DE102005013750B3

DE102005013750B3 - Vorrichtung zum Freiformbiegen von Längsprofilen, insbesondere Rohre, sowie kombinierte Vorrichtung zum Freiformbiegen und Ziehbiegen von Längsprofilen, insbesondere Rohren

Info

Publication number: DE102005013750B3
Application number: DE102005013750A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr.-Ing. Flehmig; Martin Dipl.-Ing. Kibben; Urs KÜHNI; Jacob Dipl.-Ing. Ziswiler
Original assignee: Mewag Maschinenfabrik AG; ThyssenKrupp Steel AG
Current assignee: Mewag Maschinenfabrik AG; ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: US7878037B2; WO2006100012A2; EP1863604B1; JP5209464B2; ATE439921T1; EP1863604A2; CN100506419C; WO2006100012A3; RU2007138960A; RU2409437C2; CN101146629A; KR101212754B1; US20090126441A1; JP2008534282A; KR20070118113A; DE502006004589D1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Freiformbiegen von Längsprofilen (1), insbesondere Rohren, bei der einer Vorschubeinheit (2) in deren Vorschubrichtung eine Axialhülse (3) nachgeordnet ist. Der Axialhülse (3) ist in Vorschubrichtung eine Biegehülse (4) nachgeordnet. Die Vorschubeinheit (2) und die Axialhülse (3) weisen jeweils einen in Vorschubrichtung weisenden Antrieb auf, wobei die Axialhülse (3) unabhängig von der Vorschubeinheit (2) verstellbar ist. Ferner weisen die Vorschubeinheit (2) und die Axialhülse (3) Drehantriebe zur gleichsinnigen und simultanen Drehung des von ihnen gehaltenen und geführten Längsprofils auf. Die Biegehülse ist nur in einer quer zur Achse des Längsprofils und der Vorschubrichtung verlaufenden Achse translatorisch mittels eines Antriebes verstellbar. Darüber hinaus kann sie mittels eines Antriebes um eine quer zur Achse des Längsprofils und der Vorschubrichtung liegende Achse verschwenkt werden. Die Biegehülse (4) ist außerdem frei mitdrehend mit der Führungshülse oder ihr gegenüber gebremst gelagert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Freiformbiegen von Längsprofilen, mit einer das Längsprofil erfassenden Vorschubeinheit, mit einer der Vorschubeinheit in Vorschubrichtung nachgeordneten und das Längsprofil form- und/oder kraftschlüssig erfassenden Axialhülse, und mit einer der Axialhülse in Vorschubrichtung nachgeordneten Biegehülse mit einer an die Außenkontur des Längsprofils angepassten Durchgangsöffnung für das Längsprofil, wobei die Biegehülse mittels Stellantrieben in einer orthogonal zur Achse ihrer Durchtrittsöffnung liegenden Ebene linear verstellbar und um eine senkrecht sowohl zur Achse der Durchtrittsöffnung als auch zur Richtung der Linearverstellung liegende Achse verschwenkbar ist und wobei die Axialhülse mit einem Antrieb ausgerüstet ist, mit dem ihr Abstand von der Biegehülse einstellbar ist.
Zwei Hauptverfahren für das Biegen von Längsprofilen sind das Freiformbiegen und das Ziehbiegen. In einer Vorrichtung zum Ziehbiegen wird das Längsprofil am vorderen Ende erfasst und um eine Schablone herumgezogen, wobei die Schablone den Biegeradius vorgibt. Der entscheidende Nachteil beim Ziehbiegen besteht darin, dass das Längsprofil innerhalb eines Radius nur in einer Ebene gebogen werden kann. Auch ist der Biegeradius insofern beschränkt, als er von der Schablone bestimmt wird. In einer Vorrichtung zum Freiformbiegen stehen dagegen viele Freiheitsgrade zur Verfügung. Insbesondere lassen sich in einer Vorrichtung zum Freiformbiegen ohne Anpassung von Vorrichtungsteilen sowohl unterschiedliche, gleichbleibende Biegeradien als auch variable Radien als Raumkurven erzielen. Als nachteilig wird jedoch der dafür erforderliche hohe apparative Aufwand und die Begrenzung nach unten durch kleine Radien angesehen.

