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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum 3D-Freiformbiegen
von Profilen mit über
deren Länge
konstanten Außenabmessungen,
insbesondere mit einer Kreisform, mit einer Vorschubeinrichtung zum
Bewegen des Profils mit einer Längsachse,
welche einen Drehantrieb- zum
Verdrehen des Profils um seine Längsachse
aufweist, in einer zu dieser Längsachse
parallelen Vorschubrichtung durch ein eine Durchtrittsöffnung aufweisendes
Führungselement,
welches an der Oberfläche
des Profils anliegt, und eine in Vorschubrichtung hinter dem Führungselement
angeordnete, das zu biegende Profil zumindest teilweise umschließende Biegehülse, die
in einem Trägerelement
gehalten ist, mit dem sie um eine senkrecht zur Vorschubrichtung
des Profils liegende Achse kippbar und senkrecht zur Längsachse
und Kippachse verlagerbar ist, derart, daß die Biegehülse auf
das Profil biegend einwirkt.
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Derartige 3D-Freiformbiegevorrichtungen sind
aus dem Stand der Technik bekannt. So ist z.B. aus der
JP 08 257 643 A eine 3D-Profilbiegevorrichtung
bekannt, bei der ein Profil mittels einer Vorschubeinrichtung durch
ein ortsfestes Führungselement und
eine in Vorschubrichtung dahinter angeordnete, in ein Trägerelement
integrierte Biegehülse
geschoben wird. Das Trägerelement
ist um eine senkrecht zur Längsachse
des zu biegenden Profils durch die Mitte der Biegehülse verlaufende
erste Achse drehbar in einem Aufnahmegestell gehalten. Das Aufnahmegestell
selbst ist um eine zweite Drehachse, welche sowohl senkrecht zur
Profilachse als auch senkrecht zur ersten Achse durch die Mitte
der Biegehülse verläuft, drehbar
gelagert. Weiterhin ist das Aufnahmegestell entlang beider Achsen
verschiebbar. Durch das aufeinander abgestimmte Verdrehen und Verschieben
des Aufnahmegestells bzw. Verdrehen des Trägerelements im Aufnahmegestell
kann das Profil dreidimensional gebogen werden.
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Nachteilig an dieser Biegevorrichtung
ist, daß die
unterschiedlichen Dreh- und Schiebebewegungen von Trägerelement
und Aufnahmegestell exakt aufeinander abzustimmen sind, um die gewünschte Profilform
zu erzeugen. Dies bedingt zum einen hohe Investitionskosten und
zum anderen eine aufwendige CNC-Steuerung der Biegevorrichtung.
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Eine weitere Biegevorrichtung, die
nach demselben Prinzip wie die vorgenannte Vorrichtung funktioniert,
ist aus der
EP 0 928
646 A1 bekannt. Zusätzlich
zu der Verschwenk- bzw.
Verschiebbarkeit um die bzw. entlang der senkrecht zur Profilachse
angeordneten, zueinander orthogonalen Achsen kann bei dieser Vorrichtung
das Trägerelement
um die Längsachse
des Profils verdreht werden, um eine gewünschte Torsion des Profils
während
des Biegens zu erreichen. Bei dieser Vorrichtung sind zwar sämtliche
Freiheitsgrade des Biegevorgangs erfaßt, jedoch sind dafür neben
der Vorschubeinrichtung insgesamt fünf einzelne aufeinander abzustimmende Dreh-
bzw.
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Linearantriebe erforderlich. Dies
stellt höchste
Ansprüche
an die Präzision
und den Synchronismus der Antriebe und ist nicht kostengünstig realisierbar.
