DE4000020C2 - Vorrichtung zum Biegen von dünnwandigen Metallrohren mit geringem Durchmesser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Dabei ist die Vorrichtung vor allem für den Fall geeignet, bei dem die Biegerichtungen der zu biegenden Abschnitte des Rohres nicht in derselben Ebene, sondern dreidimensional angeordnet sind, wie in den Fällen einer Kraftstoffzufuhrleitung, einer Bremsleitung u. dgl. für ein Kraftfahrzeug.

Bisher hatte eine Biegevorrichtung oder eine Biegemaschine des oben genannten Typs einen Aufbau, wie er in der DE-OS 39 15 253 beschrieben ist, wobei ein Ende oder ein Zwischenabschnitt eines geraden metallischen Rohres mittels einer Zwinge oder Klemmschraube fixiert wird und ein Biegebauteil stufenweise vorwärts gegen das freie Ende oder beide freien Enden des Rohres in der Weise bewegt wird, daß das Metallrohr entlang einem ortsfesten Rahmen gebogen wird, währenddessen es gegen diesen Rahmen gedrückt wird.

Diese bekannte Biegemaschine hat Probleme gezeigt, die darin bestehen, daß es notwendig ist, für das Biegebauteil einen Stellantrieb, beispiels­ weise einen Zylinder, bei jedem Biegeabschnitt des Rahmens zu installieren, wobei der Zylinder auf andere Teile der Vorrichtung oder die Zylinder selbst aufeinander störend wirken, so daß sie nicht eingebaut oder nur unter Einsatz eines komplizierten Mechanismus eingesetzt werden können, und daß weiterhin der Stellantrieb störend auf das sich bewegende Metallrohr einwirkt, wenn das Rohr sich aufgrund seines Biegevorgangs bewegt.

Die GB-PS 873 646 zeigt eine Rohrbiegevorrichtung mit einem schwenkbaren Biegekopf. Diese Vorrichtung ist für die hand­ werkliche Verwendung gedacht und dient lediglich zur Erzeugung einzelner Rohr-Biegeabschnitte. Die Erzeugung eines dreidimensional gebogenen Rohrkörpers ist nicht möglich. Nachteilig hierbei ist insbesondere, daß das zu biegende Rohr Stück für Stück der Schablonenscheibe zugeführt werden muß, um mittels des Biegekopfes um diese Schablonenscheibe gebogen zu werden. Allerdings wird der Biegekopf hier bereits mit Hilfe eines Drahtseils betätigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Biegen von dünnwandigen Metallrohren mit geringem Durchmesser zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und kostengünstiger Herstellbarkeit jeweils einen Stellantrieb aufweist, der nicht mit anderen Vorrichtungsteilen oder mit dem zu biegenden Rohr kollidiert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmalskombination des Haupt­ anspruchs gelöst; die Unteransprüche behandeln vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Rotor in der Lage, das Biegebauteil mit Hilfe des Stellantriebs und des Drahtseils in Rotation zu versetzen. Dabei ist der Rotor drehbeweglich mit dem ortsfesten Rahmen direkt oder über einen Trägerarm verbunden.

Darüber hinaus kann, da ein auslösendes Drahtseil dort Verwendung findet, wo eine Gefahr der gegenseitigen Störung zwischen dem Stellantrieb und irgendeinem anderen Bauteil oder den Stellantrieben untereinander oder zwischen dem Stellantrieb und dem Metallrohr auftreten könnte, die Einsatzstellung des Stellantriebes, z. B. eines Luftzylinders, frei gewählt werden; und der mit dem Biegebauteil verbundene Rotor kann betrieben werden, indem man das Drahtseil um diesen rundherum windet. Infolgedessen wird die Installation des Stellantriebes erleichtert; die gesamte Vorrichtung kann so vereinfacht und verkleinert werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Fig. 1 ist eine Frontansicht eines wesentlichen Teiles einer Ausführungsform der Vorrichtung;

Fig. 2 ist eine Rückansicht eines Teils derselben Ausführungsform;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von Fig. 1;

Fig. 4 ist eine schematische perspektivische Ansicht des ortsfesten Rahmens als eines Elements einer Ausführungsform der Vorrichtung;

Fig. 5 ist eine Frontansicht eines wesentlichen Teils einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung;

Fig. 6a und 6b stellen eine perspektivische Ansicht bzw. eine Seitenansicht einer noch anderen Ausführungsform der Vorrichtung dar; und schließlich zeigt

Fig. 7 eine Frontansicht eines wesentlichen Teils einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung.