Eine bekannte Vorrichtung zum Freiformbiegen ( DE 697 22 944 T2 ) unterscheidet sich von der eingangs genannten Vorrichtung darin, dass die das Längsprofil führende Axialhülse stationär angeordnet und somit ihr Abstand gegenüber der Biegehülse nicht einstellbar ist. Die Biegehülse ist auf einem Kreuzschlitten gelagert, mit der sie in zwei quer zur Längsachse des Längsprofils angeordneten orthogonalen Achsen v erstellt werden kann. Darüber hinaus ist die Biegeführung um zwei zueinander und senkrecht zur Achse ihrer Durchtrittsöffnung verlaufende Achsen verschwenkbar. Schließlich ist sie um die Achse ihrer Durchtrittsöffnung verdrehbar. Für all diese Bewegungsmöglichkeiten sind eigene Antriebe und Lagerungen vorgesehen. Um diese Teile an der Biegeführung unterzubringen, wird erheblicher Platz benötigt. Dieser Platz begrenzt nicht unerheblich den möglichen kleinsten Biegeradius. Außerdem ist der maschinenbautechnische Aufwand relativ hoch.

Bei einer bekannten Vorrichtung zum Freiformbiegen der eingangs genannten Art ( DE 102 49 315 A1 ) ist die Biegehülse ebenfalls auf einem Kreuzschlitten gelagert, so dass sie in zwei quer zur Längsachse des Längsprofils angeordneten orthogonalen Achsen verstellt werden kann. Darüber hinaus ist die Biegehülse um eine senkrecht zur Achse ihrer Durchtrittsöffnung verlaufende Achse verschwenkbar. Schließlich ist sie um die Achse ihrer Durchtrittsöffnung verdrehbar. Wie bei der vorbeschriebenen bekannten Vorrichtung wird für die Unterbringung all dieser Teile und Antriebe ein erheblicher Platz zu Lasten des möglichen kleinsten Biegeradius benötigt. Auch der maschinentechnische Aufbau ist entsprechend hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Freiformbiegen von Längsprofilen, insbesondere Rohren, zu schaffen, die in ihrem konstruktiven Aufwand einfacher als die bekannte Vorrichtung gestaltet ist und auch sehr kleine Biegeradien ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass sowohl die Vorschubeinheit als auch die Axialhülse von Drehantrieben gleichsinnig und simultan relativ zur Biegehülse angetrieben sind, dass die Biegehülse um die Achse ihrer Durchtrittsöffnung drehbar gelagert und entweder frei mitdrehend mit der Axialhülse oder ihr gegenüber kontrolliert bremsbar ist.

Durch die Reduzierung der für das Freiformbiegen benötigten Einstellungen und Relativbewegungen – die Axialhülse braucht nur einen Antrieb für eine translatorische Bewegung und einen Antrieb für eine Schwenkbewegung mit entsprechenden Lagerungen, während für die drehbare oder kontrolliert gebremste Lagerung der Biegehülse nur eine Bremse vorgesehen zu sein braucht und die Einleitung einer Biegung im Raum durch Verdrehung des Längsprofils über eine simultane Rotation der Vorschubeinheit und der Axialhülse ausgebildet wird – ergibt sich ein sehr einfacher konstruktiver Aufbau und eine kurze Baulänge. Im Zusammenspiel damit, dass der Abstand zwischen Biegehülse und Axialhülse für den jeweiligen Biegefall individuell eingestellt werden kann, besteht die Möglichkeit, Längsprofile, insbesondere Rohre, mit vergleichsweise kleinem Biegeradius gebogen werden können.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorschubeinheit in an sich bekannter Weise als eine mit einem Vorschubantrieb ausgerüstete Spannzange ausgebildet.

Um der Gefahr eines Ausknickens des von der Vorschubeinheit der Axialhülse zugeführten Längsprofils zu begegnen, können im Bereich zwischen der Vorschubeinheit und der Axialhülse Stützmittel vorgesehen sein, die das Längsprofil exakt in der Profilachse halten. Um eine Kollision dieser Stützmittel mit der beim Biegen sich vorbewegenden Vorschubeinheit zu vermeiden, müssen diese Stützmittel so ausgestaltet sein, dass sie den Weg der Vorschubeinheit freigeben. Dazu sind insbesondere mehrere hintereinander angeordnete Lünetten geeignet, die geöffnet werden können und zur Seite bewegt werden können.

