direction) F ⁇ hrungs- and support rollers can be arranged, has proven itself on a large scale.
  • the bending of the profile in the Y and X planes is essentially achieved by the rolling action of the rolling rolls arranged opposite each other. Due to the necessary high rolling forces, a special mandrel shaft with integrated lubrication must be used.
  • Such tool sets according to the prior art are otherwise designed such that the center roller, the rolling rollers, and the associated bending roller are always rotatably mounted on a load-transmitting axis.
  • the rotary mounting of said rollers on load-transmitting axes has the disadvantage that a certain diameter of said rollers can not be undershot, in order to ensure a sufficient Auswalz bin with sufficient dimensioning of the load-transferring pivot of the respective role. Therefore, from the outset, the minimum diameter, in particular of the rolling rolls and the bending rolls was severely limited, because it could not arbitrarily small roles be used because the attached thereto, load-transmitting pins require a corresponding dimensioning.
  • a tries known method for round tube bending is the so-called Wickelkembieqen.
  • the profile to be bent over a rotatably driven winding core is bent under application of a high tensile force.
  • the invention is therefore - based on the known method of free-form bending - the object of a method and apparatus for
  • the invention is characterized by the technical teaching of claim 1.
  • a spiral bending is possible, which means that the measuring bending roll passes by shifting from the horizontal position into an inclined position.
  • the circular tube leaving the bending zone on the outlet side moves onto the inclined measurement bending roller where it is deflected to form a helical shape of any desired dimension.
  • a rolling in the Z-plane is not necessary when it comes to the two- or three-dimensional bending of round tubes or the two-dimensional bending of profiles. It is therefore sufficient to use the classic three-roll bending process, but this at least to arrange the middle role interchangeable on a tool changer. This results in a previously unknown variety of bending options.
  • an alternating bending of Round tubes possible.
  • Profiles can be provided only in training as a rectangular or square tube with a bending change. Single bends are possible with a predetermined profile cross section.
  • double bends in left-right design can be offset by 90 degrees, as well as a three-dimensional bend possible in 3D space.
  • the tool changer is designed as a rotationally driven turntable, and has both a rotary drive and a push and pull drive.
  • the turntable according to the invention is therefore comparable with a turret disk in the machining of turned parts, to which also different turning steels are attached.
  • the differently sized center rollers are arranged on a common turntable;
  • the invention is not limited thereto.
  • the present invention also discloses the possibility of bending such round tubes in the 3D region, i. H. in both the X-Y plane and the Z plane as an additional additional layer. It is therefore possible for round tubes any three-dimensional bending, which the invention describes in more detail below.
  • the invention is not limited to the bending of round tubes and only the simpler description will be described in more detail below such a bend of round tubes.
  • the rolling rolls which were mounted on the load-transferring axles according to the prior art, are now designed as free-running rolling elements, which are mounted in a load-bearing storage bed.
  • the there also still molded pins serve only to secure the location and have no load-transmitting functions.
  • the rolling rolls Due to the design of the rolling rolls as a freewheeled miniature rolling mill body, which are arranged to transfer load in a storage bed, there is the significant advantage that high surface pressures can be achieved at relatively low rolling forces.
  • the rolling rolls can be decisively reduced in diameter compared with conventional prior art rolling rolls, and it is therefore possible to reduce the diameter of the rolling rolls by 1/10 compared with conventional rolling rolls.
  • the outgoing roller is no longer referred to as a "bending roller” - as is usually the case with free-form bending machines - but merely as a measuring roller.
  • the bending roller known there is used to apply corresponding bending forces to the profile.
  • the term "measuring roll” is used to represent the term "bending roll” according to the prior art.
  • approximately distributed at an angle of 270 ° on the circumference at least three rolling rollers on the profile to be bent load-bearing applied and cause a conical volume displacement of the profile to be bent in the direction of the centrally arranged center roller.
  • the conical volume displacement of the three rollers is adjusted so that the theoretical bending radius of a profile to be bent is achieved.
  • the bending of the profile is thus effected by a conical volume displacement in the region of the rolled wall of the round tube in the region of the bending axis, which corresponds to the rolling axis.
  • the tool changing device can be used to continuously and seamlessly switch over bending radii of any size, thanks to the differently dimensioned center rollers arranged on the tool changer.
  • any desired bending radius can be formed successively and steplessly on a round tube in any desired direction.
  • Wall of the profile or round tube to be bent there is a significant improvement in the bending quality, because micro- and macro-cracks and other harmful interference in the wall structure of the profile to be bent no longer play a detrimental role in the bending process, because such disturbances
  • the tube is guided in a so-called guide channel on the inlet side in order to avoid buckling.
  • Figure 1 a plan view of a bending machine for circular tube bending according to D-D Figure 2: a same plan view of the machine in a modified
  • Figure 3 a side view of the machine of Figure 2
  • Figure 4 an enlarged view of the tool changer
  • FIG. 5 a plan view of the tool changer of Figure 4
  • Figure 6 a first plan view of the tool changer after completion of the first step
  • FIG. 7 shows a view of the arrangement according to FIG. 6 and the tube rotated by 90 °
  • Step 9 the top view of the arrangement after the second step
  • Figure 10 a view of the bending zone with the arc of the round tube according to the illustration of Figure 7 with guide rollers
  • Figure 11 the top view in the plane D-D as shown in FIG
  • FIG. 9 with a correspondingly formed central roller;
  • FIG. 12 the illustration of the possibility of mounting different ones
  • Interchangeable arches in the plan view Figure 13 the representation (same top view) with pivoted on the tool changer, the fourth roll as the starting position for the linear rolling Figure 14: the rear view of the tool changer in the line E-E according to
  • Figure 5 schematically a contour study (front view) of the round tube with
  • Middle roller with indication of different volume displacements with an inner radius of 20 millimeters of the center roller and a
  • a bridge 1 of the bending machine is placed on several machine feet 34 at any level and on the bridge a plurality of guide rollers 12 are arranged one behind the other at a distance to supply the bending tube 13 to be bent of the bending zone on a correspondingly formed bending head 16.
  • a sliding carriage 2 is arranged, which is movable in the direction of arrows 3 and at its front end a Clamping head 4, which receives the rear end of the round tube 13 to be bent.
  • the clamping head 4 is rotatably mounted in the thrust dump 2, wherein the thrust carriage 2 is assigned a thrust carriage drive 8.
  • a rotating device 5 is arranged on the slide carriage 2, which consists essentially of a drive motor 6 which rotatably drives the clamping head 4 via a toothed belt 7, so that the entire profile is rotatable in the direction of the arrow 36 (see FIG.
  • a mandrel bar station 14 is arranged, which essentially consists of a mandrel bar holder, which is movable in the indicated arrow direction 3.
  • the mandrel rod 15 carries at its front portion a mandrel shaft 43 (see Figure 11) whose front end is always held in the bending axis 50 (see Figure 10). In this way, the interior of the profile is supported by the mandrel shaft against the acting rolling forces.
  • the bending head 16 according to FIGS. 1 to 3 consists essentially of the tool changer 20 according to the invention, which is designed as a rotary disk 35 and on which a plurality of differently dimensioned center rollers 23 are arranged.
  • a measuring roller 22 is arranged at a distance from the miniaturized rolling roller 21. Both the roller 21 and the measuring roller 22 are provided in the indicated arrow directions each with a drive 24, 25, the two rollers 22, 23 of the professional to be bent! delivered and tasted.
  • the tool changer 20 is rotationally driven both in the direction of the arrow 26 in the area of its axis of rotation and is additionally designed to be raised and lowered (that is, to be added and removed) by the bending axis 50.
  • a rotary drive 18 is used which is rotationally driven via an associated bevel gear 30 (see FIG. In this way, the direction of rotation 31 for the tool changer 20 is generated.
  • the tool changer 20 (which is designed as a turntable 35) can also be raised and lowered or displaced in the direction of the arrow 27, which is effected by a push cylinder 19 which displaceably forms the entire drive shaft 17 of the tool changer 20 in the direction of the arrow 27.
  • a thrust sleeve 47 is used, which is rotatably driven by the described rotary drive 18, while the drive shaft 17 is slidably held in the direction of arrow 27 in the thrust sleeve 47 and the torque is transmitted via a tongue and groove connection to the drive shaft 17.
  • upstream support rollers 32 are still provided, which support the profile on the inlet side on the circumference.
  • FIGS. 4 and 5 show a view and a top view of the tool changer 20 according to the invention. This results in further details. It can be seen that a total of 4 different center rollers 23, 23 ', 23 ", 23'” are arranged on the circumference of the tool changer. It can be seen that the center roller 23 is just in engagement with the round tube to be bent 13 (in the region of the X-line of Figure 4) and that the other center rollers 23 ', 23 "and 23'” out of engagement with the round tube 13 are located.
  • the contact surface of the different rollers lies on a common plane, as can be seen best from FIG.
  • the horizontal line drawn through the central roller 23 "in this case touches all bending contours of the further center rollers 23 '", 23' and 23 aligned therewith.
  • the individual center rollers 23 are offset eccentrically outwards relative to the axis of rotation of the tool changer in order to ensure that none Collision occurs between the round tube 13 to be bent and the center rollers 23 ', 23 "and 23'" which are not in engagement with the round tube.
  • FIG. 5 also shows that the round tube 13 can be rotated in the direction of the arrow (direction of rotation 36) during the bending process and in this case is freely rotatable about 360 °.
  • the arrow directions 27 show that the entire tool changer 20 is designed so as to be displaceable and deliverable in the direction perpendicular to the X-axis (see FIG. 5) from the profile to be bent. He is otherwise freely rotatable, as indicated by the direction of rotation 31.
  • FIG. 4 shows that the individual center rollers 23 are each mounted in bearing plates 33, and the size difference of the different center rollers 23 is evident.
  • the middle roll 23 has a "substantially normal” diameter and forms an optimal roll-out ratio with the oppositely disposed roll rolls (21, 21 ', 21 ", 21')
  • Such an optimum ratio is, for example, a diameter ratio of 4: 1.