Wie in Fig. 4 gezeigt wird, wird ein ortsfester Rahmen bzw. eine Preßform 1 aus einem länglichen Bauteil hergestellt, das eine Vielzahl von Elementen, wie Stangen bzw. Stäben oder von Röhren aufweist, die zusammen vermittels einer Schweißung 9 verkuppelt sind. Diese Preßform 1 hat eine äußere Gestalt, die von der metallischen Röhre 2 erwünschtermaßen durch einen Biegevorgang über ihre gesamte Länge hinweg nachvollzogen werden soll und die im wesentlichen sog. vertikale erste Führungsflächen 1′ und im wesentlichen horizontale zweite Führungsflächen 1′′ mit umfaßt. Weiterhin ist die Preßform 1 flach im Querschnitt oder vorzugsweise quadratisch im Quer­ schnitt. Die Schnittkonfiguration der zweiten Führungsfläche 1′′ kann jedoch kreisförmig sein; in diesem Falle wird die zweite Führungsfläche 1′′ eine tangentiale Linie einnehmen bezüglich der äußeren Umfangsfläche der Metallröhre bzw. des Rohrs 2, die sich im wesentlichen senkrecht zu jedem der Führungsbauteile 3 erstreckt, die vermittels eines Schweißvorgangs an bestimmten erwünschten Abschnitten der Preßform 1 befestigt sind. Jedes dieser Führungsbauteile 3 hat einen Krümmungsradius, der kleiner ist als der Biegeradius der Metallröhre 2, und ist im wesentlichen senkrecht zu der ersten Führungsfläche 1′ und zu der zweiten Führungsfläche 1′′ angeordnet. Der Krümmungsradius und die Gestalt jedes dieser Führungsbauteile 3 sowie der Preßform 1 werden unter Berücksichtigung der möglichen Rückfederung der Metallröhre 2 beim Biegevorgang bestimmt. Außerdem kann das Führungsbauteil 3 in der Gestalt einer Platte oder eines Blocks vorliegen; die Preßform 1 wird mit der Grundplatte vermittels einer Anzahl von Stützen oder Streben 4 fixiert, oder sie kann lediglich mit Stützen oder Streben ohne eine Basisplatte abgestützt werden, vorausgesetzt, daß diese Stützen oder Streben miteinander verbunden sind. Weiterhin werden Biegebauteile 5 gezeigt, wobei jedes in der Lage ist, entlang der ortsfesten Preßform 1 sich zu bewegen, währenddessen das Metallrohr 2 gegen die erste Führungsfläche 1′ oder gegen die zweite Führungsfläche 1′′ gepreßt wird. Das Biegebauteil 5 zum Biegen der Metallröhre 2 entlang der ersten Führungsfläche 1′ ist so angeordnet, daß es sich dieser Fläche gegenüber befindet, und das Biegebauteil zum Biegen der Metallröhre 2 entlang der zweiten Führungsfläche 1′′ ist derart angeordnet, daß es entlang dieser Fläche im wesentlichen parallel oder mit einem kleinen Neigungswinkel bewegt werden kann. Außerdem ist das Biegebauteil 5 in der zurückgezogenen Stellung 5′ gezeigt, wenn die Metallröhre 2 nicht dem Biegevorgang unterworfen wird. Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, ist das Biegebauteil 5 außerdem mit einem Sektorrotor 10 fest verbunden, der drehbar fixiert in der Nähe jeder der Stellen ist, wo das Metallrohr 2 gebogen wird. Der Sektorrotor 10 schließt einen Riemenscheibenabschnitt 11 mit ein, der mit einem inneren Draht bzw. Drahtseil 12a eines Auslösedrahtes 12 verbunden ist, der wiederum mit einem Stellantrieb 7 verbunden ist, wie einer Kolbenstange 8 eines Luftzylinders 7₁, welche in einem geeigneten Abschnitt der Vorrichtung angeordnet ist, in dem sie nicht störend auf andere Teilbereiche der Vorrichtung wirkt. Der Draht 12a ist in einer Rille oder Nut 11a an dem Riemenscheibenabschnitt 11 vorgesehen.