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In der
EP 0 928 645 A1 ist eine Biegevorrichtung
zum 3D-Freiformbiegen
von Profilen mit vereinfachtem Aufbau beschrieben. Wie bei dem oben
beschriebenen Stand der Technik, wird bei dieser Vorrichtung das
Profil über
eine Vorschubeinrichtung durch ein drehfestes Führungselement und eine dahinter
angeordnete U-förmige,
offene Biegehülse
geschoben. Das Führungselement
ist in eine drehfest mit dem Maschinengestell verbundene Hülse eingesteckt,
um welche wiederum eine äußere Hülse drehbar
gelagert ist. Dabei fällt
die Rotationsachse der äußeren Hülse mit
der Längsachse
des Profils zusammen. Die äußere Hülse weist
einen sich in Vorschubrichtung erstreckenden Ausleger auf, an dessen
Ende ein die Biegehülse
tragendes Stützelement schwenkbar
um eine senkrecht zur Vorschubeinrichtung und dazu seitlich versetzt
verlaufende Achse gelagert ist. Die Position dieser Achse relativ
zur Biegehülse
ist dabei so gewählt,
daß die
zur Einstellung des gewünschten
Biegeradius erforderliche Verdrehung und Verschiebung der Biegehülse durch
eine einzige Schwenkbewegung bewerkstelligt wird. Eine dreidimensionale
Biegung des Profils wird dadurch erreicht, daß die äußere Hülse und mit ihr die über das
Stützelement
und den Ausleger mit der äußeren Hülse verbundene,
offene Biegehülse
um einen bestimmten Winkel, der der gewünschten Änderung der Lage der Biegeebene
entspricht, um die Profilachse gedreht wird. Sodann wird die Biegehülse zur
Einstellung des gewünschten Biegeradius
erneut entsprechend verschwenkt und die Biegung in einer neuen Biegeebene
fortgesetzt.
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Gegenüber den vorstehend beschriebenen, anderen
Biegevorrichtungen zeichnet sich diese Vorrichtung durch einen stark
vereinfachten Aufbau aus, der neben der Vorschubeinrichtung nur
noch zwei weitere Antriebe erfordert. Nachteilig ist jedoch der aufwendige
Mechanismus zur Verdrehung der Biegehülse über die drehbar gelagerte äußere Hülse. Dies steht
einer kompakten Auslegung der Vorrichtung entgegen. Auch entsteht
in der Umstellungsphase von der einen Biegung in die andere Biegung
ein häufig
nicht gewünschter
ausgedehnter gerader Übergangsabschnitt.
Weiterhin bleibt der Einsatz auf Profile mit kreisförmigem Querschnitt
beschränkt,
da das Profil in der Biegehülse
axial verdrehbar gehalten sein muß.
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Aus der Praxis ist darüber hinaus
eine 3D-Biegevorrichtung
zum Biegen von Profilen mit kreisförmiger Querschittsform bekannt,
bei der das Profil durch eine das Profil formschlüssig umschließende drehfeste
Führungshülse und
eine dahinter angeordnete in einem Trägerelement gehaltene, das Profil
ebenfalls formschlüssig
umschließende
Biegehülse
geschoben wird. Die zur Einstellung des gewünschten Biegeradius erforderliche
Verdrehung und Verlagerung der Biegehülse wird dadurch erreicht,
daß die
Biegehülse über das
Trägerelement senkrecht
zur Vorschubrichtung drehbar in einer Schwinge gehalten ist und über einen
Auslegerarm mittels eines Stellzylinders verschwenkt wird. Zum Zwecke
der Änderung
der Biegeebene wird im Gegensatz zum vorgenannten Stand der Technik
anstelle eines Verschwenkens der Biegehülse um die Profillängsachse
das Profil durch einen in die Vorschubeinrichtung integrierten Antrieb
um seine Längsachse
verdreht. Im Ergebnis läuft
somit die Relativbewegung zwischen Biegehülse und dem zu biegenden Profil
unverändert
ab.
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Dadurch ist bezogen auf den vorstehend
beschriebenen Stand der Technik ein kompakterer Aufbau der Biegevorrichtung
möglich.