  • the center roller 23 ' has a bending task, as will be explained in greater detail with reference to FIG. 11, since it carries a cutout 42 which occurs only in this center roller 23'". Purpose of the cutout 42 is to include the existing bow in the region of the guide shoulders in this cutout 42.
  • the smaller sized center roll 23 ' is able to bend as tight as possible bending radii and is brought into engagement with the round tube 13, for example, instead of the larger sized center roll 23 or in sequence of the center roll 23.
  • the middle roll 23 is formed as a rolling roll, ie, when such a rolling roll is brought into engagement with the profile to be bent, this center roll 23" (actually the rolling roll 23 ") corresponds to the remaining rolling rolls 21, 21 ', 21" and it Thus, a linear (a straight aligned in the X direction) Auswalzvorgang is performed on the profile to be bent, as will be explained later with reference to FIG 13.
  • FIGS. 10 and 11 wherein it is additionally shown that a number of support rollers 32 are provided on the inlet side, which are distributed around the periphery and enclose the profile to be bent between them. It should not be able to escape during the bending process on the inlet side by the resistance of the rolling process.
  • FIG. 10 now shows that three equally dimensioned rolling rolls 21, 21 'and 21 "in the circumferential region of 270 ° rest load-bearingly on the round tube 13 to be bent and at the same time lie opposite the rolling roll 21 the center roll 23 '"according to the invention is now suitable for bending the narrowest radii, and allows the bent profile to project out of the bending plane at an angle of 90 °, which is made possible by the indicated cutout 42.
  • the sheet 40 was first bent through the central roller 23 'with the narrowest radius. Should now be connected to the sheet 40, a subsequent bend 41, the 90 °, d. H. that is, formed at right angles to the sheet 40, it is necessary to engage another center roller, namely, the center roller 23 '' 'because it carries a cutout 42 through which the sheet 40 protruding upward by 90 ° protrudes.
  • the second bending operation for attaching the follower sheet 41 then takes place, it being apparent from the illustration according to FIGS. 10 and 11 that, overall, the three rolling rolls 21, 21 ', 21 "are arranged to be load-transmitting on the round pipe to be bent in the bending axis 50.
  • Each rolling roll 21, 21 ', 21 " a drive is assigned, which makes it possible that each rolling roll 21 perpendicular to the respective axis of rotation of the associated rolling roll and is weg contemporan and in addition, each rolling roller 21, 21', 21" can be delivered conically, to achieve a corresponding conical Auswalzung the wall thickness, as will be shown later with reference to FIG.
  • the cutout 42 is on both the front and on the back of the center roll 23 '", so that you can always bend up or down the same arc by 90 °.
  • the condition here is that the cutout 42 is always in the same zero position of the center roller 23 '"and this is achieved in that the middle roll 23'" is always held by a spring tension in the center position.
  • FIG. 11 illustrates the bending of double sheets
  • FIG. 12 shows the bending of alternating sheets.
  • the mandrel shaft 43 is always held in the bending axis 50 and in this case lubricating channels 44 are provided, which supply a suitable lubricating medium into the inner circumference of the round tube 13 to be bent.
  • the representation of the volume displacement in Figure 15 refers to the narrow radius of the double bow which is shown in Figure 12 in the middle.
  • FIG. 12 shows the step-by-step succession of the attachment of an exchangeable bow to the round tube 13, in which case a first arc has first been bent on the round tube 13 '.
  • the tool changer 20 is opened by the tool changer is placed away in the direction of arrow 27 from the bending axis 50.
  • the tube is pushed forward by a short amount in the direction of the X-axis.
  • the round tube 13 ' is rotated by 180 ° in the position after 13 "and then moved back by the same amount in the X-axis.
  • the rolling system is closed, whereby the tool changer 20 comes again with its center roller 23 'in engagement with the round tube section 13 "Further, the rolls 21, 21' are brought back into contact with the round tube 13" after being ventilated by the profile 13 " and the bending process starts again as soon as the bending process starts and the rolling rolls 21, 21 ', 21 " relative to the center roller 23 'begin the Auswalzvorgang, the measuring roller 22 runs in its position 22 "' and scans the profile to be bent in order to let it open into an alternating sheet 41.
  • the movement of the center roller 23 takes place here in the direction of arrows 38, while the movement of the measuring roller takes place in the direction of arrow 37.
  • the roller 21 is moved in the direction of arrow 38.
  • rollers 21 ', 21 "move in each case in vertical directions thereto in the form of a release movement and an application movement to the profile to be bent, depending on the step.
  • FIG. 13 therefore shows how, instead of a larger-sized central roller, a rolling roller 23 "of the same size as the rolling rollers 21, 21 ', 21" is engaged is brought so that all four roles evenly and load transfer and wall thickness thinning on the circumference of the round tube 13 create.
  • Figure 14 shows a view of the tool changer 20 with the turntable 35, where it can be seen that the center roller 23 is in bending engagement with the round tube 13, while the center rollers 23 ', 23 "and 23'" are disengaged. Furthermore, it can be seen that load-transmitting axles are rotatably mounted on the center roller 23 '"and the center roller 23 in a load-transmitting manner in associated end shields 23.
  • the very small-sized center roller 23 "has only pivot pins 49 which serve to secure the position and which are displaceably held in associated exits 51, these exemptions being formed in the region of brackets 48. The load transmission therefore does not take place via the pivot pins
  • a bearing bed 52 in which the center roller 23 "(which is designed as a rolling roller) is rotatably supported.
  • a bearing bed is formed, for example, of a steel or ceramic material, which is a corresponding one
  • Ceramic body formed which is held load-bearing in the bearing bed 52.
  • center rollers 23, 23 'and 23' are mounted with load-transmitting axles in associated bearing plates 33, while the small-dimensioned center roller 23" is held load-bearing in a bearing bed 52.
  • the support of the center roller 23 "takes place here in the region of the bearing plates 33, which in turn are held together by two oppositely tensioned clamping screws 53, so that the entire bearing bed 52 is formed easily interchangeable with the holder 48.
  • a linear rolling out can take place if the middle roller 23 "forms a linear tube 45 of reduced wall thickness 45 from the round tube 13, as shown in FIG 13.
  • the thrust-rotary bearing of the tool changer 20 takes place as a result of this 'Ass the drive shaft 17 is received in the thrust sleeve 47 and the thrust sleeve 47 is connected to a pivot bearing 46 and the rotation of the thrust sleeve 47 takes place on the drive shaft 17 via a tongue and groove system.
  • the measures entered on the inner circumference of the round tube 13 are based on the wall thickness achieved after the Auswalzung.
  • the left side may be made to have a penetration depth 56 of 0.34 millimeters into a tube contour 54' while the right side will experience a penetration of 1 millimeter.
  • the measures drawn on the inner circumference denote the remaining wall thicknesses that result after rolling on the deformed round tube.
  • the numbers entered relate to an embodiment in which the round tube 13 to be bent has a diameter of 40 millimeters and is bent with an inner radius of 20 millimeters.
  • the round tube shown here has a wall thickness of 2 millimeters, wherein the specified external measures in the scale of 2: 1 are shown.
  • the wall thickness remains approximately unchanged to a thickness of 2 millimeters, while in the adjoining areas, the wall thickness decreases linearly, as determined by the measures 1, 66, 1, 33, 1, 0 and 0 , 67 (these are the residual wall thicknesses, which after the Rolling process remaining) is shown.
  • This describes the top half of the arch (180 degrees).
  • the lower half of the arch (the remaining 180 degrees) is mirror-inverted.

Abstract

Verfahren zum dreidimensionalen Biegen von Rundrohren und/oder Profilen nach dem Freiform-Biegeverfahren (auch Mehr-Rollen-Biegeverfahren genannt), bei dem das zu biegende Profil an seinem hinteren Ende in einem in Längsrichtung (X-Richtung) verfahrbaren Schubschlitten gehalten ist und dort gegebenenfalls drehbar gehalten ist, und mit seinem vorderen Ende in der Biegezone gehalten wird, wobei der Innenraum durch einen in der Biegezone mitgeführten Dornschaft abgestützt wird und die Biegezone durch mindestens eine Mittelrolle, und einer (bezüglich der Y-Ebene) gegenüberliegend angeordnete Walzrolle gebildet ist, ferner mindestens aus zwei gegenüberliegenden, in der Z-Ebene angeordneten weiteren Walzrollen und mindestens einer auslaufseitig im Abstand angeordneten Biegerolle gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine oder mehrere Mittelrollen auf einem gemeinsamen drehbar angetriebenen Werkzeugwechsler angeordnet sind, so dass entsprechend der Drehung des Werkzeugwechslers wahlweise jeweils eine bestimmte Mittelrolle in Eingriff mit dem zu biegenden Rohr oder Profil gebracht wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Biegen von Rundrohren und Profilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zürn Biegen von Rundrohren und Profilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Verfahren zum Biegen von Rundrohren und Profilen sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt geworden. Unter dem Begriff „Rundrohr" werden rundprofilierte Rohre verstanden, jedoch auch Ovalrohre. Unter dem Begriff „Profile" werden verstanden Rechteck-, Quadratrohre, symmetrische und asymmetrische halboffene und geschlossene Profile allgemeiner Art.
Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung ist es, derartige Rundrohre und Profile in einer 2D-Verformung zu biegen, was eine Verformung der X-Y-Ebene bedeutet.
Die vorliegende Erfindung hat jedoch auch den weiteren spezielleren Anwendungszweck, auch das Biegen von Rundrohren zu ermöglichen, die mit dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht nur im 2D-Bereich, sondern auch im 3D-Bereich gebogen werden können.
Der einfacheren Beschreibung wegen wird jedoch in der folgenden Erfindungsbeschreibung lediglich auf das Biegen von Rundrohren eingegangen, die sowohl im 2D- als auch im 3D-Bereich gebogen werden können. Es versteht sich von selbst, dass im 2D-Bereich auch die oben genannten allgemeinen Profile gebogen werden können.