Die äußere Form des Rotors 10 muß nicht notwendigerweise als Sektor, sondern kann auch in der Form eines Hebels, wie es in Fig. 5 gezeigt wird, ausgebildet sein, wobei der hebelähnliche Rotor 10 mit einer Rolle 5a an seinem äußeren Ende versehen ist, um den inneren Draht 12a zu führen und ein Abschleifen desselben zu verhindern. Des weiteren ist eine Führungsrolle 12b in der Nähe der Position angeordnet, an der der innenliegende Draht 12a in den Auslöse- bzw. Betätigungsdraht 12 eingefügt ist.

In dem obigen Aufbau ist das biegende oder eine Krümmung hervorrufende Bauteil 5 mit dem Rotor 10 und dem Zylinder 7₁ (Stellantrieb 7) verbunden; es kann mit diesem in einem bestimmten Abstandsverhältnis über den Draht 12a in der Weise verbunden werden, daß die Metallröhre 2 in die erwünschte Form gebogen werden kann, ohne daß man gegenseitige Störungen des Zylinders 7₁ mit anderen Teilstücken der Vorrichtung, der Zylinder 7₁ untereinander und jedem dieser Zylinder 7₁ mit der Metallröhre 2 berücksichtigen muß.

Weiterhin kann der Rotor 10 in der Weise angeordnet werden, wie es in Fig. 6, 6b gezeigt wird, d. h. immer dann, wenn es nicht möglich ist, den Rotor 10 aufgrund des Vorhandenseins anderer Teile der Vorrichtung innerhalb der Rotationsspur des Rotors 10 in Rotationsbewegung zu versetzen. Das bedeutet, daß das biegende Bauteil 5 über einen Hebel 10′ und der Rotor 10 an den jeweiligen Enden einer Welle 17 befestigt sind, die in einer Buchse 19 rotierbar abgestützt ist. Diese Buchse 19 ist an einem Ende eines Träger- bzw. Auslegearmes 18 angeordnet, der mit einem Befestigungsabschnitt fest verbunden ist, den der Rahmen 1, eine Basis 15 oder eine Stütze 16 oder irgendeinen anderen geeigneter Aufbau aufweist, so daß der Rotor 10 in Rotationsbewegung versetzt werden kann, ohne daß gegenseitige Störungen mit anderen Teilen der Vorrichtung vonstatten gehen, da er im Abstand von dem biegenden Bauteil 5 angeordnet ist.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 6 kann die Phase zwischen dem biegenden Bauteil 5 und dem Rotor 10 verändert werden, wenn es erwünscht ist, und der Raum bzw. Abstand zwischen dem biegenden Bauteil 5 und dem Rotor 10 kann dadurch verändert werden, daß man selektiv die Länge der Welle 17 ändert.

Infolgedessen rotiert das biegende Bauteil 5 zusammen mit dem Rotor 10 bei der Wirkung des inneren Drahtes 12a in der Weise, daß das Rohr oder die Röhre 2 entlang der ersten und der zweiten Führungsfläche 1′ bzw. 1′′ und dem Führungsbauteil 3 gekrümmt oder gebogen wird, wenn vor dem Biegen des Rohres 2 der Luftzylinder 7₁ aktiviert wird, währenddessen das frontale Teilstück des zu biegenden Teils der Röhre 2 mit einem Preßwerkzeug 13 gepreßt wird. Um nun das biegende Bauteil 5 in seine ursprüngliche Position zurückzuführen, wird eine Spiralfeder 14, die mit dem Rotor 10 in Verbindung steht, verwendet. Anstelle eines derartigen Mechanismus kann ein Ende des inneren bzw. innenliegenden Drahtes 12a mit der Rückseite eines doppelseitig wirkenden Zylinders in der Weise verbunden sein, daß der Rotor in Rotation mit den reziproken Bewegungen des Zylinders versetzt wird, oder es kann ein rotierender Stellantrieb für die Rückführung des biegenden Bauteils 5 in seine ursprüngliche Position verwendet werden.

Infolgedessen ist es möglich, mit dem oben geschilderten Aufbau ein Metallrohr um einen Winkel von 180° zu biegen oder zu krümmen, wie es in Fig. 7 wiedergegeben ist.