Gleichwohl ist auch diese Vorrichtung nicht zum Biegen eines Profils
mit einer von der Kreisform abweichenden Querschnittsform geeignet,
da das Profil sowohl in der Führungshülse als
auch in der Biegehülse
verdrehbar gelagert sein muß.
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Zudem sind aus dem Stand der Technik
die in der Automobilindustrie mittlerweile sehr verbreiteten Ziehbiegemaschinen
für Hohlprofile
bekannt, mit denen allerdings lediglich Biegungen in einer Ebene, also
2D-Biegungen realisiert
werden können.
In der
DE 100 20 727
C1 ist eine Ziehbiegemaschine für dünnwandige Metallrohre beschrieben.
Hierbei wird das Rohr an seinem vorderen Ende in einer Spannvorrichtung
zwischen Spannbacken eingeklemmt. Bei dünnwandigen Rohren ist es dabei
erforderlich, das Rohr von seiner Innenseite her im Bereich der Einspannung
durch einen Spannkopf und im Bereich der Biegeverformung durch einen
Biegedorn abzustützen.
Um die Biegung des eingespannten Rohres einzuleiten, wird ein Biegetisch,
der im Bereich der Biegung eine Kreisform aufweist, welche den erzielbaren
Biegeradius festlegt, um seine Drehachse verschwenkt. Dabei wird
das Rohr nach vorne gezogen und gleichzeitig über den Biegetisch gebogen.
Neben der Beschränkung
auf Biegungen in einer Ebene liegt der zentrale Nachteil solcher
Ziehbiegemaschinen darin, daß sich
mit ihnen keine variablen Radien und Biegungen um die Profillängsachse
realisieren lassen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau
das 3D-Freiformbiegen
von Profilen mit über
ihre Länge
konstanter äußerer Form,
wie der eines Kreises, aber auch der eines Ovals oder regelmäßigen Vielecks
etc., gestattet.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
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- a) das Profil in oder mit dem Führungselement
um die Längsachse
drehbar gelagert ist,
- b) das Profil in oder mit der Biegehülse um die Längsachse
drehbar gelagert ist,
- c) die Biegehülse über das
Trägerelement
um einen ersten Gelenkpunkt einer Schwinge außermittig schwenkbar gelagert
ist, wobei die Schwinge ihrerseits um einen auf derselben Profilseite wie
der erste Gelenkpunkt außermittig
zur Profillängsachse
angeordneten zweiten Gelenkpunkt schwenkbar gelagert ist,
- d) das Trägerelement
auf der den Gelenkpunkten gegenüber
liegenden Profilseite in einer Führungsnut
gehalten ist, derart, daß der
auf die Außenseite
des Profils biegend einwirkende Bereich der Innenfläche der
Biegehülse
bei Veränderung der
Position des in der Führungsnut
gelagerten Teils des Trägerelements abzüglich der
Rückfederung
des Profils stets tangential zu einem dem jeweils gewünschten
Biegeradius entsprechenden Kreisbogen ausgerichtet ist.
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Das 3D-Freiformbiegen eines Profils
mit über
seine Länge
konstanten Außenabmessungen wird
dadurch erreicht, daß das
Profil mittels des auf ihn einwirkenden Drehantriebes gegenüber der
stationären
Position der Biegehülse
um seine Längsachse
verdrehbar ist. Bei Profilen mit von der Kreisform abweichender
Querschnittsform werden dabei das Führungselement in seiner Aufnahmeeinheit
und die Biegehülse
in dem Trägerelement
insbesondere durch Formschluß axial
mitverdreht, während
im Falle eines Profils mit kreisförmiger Querschnittsform die Führungshülse und
die Biegehülse
auch fest mit ihrer jeweiligen Aufnahme verbunden sein können. Infolge der
Verdrehung des Profils bleibt die Biegeebene auch nach Änderung
der Biegerichtung unverändert. Deshalb
kann der Aufbau der Vorrichtung insofern konstruktiv vergleichsweise
einfach gestaltet sein, als die Vorrichtung als Erweiterung einer
2D-Ziehbiegemaschine ausgelegt sein kann. Die Verstellbewegung der
Biegehülse
zur Einstellung des Biegeradius erfolgt in einer Ebene und kann
damit beispielsweise mit der Bewegung des Biegetisches einer Ziehbiegemaschine
gekoppelt werden. Folglich können
wichtige Komponenten einer konventionellen Ziehbiegemaschine weiterverwendet
werden. Somit ist es Anwendern, die bereits über Ziehbiegemaschinen für 2D-Biegungen
verfügen,
möglich,
durch geeignete Erweiterung ihrer Maschinen 3D-Biegungen von Profilen
durchzuführen,
ohne in vollständig
neue Maschinen investieren zu müssen.