Ausgangspunkt und Stand der Technik der vorliegenden Erfindung sind die sogenannten Freiform-Bieqemaschinen. Eine solche Freiform-Biegemaschine besteht allgemein aus einer Profilzuführung, wobei das zu biegende Profil mit einem Schubschlitten und einem darin angeordneten Dornschaft in eine Biegezone geschoben wird. Die Biegezone besteht in an sich bekannter Weise aus einer in der Y-Ebene angeordneten Mittelrolle, einer in der gleichen Ebene gegenüberliegend angeordneten Walzrolle und einer in Auslaufrichtung des Profils im Abstand davon angeordneten Biegerolle, die ebenfalls in der Y-Ebene liegt. Im Winkel 90 Grad im Raum hierzu versetzt sind in der Z-Ebene jeweils eine obere und untere Walzrolle angeordnet. Ferner ist auf der Seite der Biege- und der Walzroüe mindestens eine Stützrolle in der Y-Ebene angeordnet. Eine soiche bekannte 6 Rollen-Biegemaschine, bei der eventuell auch noch zusätzliche einlaufseitige (X-Richtung) Fϋhrungs- und Stützrollen angeordnet sein können, hat sich in großem Umfang bewährt. Die Biegung des Profils in der Y- und X-Ebene wird im Wesentlichen durch die Auswalzaktion der einander gegenüberliegend angeordneten Walzrollen erreicht. Aufgrund der notwendigen, hohen Walzkräfte muss ein Spezial- Dornschaft mit integrierter Schmierung verwendet werden.
Nachteil dieser bekannten Technik ist, dass durch die großen Auflageflächen der Walzrollen bedingt, hohe Antriebskräfte auf diese Walzrollen notwendig sind
Weiterer Nachteil des oben genannten Freiformbiegens ist jedoch, die Ungenauigkeit der Biegung, weil die dazu nötige Steuerungstechnik, die beim Auswalzvorgang zwischen der Mittelrolle und der Walzrollen erforderlich ist, nicht genau genug beherrschbar ist. Daher müssen Biegetoleranzen bei dem gebogenen Profil in Kauf genommen werden, die insbesondere durch nicht beherrschbare unterschiedliche Wandstärken im Rohrprofil bedingt sind und auch durch unterschiedliche Chargenausbildung bei der Materialwahl des Rohmaterials. Außerdem gibt es bei der Rohware noch unterschiedliche Querschnittstoleranzen im Rohquerschnitt des Profils, was ebenso zu erheblichen Abweichungen im gebogenen Profil führt.
Derartige Werkzeugsätze nach dem Stand der Technik sind im Übrigen dergestalt ausgebildet, dass die Mittelrolle, die Walzrollen, und die dazugehörende Biegerolle stets auf einer lastübertragenden Achse drehbar gelagert sind. Die Drehlagerung der genannten Rollen auf lastübertragenden Achsen hat jedoch den Nachteil, dass ein bestimmter Durchmesser der genannten Rollen nicht unterschritten werden kann, um noch einen genügenden Auswalzeffekt bei genügender Dimensionierung des lastübertragenden Drehzapfens der jeweiligen Rolle zu gewährleisten. Daher war von vorneherein der minimale Durchmesser insbesondere der Walzrollen und der Biegerollen stark begrenzt, denn es konnten keine beliebig kleinen Rollen verwendet werden, weil die daran angearbeiteten, lastübertragenden Zapfen eine entsprechende Dimensionierung verlangen.
Ein werteres bekanntes Verfahren zum Rundrohrbiegen ist das sogenannte Wickelkembieqen. Dabei wird das zu biegende Profil über einen drehend angetriebenen Wickelkern unter Aufbringung einer hohen Zugkraft gebogen.
Nachteil ist jedoch, dass das Wickelkernwerkzeug nur die Biegung eines einzigen
Rohrradius zulässt. Sollen andere Rohrradien gebogen werden, muss der
Wickelkern ausgetauscht werden bzw. sehr teure Mehrstufen-Werkzeuge zum Einsatz gebracht werden. Dies bedeutet sehr hohen maschinellen Mehraufwand.
Beim Stand der Technik ist es im Übrigen bekannt, unterschiedliche Bögen an solchen Profilen zu biegen, was jedoch voraussetzt, dass ein kompletter Werkzeugsatz bestehend aus Kernwerkzeug und dem gegenüberliegenden Spannbacken ausgetauscht werden muss. Dies ist mit erheblichem Aufwand verbunden und es sind damit zusätzliche Maschinenstandzeiten in Kauf zu nehmen.
Der Erfindung liegt deshalb - ausgehend vom bekannten Verfahren des Freiformbiegens - die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und Vorrichtung zum
Biegen von Rundrohren und allgemeinen Profilen so weiterzubilden, dass bei wesentlich geringeren Standzeiten der Maschine, einer kostengünstigeren
Ausgestaltung (Reduzierung der Antriebskräfte mit Einsparung von
Antriebsenergie, Reduzierung des Maschinenkörpers) der Maschine und der Werkzeuge eine maßgetreue Biegung von Bögen an diesen Rohren und Profilen gegeben ist.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
Wichtig ist, dass mehrere unterschiedliche Mittelrollen auf einem gemeinsamen Werkzeugwechsler angeordnet sind, so dass jeweils eine Mittelrolle wahlweise in Eingriff mit dem zu biegenden Profil gebracht werden kann. Mit der gegebenen technischen Lehre nach Anspruch 1 ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass man durch den Einsatz eines Werkzeugwechslers in der Lage ist, wahlweise jede beliebige Biegeoperation mit engen und großen Radien und auch andere Biegeoperationen mit kleinsten Radien räumlich (360 Grad Ebene) zu biegen. Damit kann man Wechselbiegen und man kann auf engstem Raum Doppelbiegungen in Links-Rechts-Ausführung ausführen, wobei ein erster Radius unmittelbar um 90 Grad versetzt in einen zweiten Radius übergeht.
Bei der dreidimensionalen Biegung von Rundrohren wird bevorzugt immer nur in einer Ebene, z.B. der X-Y-Ebene gebogen, dann wird das so gebogene Profil ausgespannt, um einen beliebigen Winkel (von z.B. weniger oder mehr als 90 Grad) gedreht, neu positioniert und es wird ein weiterer Bogen in der X-Y-Ebene gebogen.
Weiterhin sind 180 Grad-Biegungen möglich und zwar im gleichen Operationsablauf wie zuvor beschrieben, einschließlich einer Linear-Auswalzung zur Ausdünnung der Wandungsstärke eines gebogenen oder nicht gebogenen Rundrohr- oder Profilabschnittes. Hierbei ist dann die auf dem Werkzeugwechsler angeordnete Mittelrolle als Auswalzrolle mit einer gleichen Dimensionierung wie die übrigen Walzrollen ausgebildet.
Ebenso ist ein Wendelbiegen möglich, was bedeutet, dass die Messbiegerolle durch Verschiebung aus der horizontalen Lage in eine Schrägstellung übergeht. Damit fährt das auslaufseitig die Biegezone verlassende Rundrohr auf die schräg gestellte Messbiegerolle und wird dort unter Ausbildung einer Wendelform beliebiger Abmessung abgelenkt.
Mit der gegebenen technischen Lehre des Anspruches 2 ist vorgesehen, dass ein Auswalzen in der Z-Ebene nicht notwendig ist, wenn es um das zwei- oder dreidimensionale Biegen von Rundrohren oder um das zweidimensionale Biegen von Profilen geht. Es reicht also aus, das klassische Drei-Rollen-Biegeverfahren zu verwenden, hierbei aber mindestens die Mittelrolle auswechselbar auf einem Werkzeugwechsler anzuordnen. Daraus ergibt eine bisher vorher nicht bekannte Vielfalt der Biegemöglichkeiten. Insbesondere ist ein Wechselbiegen von Rundrohren möglich. Profile können nur in der Ausbildung als Rechteck- oder Quadratrohr mit einer Wechselbiegung versehen werden. Einfach-Biegungen bei vorab bestimmtem Profilquerschnitt sind möglich.
Darüber hinaus können bei Rundrohren Doppelbögen in Links-Rechts-Ausführung um 90 Grad versetzt, sowie eine im 3D-Raum mögliche dreidimensionale Biegung vorgenommen werden.
In gleicher Weise kann wie oben beschrieben auch nach dem 2. Verfahren ein Wendelbiegen mit beliebiger Abmessung stattfinden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der Werkzeugwechsler als drehangetriebene Drehscheibe ausgebildet ist, und sowohl einen Drehantrieb als auch einen Schub- und Zugantrieb aufweist. Mit dieser technischen Lehre wird es erstmals möglich, Profile mit höchster Genauigkeit allein durch den Auswalzvorgang in der Biegezone zu biegen und die vorher aktiv zur Biegung verwendete Biegerolle nunmehr nur noch als Messrolle verwendet wird, die nur Radiusabweichungen der gebogenen Profils erfasst und den Einsatz der Walz- und Mitterolle regelt. In Sonderfällen dient diese Messrolle auch als Biegerolle, um unterschiedliche Auswalzeffekte zwischen Mittelrolle und Auswalzrollen zu korrigieren.
Die erfindungsgemäße Drehscheibe ist deshalb mit einer Revolverscheibe bei der spanabhebenden Bearbeitung von Drehteilen vergleichbar, an der ebenfalls verschiedene Drehstähle angebracht sind.
Es reicht aus, während des laufenden Prozesses den Prozess anzuhalten, die Mittelrolle außer Eingriff mit dem zu biegenden Profil zu bringen und durch Drehung des Werkzeugwechslers eine andere Mittelrolle in Eingriff mit dem zu biegenden Profil zu bringen und dann sofort die Profilbiegung weiter fortzuführen.
Damit ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass wesentliche Kosten bei der Herstellung der Maschine eingespart werden, denn es bedarf nunmehr nur noch unterschiedlich dimensionierter Mittelrollen, die an einem gemeinsamen Werkzeugwechsler angeordnet sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird es zwar bevorzugt, wenn die unterschiedlich dimensionierten Mittelrollen auf einer gemeinsamen Drehscheibe angeordnet sind; hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt.