Nunmehr soll erläutert werden, wie das Metallrohr 2 gebogen wird. Ein Ende des geraden Metallrohrs 2 wird zunächst mit Hilfe eines Hakens 17′, der an einem Ende an der ortsfesten Preßform 1 befestigt ist, mit Hilfe eines Endmetallstücks 18′ fest verbunden, wie es in Fig. 4 gezeigt wird. Oder es wird eine geeignete Stelle mit Hilfe einer nicht gezeigten Klammer an einem Zwischenabschnitt der Röhre fest verankert, der als Stoppglied ausgebildet ist. Sodann wird das biegende Bauteil 5 gegen die Röhre 2 gepreßt und von dem fixierten Bereich der Röhre 2 zu ihrem freien Ende (im Fall der erstgenannten Anordnung) bewegt; oder das Bauteil 5 kann von dem fixierten Zwischenabschnitt der Röhre 2 zu ihren beiden freien Enden bewegt werden (im Fall der zuletzt genannten Anordnung), wobei die Röhre 2 in Druckberührung mit den ersten und den zweiten Führungsflächen 1′ und 1′′ und dem Führungsbauteil 3 gebracht wird. Es soll hier bemerkt werden, daß man die Biegevorrichtung nicht nur zum Biegen eines Metallrohrs, sondern auch eines stabförmiges Materials verwenden kann. Obwohl jeweils ein Zylinder als Stellantrieb in den gezeigten Ausführungsformen verwendet wird, kann ein rotierender Stellantrieb, der nicht gezeigt ist, stattdessen eingesetzt werden; oder die Stellantriebe 7 zum Betrieb des innenliegenden Drahtes 12a können in einer Schalttafel oder einem einzigen Bedienungsfeld zusammengefaßt werden, in Kombination mit einem Reduktions- oder Drehzahlminderungsgetriebe, einer Kupplung, einer Kodiereinrichtung und einem Mikrocomputer in der Weise, daß die Biegevorrichtung voll automatisiert ist. Darüber hinaus kann der Biegevorgang unmittelbar bei der Vorrichtung durchgeführt werden, wenn eine Kontrolltafel oder ein Bedienungsfeld an der Bearbeitungsseite in Kombination mit der Biegevorrichtung angeordnet ist.

Wie zuvor beschrieben, wird die Metallröhre 2 mit Hilfe der ortsfesten Preßform 1 und dem biegenden Bauteil 5 gebogen, wobei letzteres zu der ortsfesten Preßform 1 durch die Wirkung eines jeden der Stellantriebe 7 bewegt werden kann, die mit der ortsfesten Preßform 1 direkt oder indirekt über Stützen, Streben oder Pfosten od. dgl. fest verbunden sind, so daß die Röhre 2 entlang der ersten Führungsfläche 1′ oder dem Führungsbauteil 3 und entlang der zweiten Führungsfläche 1′′ gebogen wird. Mit anderen Worten, sobald der mit dem biegenden Bauteil 5 verbundene Rotor rotierbar fest mit der ortsfesten Preßform 1 direkt oder mit einem Arm drehbeweglich fest verbunden ist, kann die Verbiegung der Stützen, die die ortsfeste Preßform 1 tragen oder abstützen, verhindert werden. Außerdem wird, sobald das biegende Bauteil 5 in einer zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsform mit Hilfe des Stellantriebes 7 über den Draht 12 in einem Zustand betrieben wird, in dem die Kolbenstange des Zylinders als Stellantrieb zurückgezogen und nicht vorwärts bewegt wird, die nachteilige Wirkung einer Lockerung der Kolbenstangenbuchse, die bei einer bekannten Biegemaschine vorkommt, vermieden; es wird kein Biegemoment auf die Kolbenstange des Stellantriebes 7 ausgeübt. Demzufolge wird eine Diskontinuität oder eine gefährliche Fehlstellung zwischen dem Biegebauteil 5 und dem Führungsbauteil 3 verhindert, so daß man ein äußerst genau gebogenes Erzeugnis erzeugt.