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Durch die außermittig schwenkbare Lagerung
des Trägerelements
mit der Biegehülse
um einen Gelenkpunkt einer Schwinge läßt sich der Positionierantrieb
für die
Biegehülse
unter Minimierung der Anzahl beweglicher Teile kostengünstig realisieren. Eine
Installation und Ansteuerung von Linearachsen zur Verschiebung des
Trägerelements
in zwei Raumrichtungen entfällt
dabei vollständig.
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Ein kompakter Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kann dadurch realisiert werden, daß das Führungselement als eine um die
Längsachse des
Profils drehbar gelagerte Führungshülse ausgebildet
ist. Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn die Führungshülse längs geteilt
ist. Durch die Teilung der Führungshülse, beispielsweise
in zwei Hälften,
wird erreicht, daß das
Spiel zwischen dem Profil und der Führungshülse, und damit auch zwischen
dem Profil und der Biegehülse,
vollständig beseitigt
werden kann. Dies ermöglicht
das Biegen mit im Vergleich zum Stand der Technik besonders kleinem
Biegeradius.
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Weist die Durchtrittsöffnung des
Führungselementes
eine sich in Vorschubrichtung im wesentlichen kontinuierlich ändernde
Querschnittsform auf, so daß das
Führungselement
als formgebende Matrize auf das Profil einwirkt, kann vor dem Biegeprozeß der Profilquerschnitt
zusätzlich
gezielt verändert
werden. Dazu kann das Führungselement
beispielsweise mit in seine Durchtrittsöffnung eingesetzten Formelementen
versehen sein. Kleine Änderungen
der Querschnittsform können
im kalten Zustand erfolgen, während
es im Falle größerer Formänderungen zweckmäßig ist,
daß das
Führungselement
eine Heizeinrichtung zum Aufheizen des Profils aufweist. Es versteht
sich, daß die
Heizeinrichtung auch bei konstant gehaltener Querschnittsform den
Biegeprozeß bei
klein gewähltem
Biegeradius unterstützt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ränder der Durchtrittsöffnung der
Führungshülse ein-
und/oder ausgangsseitig abgerundet sind. Dies erleichtert das Einführen des
Profils in die Biegehülse
bei der Vorbereitung des Biegeprozesses.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich
insbesondere auch zum Biegen von Hohlprofilen mit veränderlichen
Biegeradien. Im Falle kleiner Biegeradien weist die Vorrichtung
einen Biegedorn auf, der das Hohlprofil beim Biegen von innen abstützt. Dadurch
wird ein Kollabieren des Hohlprofils insbesondere beim Biegen mit
kleinem Biegeradius wirksam verhindert und die Faltenbildung in
dem gebogenen Bereich reduziert.