Mit der gegebenen technischen Lehre ist es deshalb erstmals möglich, eine universelle Biegemaschine vorzustellen, mit der Rundrohre im 2D- oder 3D- Bereich und beliebige andere Profile im 2D-Bereich mit größter Präzision gebogen werden können.
Der einfacheren Beschreibung wegen wird in der folgenden Beschreibung jedoch von der Biegung eines Rundrohres ausgegangen, welches selbstverständlich - ebenso wie beliebig profilierte offene, halboffene und geschlossene Profile - mit der vorgenannten technischen Lehre im 2D-Bereich biegbar ist.
Darüber hinaus offenbart die vorliegende Erfindung jedoch auch die Möglichkeit, derartige Rundrohre im 3D-Bereich zu biegen, d. h. sowohl in der X-Y-Ebene als auch in der Z-Ebene als zusätzliche weitere Ebene. Es ist also bei Rundrohren eine beliebige dreidimensionale Biegung möglich, was die Erfindung nachfolgend näher beschreibt.
Wie ausgeführt, ist die Erfindung jedoch nicht auf die Biegung von Rundrohren beschränkt und lediglich der einfacheren Beschreibung wird nachfolgend eine solche Biegung von Rundrohren näher beschrieben.
Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist nämlich, dass man bei derartigen Rundrohren ein lineares Auswalzen durch Hinzunahme einer vierten Walzrolle möglich macht. D. h. während des Biegeprozesses können nicht nur Kurven gebogen werden, sondern es können lineare (also längsgestreckte, gerade) stufenlos ineinander übergehende Rohrstücke stückweise gebogen werden, die jedoch ausgewalzt sind und eine verminderte Wandstärke aufweisen. Dies ist deshalb möglich, weil das Profil von allen Seiten, d. h. am vollen Umfang von insgesamt vier Walzrollen formgebend umfasst ist und diese Walzrollen symmetrisch eine gleichmäßige Verdünnung des Querschnittes eines Rundrohres ausführen. Hierbei ist wichtig, dass sich die vierte Walzroüe - die für ein soiches lineares Auswalzen notwendig ist - auf dem erfindungsgemäßen Werkzeugwechsler befindet, was die Universalität des Werkzeugwechslers beweist.
Damit ist es erstmals möglich, ein sogenanntes „Taylored Tube + Crosssection Bending" zu vollziehen.
Das bedeutet, dass man nicht nur an einem Rundrohr, sondern auch an einem beliebigen Profil, sowohl Bögen (bei beliebigen Profilen) und auch Auswalzeffekte erzielen kann, so dass das beliebige Profil linear ausgewalzt wird und damit über eine bestimmte Auswalzstrecke eine gleichmäßige sich über den gesamten Umfang des Profils erstreckende Querschnittsverminderung in der Wandstärke erfährt.
Damit können nahtlose und stufenlose Übergänge unterschiedlicher Wandstärken an derartigen Profilen vorgesehen werden, um den erhöhten Leichtgewicht- anforderungen, insbesondere in der Automobilindustrie, Rechnung zu tragen.
In einer besonderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Walzrollen, die nach dem Stand der Technik auf lastübertragenden Achsen gelagert waren, nunmehr als freigeführte Wälzkörper ausgebildet sind, die in einem lastaufnehmenden Lagerbett gelagert sind. Die dort ebenfalls noch angeformten Zapfen dienen lediglich der Lagensicherung und haben keinerlei lastübertragende Funktionen.
Durch die Ausbildung der Walzrollen als freigeführte Miniaturrollwalzkörper, die lastübertragend in einem Lagerbett angeordnet sind, ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass bei relativ geringen Walzkräften hohe Flächenpressungen erzielt werden können. Dies führt erfindungsgemäß zu einer Durchmesserreduzierung der Walzrollen, weil es nicht mehr notwendig ist, aus Festigkeitsgründen groß dimensionierte lastübertragende Achsen an den Walzrollen anzuformen. Damit können die Walzrollen, gegenüber üblichen Walzrollen nach dem Stand der Technik im Durchmesser entscheidend verringert werden und ist es deshalb möglich, den Durchmesser der Walzrollen um 1/10 gegenüber herkömmlichen Wäiz-rυiieπ zu vermindern. Dies führt wiederum zu dem erfindungswesentiichen Vorteil, dass es nun wegen des geringen Durchmessers dieser achslos geführten Walzrollen erstmals möglich ist, diese Walzrollen in sehr dichtem Abstand zu der in Auslaufrichtung dahinter angeordneten Messrolle anzuordnen.
Wenn früher Abstände zwischen dem Mittendurchmesser der Walzrolle und dem Mittendurchmesser der Biegerolle von z. B. 300 und 400 Millimeter nicht unterschritten werden konnten, sieht nun die vorliegende Erfindung vor, dass ein solcher Mittenabstand im Bereich von 25 bis 50 Millimeter liegt. Damit ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass es nun erstmals möglich ist, sehr enge Radien von beliebigen Profilen in höchster Genauigkeit zu biegen. Der in der Biegeachse stattfindende Walzprozess zwischen der Mittelrolle und der zugeordneten, miniaturisierten Walzrolle reduziert das Widerstandmoment eines zu biegenden Profils entscheidend, so dass die im dichten Abstand dahinter angeordnete Messrolle kein Widerstandsmoment mehr zu überwinden hat, sondern lediglich aufgrund der Programmierung eines gewünschten Biegeradiuses exakt den Radius bestimmen kann. Aufgrund des miniaturisierten Walzprozesses in der Biegeachse wird das Widerstandsmoment des zu biegenden Profils überwunden, so dass keine messrelevanten Rückfederungen mehr stattfinden, die von der Messrolle beseitigt werden müssten. Aus diesem Grund wird hier die auslaufseitig angeordnete Rolle auch nicht mehr als „Biegerolle" bezeichnet - wie normalerweise bei Freiformbiegemaschinen üblich -, sondern lediglich als Messrolle. Beim Stand der Technik dient nämlich die dort so genannte Biegerolle dazu, entsprechende Biegekräfte auf das Profil aufzubringen, um das Widerstandsmoment zu überwinden, was bei der vorliegenden Erfindung nicht mehr der Fall ist. Aus diesem Grunde wird der Begriff „Messrolle" stellvertretend für den Begriff „Biegerolle" nach dem Stand der Technik verwendet.
Wichtig ist, dass in der Biegezone, die in der Biegeachse liegt, ein Fließprozess in dem zu biegenden Profil stattfindet und somit das Widerstandsmoment des gebogenen Profils weitest gehend aufhebt. Es sind deshalb keine nennenswerten Biegekräfte mehr erforderlich, um im Bereich der auslaufseitig angeordneten Messrolle noch eine zusätzliche „Nachbiegung" des gebogenen Profils zu gewährleisten. Dies unterscheidet die Erfindung vom Stand der Technik im entscheidenden Maß. Die Nachbiegung beim Stand der Technik muss nämiich das Rückfederungsvermögen des gebogenen Profils überwinden und nachrichten, was bei der vorliegenden Erfindung nicht mehr notwendig ist.
Hierbei sind annähernd im Winkel von 270° am Umfang verteilt mindestens drei Walzrollen am zu biegenden Profil lastübertragend angelegt und bewirken eine konische Volumensverschiebung des zu biegenden Profils in Richtung auf die zentral angeordnete Mittelrolle. Die konische Volumensverschiebung der drei Walzrollen wird so eingestellt, dass damit der theoretische Biegeradius eines zu biegenden Profils erreicht wird. Die Biegung des Profils erfolgt also durch eine konische Volumensverschiebung im Bereich der ausgewalzten Wandung des Rundrohres im Bereich der Biegeachse, die der Walzachse entspricht.
Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist außerdem, dass für ein und die gleiche Maschine stets nur ein einfacher Schubschlitten ausreicht, dem ein entsprechender Drehantrieb zugeordnet ist. Es bedarf also nicht für unterschiedliche Profilformen oder unterschiedliche Profildurchmesser entsprechend angepasste Schubschlitten und Drehvorrichtungen. Eine solche Drehvorrichtung ist nur bei der 3D-Biegung von Rundrohren erforderlich.
Vom kleinstmöglichen Biegeradius kann aufgrund der Werkzeugwechsel- einrichtung auf beliebig große Biegeradien stufenlos und übergangslos umgeschaltet werden, dank der auf dem Werkzeugwechsler angeordneten unterschiedlich dimensionierten Mittelrollen.
Geht es um das 3D-Rundrohr-Biegen benötigt man eine Drehvorrichtung für das Rundrohr und es ist möglich, übergangslos im 3D-Raum um 360° jede beliebige Kurve oder Biegung des Rundrohres zu erzielen. Es bedarf hierbei keiner Extrawerkzeuge, wie sie eigentlich im Stand der Technik bei Rundrohr- Biegemaschinen bekannt sind. Derartige bekannte Rundrohr-Biegemaschinen verwenden nämlich ein sogenanntes Wickelkernwerkzeug, bei dem das zu biegende Rundrohr zwischen einem Spannbacken und einem Wickelkernwerkzeug eingespannt wird und über das Drehmoment des Wickelkerns um den Wickelkern herum gebogen wird. Eine solche bekannte Rundrohr-Biegemaschine hat den entscheidenden Nachteil, dass pro Biegeradius und pro Biegeposition ein eigenes und separates Wickelkernwerkzeug verwendet werden muss, was mit hohem Maschinenaufwand und Kosten verbunden ist. Derartige Wickelkern-Werkzeuge werden in großen Regalen aufbewahrt und wahlweise von Hand in den Biegeprozess eingebunden oder mit mehrstufigen Werkzeugen bewältigt..
Diese Nachteile vermeidet die Erfindung.