Um bei Längsprofilen, insbesondere einem Rohr, beim Biegen ein Zusammenfallen zu verhindern, kann im Biegebereich in und nach der Axialhülse bis hinein in die Biegehülse ein biegsamer Innendorn angeordnet sein, dessen axiale Lage über eine mit dem Antrieb versehene Dornstange vom hinteren Ende der Vorschubeinheit aus einstellbar und steuerbar ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Freiformbiegen von Längsprofilen eignet sich in besonderer Weise wegen der geschilderten Aufsplittung der für das Freiformbiegen erforderlichen verschiedenen Einstellungen mit Antrieben und Lagerungen dazu, mit einer Vorrichtung zum Ziehbiegen kombiniert zu werden, weil Teile der Vorrichtung sowohl für das Freiformbiegen als auch für das Ziehbiegen eingesetzt werden können. Allerdings können auch andere Vorrichtungen zum Freiformbiegen als die erfindungsgemäße mit einer Vorrichtung zum Ziehbiegen nach dieser erfindungsgemäßen Lösung kombiniert werden.

Bei der Vorrichtung zum Biegen von Längsprofilen, insbesondere Rohren nach dieser Lösung, die eine das Längsprofil erfassende Vorschubeinheit, eine der Vorschubeinheit in Vorschubrichtung nachgeordnete und das Längsprofil form- und/oder kraftschlüssig erfassende Axialhülse aufweist, sind zwei verschiedenartige Biegeeinheiten nebeneinander auf einem Führungsrahmen angeordnet und auf dem Führungsrahmen quer zur Achse des Längsprofils abwechselnd aus einer Arbeitsposition vor der Axialhülse in eine dazu seitliche Parkposition verfahrbar. Dabei ist für das Freiformbiegen eine Biegeeinheit mit der Axialhülse und der Vorschubeinheit insbesondere mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen ausgebildet, während die andere Biegeeinheit als Ziehbiegevorrichtung ausgebildet ist.

Bei einer solchen kombinierten Vorrichtung zum Freiformbiegen und Ziehbiegen sind nur die Biegeeinheiten unterschiedlich gestaltet, während die anderen einen nicht unerheblichen maschinentechnischen Aufwand erfordernden Vorrichtungsteile für beide Biegevorrichtungen dieselben sind. Eine solche Vorrichtung wird man immer dann wirtschaftlich einsetzen können, wenn mittlere Stückzahlen an gebogenen Längsprofilen erforderlich sind oder das Investitionsvolumen gering gehalten werden soll.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

1 eine Vorrichtung zum Freiformbiegen mit ihren wesentlichen Teilen und Antrieben in stark schematisierter Darstellung in isometrischer Darstellung von schräg oben,

2 die Vorrichtung gemäß 1 mit einem zu biegenden Rohr in isometrischer Darstellung von schräg oben aus einem zu 1 anderen Blickwinkel,

3 eine kombinierte Vorrichtung zum Freiformbiegen und Ziehbiegen in schematisierter Darstellung in Aufsicht.