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Voraussetzung für ein gleichmäßiges Biegeergebnis
unter Einhaltung des eingestellten Biegeradius und Minimierung der
in dem zu biegenden Profil auftretenden Spannungen ist die tangentiale
Ausrichtung des auf die Außenseite
des Profils biegend einwirkenden Bereiches der Innenfläche der
Biegehülse zu
einem dem Biegeradius entsprechenden Kreisbogen. Falls kein Biegedorn
zur inneren Abstützung
des zu biegenden Profils verwendet wird, setzt die Biegung in Abhängigkeit
der Querschnittsgeometrie und der Wandstärke des Profils relativ zu
der umschlossenen Querschnittsfläche
nicht erst am Ausgang des Führungselementes,
sondern bereits im Führungselement
ein, so daß es
folglich zu einer Verschiebung des Kreisbogens in die der Vorschubrichtung
entgegengesetzte Richtung kommt. Eine weiterhin tangentiale Ausrichtung
der Biegehülse
zu dem verschobenen Kreisbogen wird dann dadurch erreicht, daß der Verlauf
der Führungsnut
relativ zur Profillängsachse einstellbar
ist.
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Zusätzlich zur Biegung kann eine
plastische Torsion des Profils um seine Längsachse dadurch erreicht werden,
daß die
Biegehülse
einen Drehantrieb aufweist. In diesem Falle wird die Biegehülse und
mit ihr das zu biegende Profil mittels des Drehantriebes um die
Profillängsachse
verdreht, während
die entsprechende Drehung der Führungshülse durch
eine geeignete Blockierung unterbunden wird. Der Drehantrieb kann
beispielsweise in das Trägerelement
integriert sein.
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Für
die Biegehülse
gibt es verschiedene Möglichkeiten
der Ausgestaltung hinsichtlich der Anpassung der Hülsenöffnung an
den Querschnitt des jeweils zu biegenden Profils. So kann die Biegehülse das
Profil vollständig
umschließen.
Ein besonders variabler Einsatz ist auch mit einer U-förmig ausgebildeten
Biegehülse
möglich.
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Das Einführen des Profils in die Biegehülse wird
wie auch im Falle der Führungshülse dadurch erleichtert,
daß die
Ränder
der Biegehülse
ein- und/oder ausgangsseitig abgerundet sind. Dabei muß sie beim
Einführen
des Profils wie auch im Betrieb gegen axialen Schub, der durch das
Profil ausgeübt
wird, hinreichend gesichert sein. Ein exakt den Vorgaben entsprechendes
Biegeergebnis wird auch dadurch unterstützt, daß die Innenfläche der
Biegehülse
in Vorschubrichtung einen linearen oder leicht konkav gekrümmten Bereich
aufweist. Handelt es sich bei dem zu biegenden Profil um ein Hohlprofil
mit kreisrunder äußerer Form,
so sollte dieser Bereich ≥ 1/5
des Profildurchmessers betragen.
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Zur weiteren Minimierung der Faltenbildung während des
Biegeprozesses ist es zweckmäßig, wenn
zwischen dem Führungselement
und der Biegehülse
koaxial zum Führungselement
ein Formelement mit einer angepaßten Durchtrittsöffnung,
die abschnittsweise dem Querschnitt des Profils entspricht, derart
angeordnet ist, daß es
als Faltenglätter auf
das Profil einwirkt. Dieses Element, das im Falle des Biegens von
Hohlprofilen den Einsatz des vorstehend genannten Biegedorns ergänzt, ermöglicht somit
eine weitere Verkleinerung des Biegeradius. Es kann je nach Anwendungsfall
biegsam oder starr ausgelegt sein. Im Falle eines Profils mit äußerer Kreisform
weist es sinnvollerweise eine Ringform auf. Nach einer besonders
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann es als Verlängerung
des Führungselements
in Richtung der Biegehülse
ausgebildet sein. Ebenso ist eine Verlängerung der Biegehülse in Richtung
des Führungselementes
möglich.
In diesen Fällen
ist eine U-förmige
Ausbildung des Formelementes zweckmäßig, so daß während des Biegeprozesses die
Seitenflanken des Profils gestützt werden.
Im Falle der Ausführung
als biegsames Formelement kann es als Spiralfeder ausgebildet oder aus
einem gummielastischen Werkstoff, beispielsweise einem elastomeren
Kunststoff, gefertigt sein.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
einer ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert.