Aufgrund des erfindungsgemäß verwendeten Werkzeugwechslers und den darauf angeordneten Mittelrollen kann in jeder beliebigen Richtung jeder beliebige Biegeradius nacheinander folgend und stufenlos an einem Rundrohr angeformt werden.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Merkmale ist es deshalb erstmals möglich, die beschriebene Biegemaschine und das dazugehörende Verfahren mit einer gleichen Genauigkeit auszustatten, wie es vorher beim Kernwickel-Biegen der Fall war. Aufgrund des in der Biegeachse induzierten Fließprozesses im Bereich der
Wandung des zu biegenden Profils oder Rundrohres kommt es zu einer wesentlichen Verbesserung der Biegequalität, weil Mikro- und Makrorisse und andere schädliche Störungen im Wandaufbau des zu biegenden Profils keine nachteilige Rolle mehr im Biegeprozess spielen, weil derartige Störungen durch
Auslösen des Fließvorganges in der Biegeachse überwunden werden.
Für eine bestimmte Rohrabmessung bezogen auf einen Durchmesser und eine bestimmte Wandungsstärke können mit einem einzigen Werkzeugwechsler alle überhaupt vorstellbaren Biegeoperationen ausgeführt werden. Bei unterschiedlichen Wandstärken und gleichem Rohrdurchmesser wird lediglich der Dornschaft ausgewechselt. Das heißt, für jede Rohrabmessung ist nunmehr nur noch ein einziger Werkzeugsatz auf dem Werkzeugwechsler notwendig.
Bei besonders dünnen, mit kleinem Querschnitt versehenen Rohren, wird das Rohr in einem sogenannten Führungskanal vollumfänglich einlaufseitig geführt, um Ausknickungen zu vermeiden.
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 lediglich einen Ausführungsweg 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 Draufsicht auf eine Biegemaschine zum Rundrohr-Biegen gemäß D-D Figur 2: eine gleiche Draufsicht auf die Maschine in abgewandelter
Ausführungsform
Figur 3: eine Seitenansicht der Maschine nach Figur 2 Figur 4: eine vergrößerte Ansicht des Werkzeugwechslers
Figur 5: eine Draufsicht auf den Werkzeugwechsler nach Figur 4 Figur 6: eine erste Draufsicht auf den Werkzeugwechsler nach Vollendung des ersten Arbeitsschrittes Figur 7: eine Ansicht der Anordnung nach Figur 6 und gedrehtem Rohr um 90
Grad Figur 8: eine Draufsicht auf den Werkzeugwechsler vor Beginn des zweiten
Arbeitsschrittes Figur 9: die Draufsicht der Anordnung nach dem zweiten Arbeitsschritt
Figur 10: eine Ansicht der Biegezone mit dem Bogen des Rundrohres entsprechend der Darstellung nach Figur 7 mit Führungsrollen Figur 11 : die Draufsicht in der Ebene D-D entsprechend der Darstellung in
Figur 9 mit entsprechend ausgebildeter Mittelrolle Figur 12: die Darstellung der Möglichkeit der Anbringung unterschiedlicher
Wechselbögen in der Draufsicht Figur 13: die Darstellung (gleich Draufsicht) mit am Werkzeugwechsler eingeschwenkten, vierten Walzrolle als Ausgangsposition für das lineare Auswalzen Figur 14: die Rückansicht des Werkzeugwechslers in der Linie E-E gemäß
Figur 5 Figur 15: schematisiert eine Kontur-Studie (Stirnansicht) des Rundrohres mit
Darstellung der lastübertragenden Anlage der Walzrollen und der
Mittelrolle mit Angabe unterschiedlicher Volumensverschiebungen bei einem Innenradius von 20 Millimeter der Mittelrolle und einem
Durchmesser von 40 Millimeter für das zu biegende Rundrohr.
In den Figuren 1 bis 3 ist im Wesentlichen die gleiche Rundrohr-Biegemaschine dargestellt, wobei die Ausführungsform nach Figur 1 sich geringfügig von der Ausführungsform nach den Figuren 2 und 3 unterscheidet.
Eine Brücke 1 der Biegemaschine ist über mehrere Maschinenfüße 34 auf einer beliebigen Aufstellebene aufgestellt und auf der Brücke sind mehrere Führungsrollen 12 im Abstand hintereinanderliegend angeordnet, um das zu biegende Rundrohr 13 der Biegezone an einem entsprechend ausgebildeten Biegekopf 16 zuzuführen.
Am hinteren Ende der Brücke ist hierbei ein Schubschlitten 2 angeordnet, der in den Pfeilrichtungen 3 bewegbar ist und der an seinem vorderen Ende einen Spannkopf 4 aufweist, der das hintere Ende des zu biegende Rundrohres 13 aufnimmt.
Der Spannkopf 4 ist drehbar im Schubschütten 2 gelagert, wobei dem Schubschlitten 2 ein Schubschlittenantrieb 8 zugeordnet ist. Gleichzeitig ist am Schubschlitten 2 eine Drehvorrichtung 5 angeordnet, die im Wesentlichen aus einem Antriebsmotor 6 besteht, der über einen Zahnriemen 7 den Spannkopf 4 drehend antreibt, so dass das gesamte Profil in Pfeilrichtung 36 (s. Figur 3) drehbar ausgebildet ist.
Der Längsantrieb des Schubschlittens 2 erfolgt über den Antriebsmotor 9, der über ein entsprechendes Ritzel 10 mit einer fest auf der Brücke 1 angeordneten Zahnstange 11 kämmt.
Am hinteren Bereich der Brücke 1 ist eine Dornstangenstation 14 angeordnet, die im Wesentlichen aus einem Dornstangenhalter besteht, der in der eingezeichneten Pfeilrichtung 3 beweglich ist. Die Dornstange 15 trägt an ihrem vorderen Bereich einen Dornschaft 43 (s. Figur 11 ) dessen vorderes Ende stets in der Biegeachse 50 (s. Figur 10) gehalten wird. Auf diese Weise wird durch den Dornschaft der Innenraum des Profils gegenüber den einwirkenden Walzkräften abgestützt.
Der Biegekopf 16 gemäß den Figuren 1 bis 3 besteht im Wesentlichen aus dem erfindungsgemäßen Werkzeugwechsler 20, welcher als Drehscheibe 35 ausgebildet ist und an dem eine Mehrzahl von unterschiedlich dimensionierten Mittelrollen 23 angeordnet sind.
Jeweils eine Mittelrolle 23, die auf dem Werkzeugwechsler 20 angeordnet ist, befindet sich während des Biegeprozesses in Eingriff mit dem zu biegenden Rundrohr 13, wobei dieser Mittelrolle 23 gegenüberliegend (s. beispielsweise Figur 1 und 2) eine Walzrolle 21 angeordnet ist.
Auslaufseitig (in Richtung der X-Achse) ist im Abstand von der miniaturisierten Walzrolle 21 eine Messrolle 22 angeordnet. Sowohl die Walzrolle 21 als auch die Messrolle 22 sind in den eingezeichneten Pfeilrichtungen jeweils mit einem Antrieb 24, 25 versehen, der die beiden Rollen 22, 23 vom zu biegenden Profi! zustellt und vvegsteiit.
Wichtig ist, dass der Werkzeugwechsler 20 sowohl in Pfeilrichtung 26 im Bereich seiner Drehachse drehend angetrieben ist und zusätzlich heb- und senkbar (d. h. zu- und wegstellbar) von der Biegeachse 50 ausgebildet ist. Es wird hierbei ein Drehantrieb 18 verwendet, der über ein zugeordnetes Kegelrad 30 (s. Figur 2) drehend angetrieben ist. Auf diese Weise wird die Drehrichtung 31 für den Werkzeugwechsler 20 erzeugt.
Gleichzeitig ist der Werkzeugwechsler 20 (der als Drehscheibe 35 ausgebildet ist) auch in Pfeilrichtung 27 heb- und senkbar oder verschiebbar ausgebildet, was durch einen Schubzylinder 19 erfolgt, der die gesamte Antriebsachse 17 des Werkzeugwechslers 20 in der Pfeilrichtung 27 verschiebbar ausbildet. Es wird hierbei eine Schubhülse 47 verwendet, die drehbar über den beschriebenen Drehantrieb 18 angetrieben ist, während die Antriebsachse 17 in Pfeilrichtung 27 verschiebbar in der Schubhülse 47 gehalten ist und das Drehmoment über eine Nut-Federverbindung auf die Antriebsachse 17 übertragen wird.
Zur Abstützung dieser Schub-Drehlagerung der Antriebsachse 17 ist diese in einem Trägerkasten 28 gelagert, der seinerseits mit dem Maschinengehäuse 29 verbunden ist.
Einlaufseitig sind noch der Biegeachse 50 vorgeordnete Stützrollen 32 vorgesehen, welche das Profil an der Einlaufseite am Umfang abstützen.
Die Figuren 4 und 5 zeigen eine Ansicht und eine Draufsicht auf den erfindungemäßen Werkzeugwechsler 20. Hierbei ergeben sich weitere Einzelheiten. Es ist erkennbar, dass am Umfang des Werkzeugwechslers insgesamt 4 unterschiedliche Mittelrollen 23, 23', 23", 23'" angeordnet sind. Hierbei ist erkennbar, dass die Mittelrolle 23 sich gerade in Eingriff mit dem zu biegenden Rundrohr 13 (im Bereich der X-Linie nach Figur 4) befindet und dass die anderen Mittelrollen 23', 23" und 23'" sich außer Eingriff mit dem Rundrohr 13 befinden.
Die Berührungsfläche der unterschiedlichen Rollen liegt auf einer gemeinsamen Ebene, wie dies am Besten aus Figur 5 zu erkennen ist. Die durch die Mittelrolle 23" gezogene horizontale Linie berührt hierbei alle Biegekonturen der damit fluchtenden weiteren Mittelrollen 23'", 23' und 23. Die einzelnen Mittelrollen 23 sind hierbei im Bezug zur Drehachse des Werkzeugwechslers exzentrisch nach außen versetzt, um zu gewährleisten, dass keine Kollision zwischen dem zu biegenden Rundrohr 13 und den nicht mit dem Rundrohr in Eingriff befindlichen Mittelrollen 23', 23" und 23'" stattfindet.
Die Figur 5 zeigt auch, dass das Rundrohr 13 während des Biegeprozesses in Pfeilrichtung (Drehrichtung 36) gedreht werden kann und hierbei frei drehbar um 360° ausgebildet ist.