Die in 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zum Freiformbiegen eines Längsprofils 1, insbesondere eines Rohres, weist eine Vorschubeinheit 2 in Form einer an sich bekannten Spannzange, eine in Vorschubrichtung davor angeordnete Axialhülse 3 und eine wiederum davor in Vorschubrichtung angeordnete Biegehülse 4 mit einer Durchtrittsöffnung 4a auf. Die Biegehülse kann als Gleithülse ausgebildet sein. Sie kann aber auch eine Rollenführung aufweisen. Beide Alternativen dienen dazu, das Rohr 1 mit möglichst wenig Reibung durch die Durchtrittsöffnung 4a bewegen zu können. Im Rohr 1 im Bereich der Axialhülse 3 und der Biegehülse 4, wo die Biegung stattfindet, sitzt ein flexibler Dorn 5, der am hinteren Ende des Rohres 1 über eine Dornstange 6 gehalten ist. Die Dornstange 6 ist an einem Antrieb 7 angeschlossen, so dass der Dorn 5 axial einstellbar und steuerbar ist.
Die insbesondere als Rohrspannzange ausgebildete Vorschubeinheit 2 weist einen Axialantrieb 8 auf, der in der Zeichnung schematisch durch einen Doppelpfeil dargestellt ist. Außerdem weist die Vorschubeinheit 2 einen Drehantrieb 9 auf, der durch einen Doppelpfeil dargestellt ist.
Der Axialhülse 3 ist ebenfalls ein Drehantrieb 10 zugeordnet, der durch einen Doppelpfeil dargestellt ist. Die Drehantriebe 9 und 10 drehen gleichsinnig und simultan. Darüber hinaus ist der Axialhülse 3 ein Axialantrieb 11 zugeordnet, der durch einen Doppelpfeil dargestellt ist. Die Axialantriebe 8 und 11 arbeiten unabhängig voneinander. Mit dem Axialantrieb 11 lässt sich der Abstand von der längs-axial fixierten Biegehülse 4 einstellen.
Die Biegehülse 4 weist einen translatorischen Antrieb 12 auf, der durch einen Doppelpfeil dargestellt ist. Außerdem weist die Biegehülse 4 einen Verschwenkantrieb 13 auf, der durch einen Doppelpfeil dargestellt ist. Schließlich weist die Biegehülse 4 eine Drehlagerung 14 auf, die durch einen Doppelpfeil dargestellt ist. Die Drehlagerung 14 ist derart ausgebildet, dass bei zu biegendem Längsprofil 1 dieses die Drehbewegung der Axialhülse 3 auf die Biegehülse 4 überträgt, so dass sie frei drehend mitgenommen wird. Allerdings ist diese Drehlagerung 14 mit einer Bremse ausgestattet, so dass sich auch eine Drehwinkelversetzung zwischen beiden Teilen ergeben kann. Dies ist dann erwünscht, wenn das Längsprofil 1 verdrillt werden soll.
Während die in der Zeichnung dargestellten Raumachsen x, y, z für die Axialhülse 3 festliegen, sind die Raumachsen u, v, w für die Biegehülse 4 im Raum verlagerbar. Während die Biegehülse 4, wie ausgeführt, in Achsrichtung, d.h. in Richtung der w-Achse festliegt, ist sie aber um diese w-Achse mitdrehend oder gebremst. In Richtung der u-Achse ist sie mittels des Antriebes 12 translatorisch verstellbar und um die v-Achse mittels des Antriebes 13 drehbar.
Bei einer solchen Vorrichtung liegt die Biegeebene immer in der u/v-Ebene. Durch Verdrehen des Längsprofils 1 mittels der Vorschubeinheit 2 und der Axialhülse 3 lässt sich unter Beibehaltung der Biegeebene u/v an eine erste Biegung eine zweite Biegung in anderer Richtung anschließen. Der Biegeradius wird einerseits durch den Abstand zwischen der Axialhülse 3 und der Biegehülse 4 und andererseits durch die Einstellungen an der Biegehülse 4, und zwar in Richtung der u-Achse, und um die v-Achse bestimmt.
Um einem eventuellen Ausknicken des Längsprofils 1 zwischen der Vorschubeinheit 2 und der Axialhülse 3 aufgrund der auf das Längsprofil 1 einwirkenden Axialkräfte der Vorschubeinheit 2 entgegenzuwirken, können in diesem Bereich seitliche, in der Zeichnung nicht dargestellte Stützmittel vorgesehen sein. Vorzugsweise sind sie als ein Paket von Lünetten ausgebildet, die entsprechend dem Vorschubweg der Vorschubeinheit 2 geöffnet und aus dem Weg gefahren werden können.
Die im Ausführungsbeispiel der 3 dargestellte Vorrichtung ist sowohl zum Freiformbiegen als auch zum Ziehbiegen ausgebildet. Sowohl für das Freiformbiegen als auch das Ziehbiegen weist die Vorrichtung eine gemeinsame Vorschubeinheit 2 auf, die als Spannzange ausgebildet sein kann. Sie ist stationär angeordnet, d.h. nicht zur Seite verfahrbar. Vor der Vorschubeinheit 2 befindet sich ein Tragrahmen 15, der zwei voneinander unabhängige Biegeeinheiten B₁, B₂ aufweist, die mittels durch Doppelpfeile dargestellte Antriebe P₁, P₂ seitlich verfahrbar sind. Die Biegeeinheit B₁ befindet sich in Parkposition, während die Biegeeinheit B_2– sich in Arbeitsposition befindet. Die Biegeeinheit B₁ ist für das Freiformbiegen entsprechend der vorbeschriebenen Biegevorrichtung ausgestaltet, während die Biegeeinheit B₂ für das Ziehbiegen ausgebildet ist. Die Biegeeinheit B₂ für das Ziehbiegen weist in an sich bekannter Weise als Hauptbestandteile eine Radienschablone 16a, eine Klemmbacke 16b, einen Faltenglätter 16c und eine Gleitschiene 16d auf. Um die Vorrichtung vom Ziehbiegen auf das Freiformbiegen umzurüsten, braucht nur die Biegeeinheit B₂ in ihre Parkposition und die Biegeeinheit B₁ für das Freiformbiegen aus ihrer Parkposition in die Arbeitsposition vor der stationären Vorschubeinheit 2 verfahren zu werden.