Im einzelnen zeigen:
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1 eine
Vorrichtung zum 3D-Freiformbiegen von Profilen mit einem eingesetzten
Hohlprofil unmittelbar vor Biegebeginn in Seitenansicht,
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2 die
Vorrichtung der 1 im
Längsschnitt,
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3 die
Vorrichtung der 1 in
perspektivischer Ansicht und
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4 die
Vorrichtung der 1 im
Querschnitt I-I der 2 ausschnittweise.
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Die Biegevorrichtung weist ein als
Führungshülse ausgebildetes
Führungselement 1 auf,
das in einem ortsfesten Aufnahmeblock 2 über zwei
Lager 2a um seine Längsachse
L drehbar gelagert ist. Diese Drehung kann durch eine nicht dargestellte
Blockiereinrichtung unterbunden werden. Weiterhin ist das Führungselement 1 längs in zwei
Hülsenhälften 1a, 1b geteilt.
Diese bilden gemeinsam eine der Form des Profils angepasste Durchtrittsöffnung 1c mit
eingangsseitig abgerundetem Rand 1d. In Vorschubrichtung
V eines zu biegenden Profils 7 mit einer Längsachse
L, insbesondere eines Hohlprofils, ist hinter den Hülsenhälften 1a, 1b ein
ebenfalls hülsenförmig ausgebildetes,
aus einem gummielastischen Material bestehendes Formelement 1e angeordnet (s. 2), welches ebenfalls der
Querschnittsform des Profils 7 angepasst und mit der unteren
Hülsenhälfte 1b fest
verbunden ist. Weiterhin weist die Biegevorrichtung eine als Profilspannzange
ausgebildete Vorschubeinrichtung 3 zur Verklemmung des
Profils 7 an dessen in Vorschubrichtung V hinterem stirnseitigen
Ende 7a auf. Die Vorschubeinrichtung 3 wiederum
ist durch einen nicht dargestellten Linearantrieb in einer Vorschubrichtung
V verschiebbar. Weiterhin ist die Vorschubeinrichtung 3 mit
einem ebenfalls nicht dargestellten Drehantrieb versehen, der eine
Verdrehung der Vorschubeinrichtung 3 und mit ihr des Profils 7 um
dessen Längsachse
L erlaubt.
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Ein als Trägerplatte ausgebildetes Trägerelement 4 ist
in Vorschubrichtung V hinter dem Führungselement 1 und
dem Formelement 1e angeordnet und über zwei parallele Schwingen 4a (s. 3) mit dem ortsfesten Aufnahmeblock 2 verbunden.
Dabei sind sowohl das Trägerelement 4 in
den Schwingen 4a als auch die Schwingen 4a selbst
in dem Aufnahmeblock 2 drehbar gelagert. Das Trägerelement 4 und
die Schwingen 4a bilden somit gemeinsam ein Koppelgetriebe.
In das Trägerelement 4 ist
eine runde Öffnung 4b eingeformt,
in der eine eingesetzte Biegehülse 5 mittels
eines Lagers 4c (s. 4)
drehbar gelagert ist. Zudem ist die Biegehülse 5 über das Trägerelement 4 um
zwei auf einer senkrecht zur Profillängsachse L verlaufenden Achse
angeordnete erste Gelenkpunkte P1 der Schwingen 4a außermittig schwenkbar
gelagert. Die Schwingen 4a ihrerseits sind um jeweils einen
auf derselben Profilseite außermittig
zur Profillängsachse
L angeordneten zweiten Gelenkpunkt PZ schwenkbar
gelagert. In das Trägerelement 4 ist
ein nicht dargestellter Drehantrieb zur Verdrehung der Biegehülse integriert.
Der Innenquerschnitt 5a der Biegehülse 5 ist ebenfalls
der Form des zu biegenden Profils 7 angepasst, insbesondere
quadratisch oder kreisförmig,
jedoch größer bemessen als
die Durchtrittsöffnung 1c des
Führungselementes 1.