Ferner zeigen die Pfeilrichtungen 27, dass der gesamte Werkzeugwechsler 20 in senkrechter Richtung zur X-Achse (s. Figur 5) von dem zu biegenden Profil wegstellbar und zustellbar ausgebildet ist. Er ist im Übrigen frei drehbar, wie dies durch die Drehrichtung 31 angegeben ist.
Die Figur 4 zeigt, dass die einzelnen Mittelrollen 23 jeweils in Lagerschilden 33 gelagert sind, und der Größenunterschied der unterschiedlichen Mittelrollen 23 ist evident. Durch Vergleich der unterschiedlichen Durchmesser in Figur 4 bezüglich der unterschiedlichen Mittelrollen 23 ergibt sich, dass die Mittelrolle 23 einen „etwa normalen" Durchmesser aufweist und ein optimales Auswalzverhältnis zu den gegenüberliegend angeordneten Walzrollen (21 , 21 ', 21 ", 21 '") ausbildet. Ein solches optimales Verhältnis ist z. B. ein Durchmesserverhältnis von 4:1.
Wenn beispielsweise mit der Mittelrolle 23 nach Figur 4 ein erster Bogen gebogen wurde, reicht es aus, das Rundrohr 13 um einen Winkel von 90° zu drehen und mit der genannten Mittelrolle 23 weiterzubiegen. Die anderen Mittelrollen auf dem Werkzeugwechsler 20 haben andere Biegeaufgaben. Beispielsweise hat die Mittelrolle 23'" eine Biegeaufgabe, wie sie anhand der Figur 11 näher erläutert wird, denn diese trägt einen Ausschnitt 42, der nur bei dieser Mittelrolle 23'" vorkommt. Zweck des Ausschnittes 42 ist, den bereits vorhandenen Bogen in den Bereich der Führungsschultern in diesem Ausschnitt 42 aufzunehmen.
Die kleiner dimensionierte Mittelrolle 23' ist in der Lage, engstmögliche Biegeradien zu biegen und wird beispielsweise an Stelle der größer dimensionierten Mittelrolle 23 oder in Abfolge der Mittelrolle 23 in Eingriff mit dem Rundrohr 13 gebracht.
Schließlich ist die Mittelrolle 23" als Walzrolle ausgebildet, d. h., wenn eine solche Walzrolle in Eingriff mit dem zu biegenden Profil gebracht wird, entspricht diese Mittelrolle 23" (eigentlich die Walzrolle 23") den übrigen Walzrollen 21 , 21 ', 21 " und es wird damit ein linearer (ein gerader in X-Richtung ausgerichteter) Auswalzvorgang an dem zu biegenden Profil ausgeführt, wie dies anhand der Figur 13 noch später erläutert wird.
Aus dieser Beschreibung ergibt sich die Universalität des verwendeten Werkzeugwechslers 20, denn es können beliebige Biegewerkzeuge in Form unterschiedlich dimensionierter Mittelrollen auf diesem Werkzeugwechsler am Umfang verteilt und versetzt zueinander angeordnet werden.
Anhand der Figuren 10 und 11 wird nun eine erste Biegeaufgabe erläutert, wobei noch zusätzlich dargestellt ist, dass einlaufseitig eine Anzahl von Stützrollen 32 vorgesehen sind, die am Umfang verteilt angeordnet das zu biegende Profil zwischen sich einschließen. Es soll während des Biegevorgangs nicht einlaufseitig durch den Widerstand des Walzprozesses ausweichen können.
Die Figur 10 zeigt nun, dass drei gleichdimensionierte Walzrollen 21 , 21 ' und 21 " im Umfangsbereich von 270° sich an dem zu biegenden Rundrohr 13 lastübertragend anlegen und gleichzeitig dem gegenüberliegend der Walzrolle 21 die erfindungsgemäße Mittelrolle 23'" vorgesehen ist, die nun zur Biegung engster Radien geeignet ist. Sie erlaubt es, dass das gebogene Profil im Winkel von 90° aus der Biegeebene heraussteht, was durch den angegebenen Ausschnitt 42 ermöglicht wird.
Es wurde also zunächst in einem ersten Biegeschritt der Bogen 40 durch die Mittelrolle 23' mit engstem Radius gebogen. Soll nun an den Bogen 40 ein Folgebogen 41 angeschlossen werden, der um 90°, d. h. also im rechten Winkel zu dem Bogen 40 ausgebildet ist, ist es notwendig, eine andere Mittelrolle, nämlich die Mittelrolle 23'" in Eingriff zu bringen, weil diese einen Ausschnitt 42 trägt, durch den der um 90° nach oben abtragende Bogen 40 heraussteht.
Es erfolgt dann der zweite Biegevorgang zur Anbringung des Folgebogens 41 wobei aus der Darstellung nach Figur 10 und 11 erkennbar ist, dass insgesamt die drei Walzrollen 21 , 21 ', 21" lastübertragend an dem zu biegenden Rundrohr in der Biegeachse 50 angeordnet sind. Jeder Walzrolle 21 , 21', 21 " ist ein Antrieb zugeordnet, der es ermöglicht, dass jede Walzrolle 21 senkrecht zu der jeweiligen Drehachse der zugeordneten Walzrolle zu- und wegstellbar ist und zusätzlich kann noch jede Walzrolle 21 , 21', 21 " konisch zugestellt werden, um eine entsprechende konische Auswalzung der Wandstärke zu erreichen, wie dies anhand der Figur 15 später noch dargestellt wird.
Wichtig ist nun, dass man an den beiden Bögen 40 und 41 unmittelbar einen um 90° versetzt hierzu angeordneten Bogen stufenlos anschließen kann, indem einfach das Rundrohr in Pfeilrichtung 36 gedreht wird, wie dies in Figur 5 dargestellt ist. Damit kann ein linker und rechter Doppelbogen stufenlos hergestellt werden. Man biegt jedoch immer auf die gleiche Seite, so wie dies in Figur 11 dargestellt ist.
Der Ausschnitt 42 ist sowohl auf der vorderen als auch auf der Rückseite der Mittelrolle 23'", so dass man immer nach oben oder unten gleichen Bogen um 90° biegen kann. Voraussetzung hierbei ist, dass der Ausschnitt 42 sich immer in der gleichen Nullstellung der Mittelrolle 23'" befindet und dies wird dadurch erreicht, dass die Mittel rolle 23'" stets über einen Federzug in der Mittelstellung gehalten wird.
Während die Figur 11 die Biegung von Doppelbögen darstellte, zeigt die Figur 12 die Biegung von Wechselbögen. Hierbei ist im Übrigen mit Vergleich zur Figur 11 erkennbar, dass der Dornschaft 43 stets in der Biegeachse 50 gehalten wird und hierbei Schmierkanäle 44 vorgesehen sind, die ein geeignetes Schmiermedium in den Innenumfang des zu biegenden Rundrohres 13 zuführen.
Ein solcher Wechselbogen, wie in Figur 12 in der Mitte dargestellt, ist mit der dargestellten Enge von Radien normalerweise mit herkömmlichen Biegemaschinen nicht herstellbar. Hier setzt die Erfindung ein, die vorsieht, dass eine relativ klein dimensionierte Mittelrolle 23' den miniaturisiert ausgebildeten Walzrollen 21 , 21 ', 21" gegenüberliegt, wobei diese Walzrollen 21 , 21 ', 21 " so stark miniaturisiert sind, dass sie ohne lastübertragende Achsen in zugeordneten Lagerbetten gehalten sind, wie dies am Besten aus Figur 14 zu erkennen ist.
Die Darstellung der Volumensverschiebung in Figur 15 bezieht sich auf den engen Radius des Doppelbogens der in Figur 12 in der Mitte dargestellt ist.
Figur 12 zeigt die schrittweise Hintereinanderfolge der Anbringung eines Wechsel- bogens an dem Rundrohr 13, wobei zunächst ein erster Bogen an dem Rundrohr 13' gebogen wurde. Danach wird der Werkzeugwechsler 20 geöffnet, indem der Werkzeugwechsler in Pfeilrichtung 27 von der Biegeachse 50 weggestellt wird. Danach wird das Rohr um ein kurzes Maß in der Richtung der X-Achse nach vorne geschoben. Das Rundrohr 13' wird um 180° in die Stellung nach 13" gedreht und danach um das gleiche Maß in der X-Achse zurück verschoben.
Danach wird das Walzsystem geschlossen, wodurch der Werkzeugwechsler 20 wieder mit seiner Mittelrolle 23' in Eingriff mit dem Rundrohrprofil 13" kommt. Ferner werden die Walzrollen 21 , 21' nach vorherigem Lüften von dem Profil 13" wieder in Kontakt mit dem Rundrohr 13" gebracht und der Biegeprozess beginnt wieder. Sobald der Biegeprozess beginnt und die Walzrollen 21 , 21 ', 21 " gegenüber der Mittelrolle 23' den Auswalzvorgang beginnen, läuft die Messrolle 22 in ihre Stellung 22"' und tastet das zu biegende Profil ab, um es in einen Wechselbogen 41 einmünden zu lassen.
Was anhand der Figur 11 als Doppelbogen 41 bezeichnet wurde, gilt nun für die Figur 12 dergestalt, dass der dort gebogenen Folgebogen nun als Wechselbogen 41 ausgebildet ist.
Die Bewegung der Mittelrolle 23 erfolgt hierbei in den Pfeilrichtungen 38, während die Bewegung der Messrolle in Pfeilrichtung 37 erfolgt. Die Walzrolle 21 wird in Pfeilrichtung 38 bewegt.
Die anderen Walzrollen 21 ', 21 " bewegen sich jeweils in senkrechten Richtungen hierzu in Form einer Lüftbewegung und einer Anlegebewegung an das zu biegende Profil, je nach Arbeitsschritt.