Claims

Vorrichtung zum Freiformbiegen von Längsprofilen (1), mit einer das Längsprofil (1) erfassenden Vorschubeinheit (2), mit einer der Vorschubeinheit (2) in deren Vorschubrichtung nachgeordneten und das Längsprofil (1) form- und/oder kraftschlüssig erfassenden Axialhülse (3) und mit einer der Axialhülse (3) in Vorschubrichtung nachgeordneten Biegehülse (4) mit einer an die Außenkontur des Längsprofils (1) angepassten Durchgangsöffnung (4a) für das Längsprofil (1), wobei die Biegehülse (4) mittels Stellantrieben (13, 14) in einer orthogonal zur Achse (w) ihrer Durchtrittsöffnung (4a) liegenden Ebene linear verstellbar und um eine senkrecht sowohl zur Achse (w) der Durchtrittsöffnung (4a) als auch zur Richtung (w) der Linearverstellung (13) liegende Achse (V) verschwenkbar ist, und wobei die Axialhülse (3) mit einem Antrieb (11) ausgerüstet ist, mit dem ihr Abstand von der Biegehülse (4) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Vorschubeinheit (2) als auch die Axialhülse (3) von Drehantrieben (9, 10) gleichsinnig und simultan relativ zur Biegehülse angetrieben sind, und dass die Biegehülse (4) um die Achse (w) ihrer Durchtrittsöffnung (4a) drehbar gelagert und entweder frei mitdrehend mit der Axialhülse (3) oder ihr gegenüber kontrolliert bremsbar ist.
Vorrichtung zum Freiformbiegen von Längsprofilen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinheit (2) als eine mit einem Vorschubantrieb (8) ausgerüstete Spannzange ausgebildet ist.
Vorrichtung zum Freiformbiegen von Längsprofilen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegehülse (4) als Gleithülse ausgebildet ist oder eine Rollenführung aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Vorschubeinheit (2) und der Axialhülse (3) Stützmittel für das Längsprofil (1) vorgesehen sind, die dessen seitliches Ausknicken verhindern.
Vorrichtung zum Freiformbiegen von Längsprofilen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützmittel als Lünetten ausgebildet sind.
Vorrichtung zum Freiformbiegen von Längsprofilen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lünetten geöffnet werden können.
Vorrichtung zum Freiformbiegen von Längsprofilen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Biegebereich und in der Axialhülse (3) ein biegsamer Innendorn (5) angeordnet ist, dessen axiale Lage über eine mit einem Antrieb (7) versehene Dornstange (6) vom hinteren Ende der Vorschubeinheit (2) aus einstellbar und steuerbar ist.
Vorrichtung zum Biegen von Längsprofilen (1), insbesondere Rohren, mit einer das Längsprofil (1) erfassenden Vorschubeinheit (2) und mit zwei nebeneinander auf einem Führungsrahmen (15) angeordneten, verschiedenartigen Biegeeinheiten (B₁, B₂), die auf dem Führungsrahmen (15) quer zur Achse des Längsprofils (1) abwechselnd aus einer Arbeitsposition vor der Vorschubeinheit (2) in eine dazu seitliche Parkposition verfahrbar sind, wobei die eine Biegeeinheit (B₁) mit der Vorschubeinheit (2) für das Freiformbiegen insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist und die andere Biegeeinheit (B₂) mit der Vorschubeinheit (2) als Ziehbiegevorrichtung ausgebildet ist.