Die Ränder 5b der
Durchtrittsöffnung
der Biegehülse 5 sind
zur leichteren Handhabung ein- und ausgangsseitig abgerundet. Zudem
weist die Innenfläche
der Biegehülse 5 in
Vorschubrichtung V einen linearen Bereich 5c auf (s. 4).
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An dem Aufnahmeblock 2 ist
ein gabelförmiger
Ausleger 2b befestigt, in dessen zwei Ästen 2c jeweils eine
gebogene Führungsnut 2d eingeformt ist.
In den Führungsnuten 2d des
Auslegers 2b ist das Trägerelement 4 über nach
außen
weisende Führungszapfen 4c verschiebbar
gelagert. Weiterhin ist ein um die verlängerte Drehachse 6a eines
scheibenförmigen
Biegetisches 6 herumgeführter
Stellarm 4d starr mit dem Trägerelement 4 verbunden.
Der Biegetisch 6 kann dabei Teil einer konventionellen Ziehbiegevorrichtung
sein. Am Ende des Stellarmes 4d sind ebenfalls zwei nach
außen
weisende Führungszapfen 4e angeordnet.
Diese greifen in Führungsnuten 6c ein,
welche in zwei parallel ausgerichtete Auslegerarme 6b eingeformt
sind. Die Auslegerarme 6b sind mit ihrem einen Ende fest
mit der Drehachse 6a des Biegetisches 6 verbunden
und somit zusammen mit dem Biegetisch 6 über dessen
nicht dargestellten Drehantrieb verstellbar.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung
ist die folgende:
Das zu biegende Hohlprofil 7 wird
mit seinem einen stirnseitigen Ende 7a in der Vorschubeinrichtung 3 fest
verspannt. In dem Hohlprofil 7 ist ein Biegedorn 8 eingesteckt,
der durch die Vorschubeinrichtung 3 geführt und dahinter mittels eines
nicht dargestellten, ortsfesten Befestigungselementes befestigt
ist. Dieser besteht aus einem biegsamen vorderen Dornteil 8a,
insbesondere einer Kugelkette für
ein Rohr mit kreisrunder Querschnittsform, und einem nicht dargestellten
hinteren Spannkopf, über
den der Biegedorn 8 axial gehalten wird. Der Biegedorn 8 dient
der Verhinderung des Kollabierens bzw. einer übermäßigen Faltenbildung des Profils 7 im
Zuge des Biegeprozesses. Deshalb liegt sein Dornteil 8a stützend an der
Innenseite des Hohlprofils 7 an. Es versteht sich, dass
bei einem Hohlprofil mit eckiger Form, z.B. einem Rohr mit quadratischer
Querschnittsform, das Dornteil eine entsprechende Querschnittsform
haben muß.
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Zur Vorbereitung des Biegens wird
das Hohlprofil 7 durch den Linearantrieb der das Hohlprofil 7 an
seinem hinteren Ende 7a ergreifenden Vorschubeinrichtung 3 in
das Führungselement 1 eingeschoben.
Dies wird durch den eingangsseitig abgerundeten Rand 1d der
Durchtrittsöffnung 1c des
Führungselementes 1 erleichtert.
Aufgrund der entsprechend gewählten
Innenquerschnittsform der Durchtrittsöffnung 1c liegt das
Führungselement 1 formschlüssig an
dem Hohlprofil 7 an.
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Vor der Einleitung des Biegens steht
das Trägerelement 4 in
einer Ausgangsstellung I, in der die Biegehülse 5 mit dem Führungselement 1 fluchtend angeordnet
ist. Das Hohlprofil 7 wird nun so weit durch das Führungselement 1 und
das Formelement 1e geschoben, daß sein von der Vorschubeinrichtung 3 abgewandtes
Ende 7b, auf dessen Höhe
sich das Dornteil 8a des eingesteckten Biegedorns 8 befindet, über die
Biegehülse 5 geringfügig hinausragt.