Anhand der Figur 13 wird nun der Vorgang eines linearen Auswalzens eines Rundrohres 13 dargestellt. Ein solches lineares Auswalzen meint, dass die Wandstärke des Rundrohres über den Umfang von 360° gleichmäßig vermindert wird und zwar direkt im Anschluss an einen Bogen, z. B. den Bögen 40, 41. Hierbei ist wichtig, dass nun nicht mehr eine Mittelrolle 23 in Eingriff mit dem zu biegenden Profil im Bereich der Biegeachse 50 kommt, sondern dass die dort in Eingriff kommende Mittelrolle 23" in gleicher Dimension ausgebildet ist wie die übrigen Walzrollen 21. D. h. alle Rollen 21 , 23" sind als Miniaturrollwalzkörper ausgebildet, die bevorzugt achslos gelagert sind und in zugeordneten lastübertragenden Lagerbetten gehalten sind. Dadurch können bei geringstem Durchmesser der genannten Rollen 21 , 21', 21 ", 23" sehr große Flächenpressungen bei relativ geringen Walzkräften übertragen werden. Dies ist einmalig im Stand der Technik, denn bisher war es nicht möglich, direkt im Anschluss an ein oder mehrere Bögen 40, 41 ein wandstärkenvermindertes Auswalzen des Profils in linearer Richtung zu erzeugen.
Die Figur 13 zeigt deshalb, wie anstatt einer größer dimensionierten Mittelrolle eine gleich wie die Walzrollen 21 , 21 ', 21" dimensionierte Walzrolle 23" in Eingriff gebracht wird, so dass sich dann alle vier Rollen gleichmäßig und lastübertragend sowie wandstärkenverdünnend am Umfang des Rundrohres 13 anlegen.
Die weiteren Einzelheiten dieses linearen Auswalzens werden anhand der Figur 15 später erläutert.
Die Figur 14 zeigt eine Ansicht des Werkzeugwechslers 20 mit der Drehscheibe 35, wo erkennbar ist, dass die Mittelrolle 23 sich in Biegeeingriff mit dem Rundrohr 13 befindet, während sich die Mittelrollen 23', 23" und 23'" außer Eingriff befinden. Ferner ist erkennbar, dass lastübertragende Achsen an der Mittelrolle 23'" und der Mittelrolle 23 lastübertragend in zugeordneten Lagerschilden 23 drehbar gelagert sind.
Die sehr klein dimensionierte Mittelrolle 23" hat lediglich der Lagensicherung dienende Drehzapfen 49, die in zugeordneten Freistellungen 51 verschiebbar gehalten sind, wobei diese Freistellungen im Bereich von Halterungen 48 ausgebildet sind. Die Lastübertragung erfolgt deshalb nicht über die Drehzapfen
49, sondern über ein Lagerbett 52, in dem die Mittelrolle 23" (die als Walzrolle ausgebildet ist) drehbar gehalten ist. Ein solches Lagerbett ist z. B. aus einem Stahl- oder Keramikmaterial ausgebildet, welches eine entsprechende
Schmierung aufweist und die kleindimensionierte Walzrolle 23" ist als
Keramikkörper ausgebildet, der lastübertragend in dem Lagerbett 52 gehalten ist.
Damit kann festgestellt werden, dass die Mittelrollen 23, 23' und 23'" mit lastübertragenden Achsen in zugeordneten Lagerschilden 33 gelagert sind, während die kleindimensionierte Mittelrolle 23" achslos in einem Lagerbett 52 lastübertragend gehalten ist.
Die Halterung der Mittelrolle 23" erfolgt hierbei im Bereich der Lagerschilde 33, die ihrerseits durch zwei entgegengesetzt gespannte Spannschrauben 53 zusammengehalten werden, so dass das gesamte Lagerbett 52 zusammen mit der Halterung 48 leicht auswechselbar ausgebildet ist. Auf diese Weise kann ein lineares Auswalzen geschehen, wenn die Mittelrolle 23" entsprechend der Figur 13 aus dem Rundrohr 13 ein Linearrohr 45 verminderter Wandstärke 45 ausformt. Ergänzend wird noch zu Figur 14 angemerkt, dass die Schub-Drehlagerung des Werkzeugwechslers 20 dadurch erfolgt, u'ass die Antriebsachse 17 in der Schubhülse 47 aufgenommen ist und die Schubhülse 47 mit einem Drehlager 46 verbunden ist und die Drehung der Schubhülse 47 erfolgt auf die Antriebsachse 17 über ein Nut-Feder-System.
Anhand der Figur 15 wird nun die konische Zustellung der einzelnen Walzrollen 21 , 21 ", 21 " in Verbindung mit einer Mittelrolle 23 dargestellt.
Die am Innenumfang des Rundrohres 13 eingetragenen Maßzahlen beziehen sich auf die nach der Auswalzung erzielte Wandstärke.
Beispielsweise kann bezüglich der Walzrolle 21' ausgeführt werden, dass die linke Seite eine Eindringtiefe 56 von 0,34 Millimeter in eine Rohrkontur 54' erfährt, während die rechte Seite eine Eindringtiefe von 1 Millimeter erfährt. Die am Innenumfang eingezeichneten Maßzahlen bezeichnen die noch verbleibenden Wandstärken, die sich nach dem Auswalzen an dem verformten Rundrohr ergeben.
Es ist erkennbar, dass die Walzrollen 21 , 21 ', 21 " die Rohrkontur 54 ergeben, während die entsprechende Mittelrolle 23 eine Rohrkontur 55 ergibt.
Die eingetragenen Zahlen beziehen sich auf ein Ausführungsbeispiel, bei dem das zu biegende Rundrohr 13 einen Durchmesser von 40 Millimeter aufweist und mit einem Innen-Radius von 20 Millimeter gebogen wird.
Das hier dargestellt Rundrohr weist eine Wandstärke von 2 Millimeter auf, wobei die angegebenen äußeren Maßzahlen im Maßstab von 2:1 dargestellt sind.
Im Innenbereich, d. h. also gegenüberliegend zur Mittelrolle 23 verbleibt die Wandstärke annähernd unverändert auf einer Stärke von 2 Millimeter, während in den sich anschließenden Bereichen die Wandstärke linear abnimmt, wie dies durch die Maßzahlen 1 ,66, 1 ,33, 1 ,0 und 0,67 (dies sind die Restwandstärken, die nach dem Auswalzprozess übrig bleiben) dargestellt ist. Damit ist die obere Hälfte des Bogens (180 Grad) beschrieben. Die untere Hälfte des Bogens (die verbleibenden anderen 180 Grad) ist spiegelbildlich ausgebildet. Diese Zahlen werden durch eine mathematische Formel für Volurπensverschiebuπgeπ berechnet.
Zeichnunαsleαende
1 Brücke 29 Maschinengehäuse
2 Schubschlitten 30 Kegelradgetriebe
3 Pfeil richtung 35 31 Drehrichtung
4 Spann köpf 32 Stützrollen
5 Drehvorrichtung 33 Lagerschild (von 23)
6 Antriebsmotor 34 Maschinenfuß
7 Zahnriemen 35 Drehscheibe
8 Schubschlitten-Antrieb 40 36 Drehrichtung
9 Antriebsmotor 37 Pfeilrichtung (von 22)
10 Ritzel 38 Pfeilrichtung (von 23)
11 Zahnstange 39 Pfeil richtung
12 Führungsrolle 40 Bogen (von 13)
13 Rund röhr 45 41 Folgebogen (von 13)
14 Dornstangenstation 42 Ausschnitt (von 23)
15 Dornstange 43 Dornschaft
16 Biegekopf 44 Schmierkanal
17 Antriebsachse 45 Linearrohr (verminderter
18 Drehantrieb 50 Wandstärke)
19 Schubzylinder 46 Drehlager
20 Werkzeugwechsler 47 Schubhülse
21 Walzrolle 48 Halterung
(Minirollwalzkörper) 49 Drehzapfen
22 Messrolle 55 50 Biegeachse
23 Mittelrolle 51 Freistellung
24 Antrieb (Walzrolle 21 ) 52 Lagerbett
25 Antrieb (von 22) 53 Spannschraube
26 Drehachse (von 20) 54 Rohrkontur (von 21 )
27 Pfeilrichtung (von 20) 60 55 Rohrkontur (von 23)
28 Trägerkasten (für 20) 56 Eindringtiefe (für 21 ')

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum dreidimensionalen Biegen von Rundrohren und/oder Profilen nach dem Freiform-Biegeverfahren (auch Mehr-Roüen-Biegeverfahren genannt), bei dem das zu biegende Profil an seinem hinteren Ende in einem in
Längsrichtung (X-Richtung) verfahrbaren Schubschlitten gehalten ist und dort gegebenenfalls drehbar gehalten ist, und mit seinem vorderen Ende in der Biegezone gehalten wird, wobei der Innenraum durch einen in der Biegezone mitgeführten Dornschaft abgestützt wird und die Biegezone durch mindestens eine Mittelrolle, und einer (bezüglich der Y-Ebene) gegenüberliegend angeordnete Walzrolle gebildet ist, ferner mindestens aus zwei gegenüberliegenden, in der Z- Ebene angeordneten weiteren Walzrollen und mindestens einer auslaufseitig im Abstand angeordneten Biegerolle gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine oder mehrere Mittelrollen (23) auf einem gemeinsamen drehbar angetriebenen Werkzeugwechsler (20) angeordnet sind, so dass entsprechend der Drehung des Werkzeugwechslers wahlweise jeweils eine bestimmte Mittelrolle (23) in Eingriff mit dem zu biegenden Rohr oder Profil gebracht wird.