Darüber hinaus kann der mit dem Biegebauteil verbundene Rotor in der Nähe jedes Biegeabschnittes vorgesehen sein, wobei das Biegebauteil mit Hilfe des Drahtes über jeden Stellantrieb in Rotation versetzt ist, der in jeder gewünschten Stellung angeordnet ist. Hierdurch ist die Installation des Stell­ antriebs erleichtert; es müssen keine komplizierten Mechanismen verwendet werden, was in einer größeren Freiheit beim Entwurf der Vorrichtung und in der Sicherstellung eines ununterbrochenen Biegebetriebes resultiert. Die zuvor geschilderte Arbeitsweise ist da empfehlenswert, wo die Biegeabschnitte der Preßform 1 sehr eng aneinander angeordnet sind und jeder der Stellantriebe mit anderen Bauteilen der Vorrichtung oder die Stellantriebe untereinander störend aufeinander einwirken oder sogar Störungen zwischen Stellantrieb und Metallrohr gerade beim eigentlichen Biegevorgang vonstatten gehen, so daß die gesamte Vorrichtung Komplikationen ausgesetzt ist oder der Biegebetrieb unmöglich wird.

Infolgedessen ist der Aufbau der gesamten Biegevorrichtung besonders einfach, was dazu führt, daß die Anzahl der benötigten Teile beim Vergleich mit den bisher üblichen Vorrichtungen in eindeutiger Weise reduziert werden kann, was zur Miniaturisierung und Gewichtsreduzierung beiträgt. Außerdem können aufgrund der oben genannten Vorteile die Herstellungskosten in eindeutiger Weise reduziert werden. Da das Material in einer äußerst kurzen Zeitspanne gebogen werden kann, kann die Vorrichtung ohne Zeitverlust zur Aufnahme der Massenproduktion angefahren werden. Darüber hinaus kann jeder der Stellantriebe, da er an jeder erwünschten Position angeordnet werden kann, eine große Leistungsaufnahme aufweisen; so können sogar dicke und aus Hartmetall bestehende Rohre oder Röhren mit der Vorrichtung mit einem kleinen Krümmungsradius gebogen werden.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Biegen von dünnwandigen Metallrohren mit geringem Durchmesser, gekennzeichnet durch
einen ortsfesten Rahmen (1), der durch Verbinden einer Vielzahl von stabähnlichen oder rohrähnlichen Elementen gebildet ist und im wesentlichen eine Form aufweist, welche der Form des fertiggebogenen Metallrohrs (2) entspricht;
mindestens einen ersten und einen zweiten Biegeabschnitt, die an der ortsfesten Rahmen (1) ausgebildet sind, wobei der erste Biegeabschnitt eine erste Füh­ rungsfläche (1′) aufweist, mit einem in Längsausrichtung verlaufenden Krümmungsradius, welcher kleiner als der Biegeradius des Metallrohres (2) ist, sowie mit einer Oberfläche, die in Querrichtung im wesentlichen senkrecht zu der Biegeebene des Metallrohres (2) ausgerichtet ist, und wobei der zweite Biegeabschnitt eine zweite Führungsfläche (1′′) umfaßt, welche im wesentlichen parallel zu dieser Biegeebene ausgerichtet ist;
ein Führungsbauteil (3), das an dem ortsfesten Rahmen (1) angeordnet ist und im wesentlichen senkrecht zu der zweiten Führungsfläche (1′′) ausgerichtet ist und einen Krümmungsradius aufweist, der kleiner als der Biegeradius des Metallrohres (2) ist;
ein Biegebauteil (5), welches längs der ersten Führungsfläche (1′) und längs der zweiten Führungsfläche (1′′) sowie dem Führungsbauteil (3) bewegbar ist;
einen mit dem Biegebauteil (5) verbundenen Rotor (10), der zur Bewegung des Biegebauteils (5) drehbeweglich an dem ortsfesten Rahmen (1) im Bereich der Biegeabschnitte gelagert ist; und
einen Stellantrieb (7), durch den der Rotor (10) über ein Drahtseil (12a) betätigbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (10) die Form eines sektorartigen Bauteils aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (10) die Form eines hebelartigen Bauteils aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Rotor (10) und Biegebauteil (5) darin besteht, daß der Rotor (10) und - über einen Hebel (10′) - das Biegebauteil (5) an den jeweiligen Enden einer Welle (17) befestigt sind, durch die über einen Trägerarm (18) die drehbewegliche Lagerung an dem ortsfesten Rahmen (1) erfolgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Rotor (10) eine Rolle (5a) vorgesehen ist, um die das Drahtseil (12a) geführt ist.