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Zur Einleitung des Biegens in zunächst einer Ebene
(2D-Biegen) werden
bei konstantem Vorschub des Hohlprofils 7 und axial festgehaltenem Biegedorn 8 die
Auslegerarme 6b zusammen mit dem Biegetisch 6 um
einen Winkel α im
Uhrzeigersinn verdreht. Dabei wird das Trägerelement 4 über seinen
Stellarm 4d mitbewegt, wobei die Führungszapfen 4e in
den ihnen zugeordneten Führungsnuten 6c radial
nach außen
wandern. Das Trägerelement 4 führt relativ
zur Vorschubrichtung V des Hohlprofils 7 eine Schwenkbewegung
aus, die sich aus einer Kippbewegung und einer translatorischen
Bewegung mit mindesten einem Anteil senkrecht zur Profilachse L zusammensetzt.
Ist die Schwenkbewegung der Auslegerarme 6b um den Winkel α abgeschlossen,
befindet sich das Trägerelement 4 in
einer weiter als in 1 und 2 im Uhrzeigersinn verschwenkten
Position II, die ebenso wie jede andere mögliche Stellung eindeutig durch
die jeweilige Position der Führungszapfen 4c, 4e in
den in die Auslegerenden 2b eingeformten Führungsnuten 2c sowie
durch die Stellung des Trägerelementes 4 relativ
zu den Schwingen 4a bestimmt ist. Jeder Stellung des Trägerelementes 4 entspricht
dabei eindeutig ein Biegeradius, so daß durch geeignete Wahl des
Verstellwinkels α der
gewünschte
Biegeradius leicht eingestellt werden kann.
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Zum Übergang in das 3D-Freiformbiegen, d.h.
eine Richtungsänderung
des Biegens bzw. eine Änderung
der Biegeebene, wird der Vorschub angehalten und das Hohlprofil 7 durch
den mit der Profilspannzange 3 verbundenen Drehantrieb
um den gewünschten
Winkel verdreht. Sowohl das im Aufnahmeblock 2 drehbar
gelagerte Führungselement 1 als auch
die im Trägerelement 4 drehbar
gelagerte Biegehülse 5 werden
dabei mitgedreht. Hieraus wird ersichtlich, daß im Gegensatz zum Stand der
Technik eine strenge Rotationssymmetrie des zu biegenden Profils 7 bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Durchführung
des 3D-Freiformbiegen nicht mehr erforderlich ist.
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Bei der Verdrehung des Hohlprofils 7 durch die
Vorschubeinrichtung 3 wird der bereits gebogene Anteil
des Hohlprofils 7 aus der festgelegten Biegeebene B der
Biegevorrichtung herausgedreht und das bei wieder einsetzendem Vorschub
weiter zugeführte Hohlprofil 7 räumlich unverändert in
der Biegeebene B gebogen. Dabei wird auch der sich während der Verdrehung
des Hohlprofils 7 auf Höhe
der Biegehülse 5 befindliche
Profilabschnitt aus der Biegeebene B herausbewegt. Dies ist ohne
Verstellung der Biegehülse 5 möglich, da
die zu den Außenabmessungen des
Profils 7 mit seitlichem Spiel bemessene Durchtrittsöffnung 5a der
Biegehülse 5 dem
Profil 7 genügend
Freiraum bietet.
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Wenn eine der Biegung überlagerte
Torsion eines Profils mit von der Kreisform abweichender Querschnittsform gefordert
ist, wird das Führungselement 1 über die
Blockiereinrichtung blockiert und die Biegehülse 5 definiert verdreht.
In diesem Fall kann jedoch keine Änderung der Biegeebene erfolgen.
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Soll zusätzlich der Biegeradius verändert werden,
erfolgt in der beschriebenen Weise auch eine Verstellung der Position
des die Biegehülse 5 haltenden
Trägerelementes 4 durch
Verdrehen der Auslegerarme 6b zusammen mit dem Biegetisch 6.