2. Verfahren zum zwei- oder dreidimensionalen Biegen von Rundrohren und/oder zum zweidimensionalen Biegen von Profilen nach dem Freiform-Biegeverfahren
(auch Mehr-Rollen-Biegeverfahren genannt), bei dem das zu biegende Profil an seinem hinteren Ende in einem in Längsrichtung (X-Richtung) verfahrbaren Schubschlitten gehalten ist und dort gegebenenfalls drehbar gehalten ist, und mit seinem vorderen Ende in der Biegezone gehalten wird, wobei der Innenraum durch einen in der Biegezone mitgeführten Dornschaft abgestützt wird und die Biegezone durch mindestens eine Mittelrolle, und einer (bezüglich der Y-Ebene) gegenüberliegend angeordneten Stützrolle und mindestens einer auslaufseitig im Abstand angeordneten Biegerolle gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine oder mehrere Mittelrollen (23) auf einem gemeinsamen drehbar angetriebenen Werkzeugwechsler (20) angeordnet sind, so dass entsprechend der Drehung des Werkzeugwechslers wahlweise jeweils eine bestimmte Mittelrolle (23) in Eingriff mit dem zu biegenden Rohr oder Profil gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem gemeinsamen Werkzeugwechsler (20) angeordneten Mittelrollen (23, 23', 23", 23'") unterschiedlich dimensioniert und/oder ausgebildet sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugwechsler als Drehscheibe (20) drehend angetrieben und zusätzlich in axialer Richtung heb- und senkbar ausgebildet ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedlich dimensionierte Mittelrollen sofort und unmittelbar nacheinander folgend in einem laufenden Prozess in Eingriff mit dem zu biegenden Profil gebracht werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass während des laufenden Prozesses der Prozess angehalten wird, die Mittelrolle außer Eingriff mit dem zu biegenden Profil gebracht wird und durch Drehung des Werkzeugwechslers eine andere Mittelrolle in Eingriff mit dem zu biegenden Profil gebracht wird und dann der Biegeprozess fortgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein lineares Auswalzen durch Hinzunahme einer vierten Walzrolle auf dem Werkzeugwechsler erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch7, dadurch gekennzeichnet, dass lineare (also längsgestreckte, gerade) stufenlos ineinander übergehende Rohrstücke stückweise gebogen werden, die ausgewalzt sind und eine verminderte Wandstärke aufweisen.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil von allen Seiten, d. h. am vollen Umfang von insgesamt vier Walzrollen formgebend umfasst ist und diese Walzrollen symmetrisch eine gleichmäßige bzw. eine annährend gleichmäßige Verdünnung des Querschnittes eines Rundrohres ausführen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegung des Profils durch eine konische Volumenverschiebung im Bereich der ausgewalzten Wandung des Rundrohres im Bereich der Biegeachse erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Wechselbogens an einem Rundrohr (13), in einem ersten Arbeitsschritt zunächst ein erster Bogen an dem Rundrohr (13') gebogen wird, dass in einem zweiten Arbeitsschritt der Werkzeugwechsler (20) geöffnet wird, indem der Werkzeugwechsler in Pfeilrichtung (27) von der Biegeachse (50) weggestellt wird, dass in einem dritten Arbeitsschritt das Rundrohr um ein kurzes Maß in der
Richtung der X-Achse nach vorne geschoben wird, dass in einem vierten Arbeitsschritt das Rundrohr (13') um 180° in die Stellung nach (13") gedreht wird und danach in einem fünften Arbeitsschritt um das gleiche Maß in der X-Achse zurück verschoben wird, dass in einem sechsten Arbeitsschritt das Walzsystem geschlossen wird, wodurch der Werkzeugwechsler (20) wieder mit seiner Mittelrolle (23') in Eingriff mit dem
Rundrohrprofil (13") kommt, wobei die Walzrollen (21 , 21 ') nach vorherigem Lüften von dem Profil (13") wieder in Kontakt mit dem Rundrohr (13") gebracht werden und der Biegeprozess wieder beginnt und dass in einem siebten Arbeitsschritt der Biegeprozess wieder beginnt und die Walzrollen (21 , 21 ', 21 ") gegenüber der Mittelrolle (23') den Auswalzvorgang ausführen, wobei die Messrolle (22) (in ihre Stellung (22'") läuft und) das zu biegende Profil abtastet, um es in einen Wechselbogen (41 ) einmünden zu lassen.
12. Vorrichtung zum dreidimensionalen Biegen von Rundrohren und/oder Profilen nach dem Freiform-Biegeverfahren (auch Mehr-Rollen-Biegeverfahren genannt), bei dem das zu biegende Profil an seinem hinteren Ende in einem in Längsrichtung (X-Richtung) verfahrbaren Schubschlitten gehalten ist und dort gegebenenfalls drehbar gehalten ist, und mit seinem vorderen Ende in der Biegezone gehalten ist, wobei der Innenraum durch einen in der Biegezone mitgeführten Dornschaft abgestützt ist und die Biegezone durch mindestens eine Mittelrolle, und einer (bezüglich der Y-Ebene) gegenüberliegend angeordnete Walzrolle gebildet ist, ferner mindestens aus zwei gegenüberliegenden, in der Z- Ebene angeordneten weiteren Walzrollen und mindestens einer auslaufseitig im Abstand angeordneten Biegerolle gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Mittelrollen auf einem gemeinsamen drehbar angetriebenen Werkzeugwechsler angeordnet sind, so dass entsprechend der Drehung des Werkzeugwechslers wahlweise jeweils eine bestimmte Mittelrolle in Eingriff mit dem zu biegenden Profil gebracht wird.
13. Vorrichtung zum zwei- oder dreidimensionalen Biegen von Rundrohren und/oder zum zweidimensionalen Biegen von Profilen nach dem Freiform- Biegeverfahren (auch Mehr-Rollen-Biegeverfahren genannt), bei dem das zu biegende Profil an seinem hinteren Ende in einem in Längsrichtung (X-Richtung) verfahrbaren Schubschlitten gehalten ist und dort gegebenenfalls drehbar gehalten ist, und mit seinem vorderen Ende in der Biegezone gehalten wird, wobei der Innenraum durch einen in der Biegezone mitgeführten Dornschaft abgestützt wird und die Biegezone durch mindestens eine Mittelrolle, und einer (bezüglich der Y-Ebene) gegenüberliegend angeordneten Stützrolle und mindestens einer auslaufseitig im Abstand angeordneten Biegerolle gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine oder mehrere Mittelrollen (23) auf einem gemeinsamen drehbar angetriebenen Werkzeugwechsler (20) angeordnet sind, so dass entsprechend der Drehung des Werkzeugwechslers wahlweise jeweils eine bestimmte Mittelrolle (23) in Eingriff mit dem zu biegenden Rohr oder Profil gebracht wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugwechsler als drehangetriebene Drehscheibe ausgebildet ist, und sowohl einen Drehantrieb als auch einen Schubantrieb aufweist
15. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzrollen als freigeführte Wälzkörper ausgebildet sind, die in einem lastaufnehmenden Lagerbett gelagert sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Ausübung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 geeignet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens die Walzrollen als frei geführte Miniaturrollwalzkörper ausgebildet sind, die lastübertragend in einem Lagerbett angeordnet sind, und bei relativ geringen Walzkräften hohe Flächenpressungen erzielen.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Mittendurchmesser der Walzrolle und dem Mittendurchmesser der Messrolle (Biegerolle) im Bereich von 25 bis 50 Millimeter liegt.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass annähernd im Winkel von 270° am Umfang verteilt mindestens drei Walzrollen am zu biegenden Profil lastübertragend angelegt sind und eine konische Volumenverschiebung des zu biegenden Rundrohres in Richtung auf die zentral angeordnete Mittelrolle bewirken und dass die konische Volumenverschiebung der drei Walzrollen so eingestellt ist, so dass damit der theoretische Biegeradius eines zu biegenden Rundrohres erreicht wird.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegekopf (16) im Wesentlichen aus dem Werkzeugwechsler (20) besteht, der als Drehscheibe (35) ausgebildet ist und an dem eine Mehrzahl von unterschiedlich dimensionierten Mittelrollen (23) angeordnet sind.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeweils eine Mittelrolle (23), die auf dem Werkzeugwechsler (20) angeordnet ist, während des Biegeprozesses in Eingriff mit dem zu biegenden Rundrohr (13) befindet, wobei dieser Mittelrolle (23) gegenüberliegend eine Walzrolle (21 ) angeordnet ist und dass auslaufseitig (in Richtung der X-Achse) im Abstand von der miniaturisierten Walzrolle (21 ) eine Messrolle (22) angeordnet ist, die das gebogene Rundrohr abtastet
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Walzrolle (21 ) als auch die Messrolle (22) jeweils mit einem
Antrieb (24, 25) versehen sind, der die beiden Rollen (21 , 23) vom zu biegenden Rundrohr zu- und wegstellt
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugwechsler (20) im Bereich seiner Drehachse drehend angetrieben und zusätzlich heb- und senkbar (d. h. zu- und wegstellbar) von der Biegeachse 50 ausgebildet ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Werkzeugwechslers insgesamt 4 unterschiedliche
Mittelrollen (23, 23', 23", 23'") angeordnet sind
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelrollen (23) im Bezug zur Drehachse des Werkzeugwechslers exzentrisch nach außen versetzt sind.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Mittelrolle (23") als Walzrolle ausgebildet ist, und in ihrer Größe den übrigen Walzrollen (21 , 21 ', 21") entspricht und dass damit ein linearer (ein gerader in X-Richtung ausgerichteter) Auswalzvorgang an dem zu biegenden Rundrohr ausgeführt ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass drei gleich dimensionierte Walzrollen (21 , 21 ' und 21 ") im Umfangsbereich von 270° sich an dem zu biegenden Rundrohr 13 lastübertragend anlegen und gleichzeitig dem gegenüberliegend der einen Walzrolle (21 ) die erfindungsgemäße Mittelrolle 23'" angeordnet ist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzrolle (21 , 21 ', 21 ") ein Antrieb zugeordnet ist, der es ermöglicht, dass jede Walzrolle senkrecht zu der jeweiligen Drehachse der zugeordneten i-^4-
Figure imgf000032_0001
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass jede Walzrolle (21 , 21 ', 21 ") dem Profil konisch zustellbar ist, um eine entsprechende konische Auswalzung der Wandstärke zu erreichen.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzrollen (21 , 21 ', 21 ") ohne lastübertragende Achsen in zugeordneten lastaufnehmenden Lagerbetten gehalten sind.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des zu verdünnenden Profils mindestens vier gleich dimensionierte Rollen gleichmäßig und lastübertragend, sowie wandstärkeverdünnend am Umfang des Rundrohres (13) anlegen.
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