EP0492211B1 - Method for bending hollow metal profiles and apparatus for carrying out this process - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Biegen von Metall-Hohlprofilen nach dem Rollbiegeverfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method and to a device for bending metal hollow profiles according to the roll bending method according to the preamble of claim 1.
Aus der GB-A-1 054 775 ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, wo mittels einer Spannzange ein Basisdorn in einem Hohlprofil mittels einer Dornhaltestange eingeschoben wird, wobei aber die Biegestation selbst kaum drehangetrieben und insbesondere nicht verschwenkbar bzw. in vertikaler Achse verschiebbar ausgebildet ist. Die Spannbacken werden vorteilhaft über Pneumatik gesteuert und der Schlitten zur Erlangung einer Schubkraft auf das Hohlprofil weist auch einen Drehantrieb für das Rohr in der Längsachse auf, wobei die Dornhaltestange selbst ebenfalls drehangetrieben sein kann. Nachteilig bei der GB-A-1 054 775 ist es jedoch, daß das auszuschiebende Hohlprofil mit an sich erheblichen spiralförmigen Verdrehungen ausgefahren wird und praktisch nur so hergestellt werden kann, während bei der Erfindung durch die Steuerung des letzten Rollenpaares in vertikaler Richtung auch in der X-Achse ein vergleichbares spiralförmiges Ausweichen des Fertigproduktes in Form des verformten Hohlprofils vermieden werden kann.From GB-A-1 054 775 a method and a device are already known where a base mandrel is inserted into a hollow profile by means of a mandrel holding rod by means of a collet, but the bending station itself is hardly driven in rotation and in particular cannot be pivoted or displaced in the vertical axis is trained. The clamping jaws are advantageously controlled via pneumatics and the slide for obtaining a thrust on the hollow profile also has a rotary drive for the tube in the longitudinal axis, the mandrel holding rod itself also being able to be driven in rotation. A disadvantage of GB-A-1 054 775, however, is that the hollow profile to be pushed out is extended with spiral twists, which are substantial per se, and can practically only be produced in this way, while in the invention, by controlling the last pair of rollers in the vertical direction, too X-axis a comparable spiral evasion of the finished product in the form of the deformed hollow profile can be avoided.
Es ist bisher ein sogenanntes Kernstreck-Biegeverfahren bekannt, welches sich durch folgende Merkmale auszeichnet:
Es ist eine Biegeform vorhanden, die drehbar angetrieben auf einem Werkzeugträger angeordnet ist. Das Profil wird eingespannt und um diesen Kern unter Aufbringung einer Zugkraft auf das zu biegende Profil gebogen.So far, a so-called core stretch bending process is known, which is characterized by the following features:
There is a bending form, which is arranged rotatably driven on a tool carrier. The profile is clamped and around this core by applying a tensile force to the profile to be bent bent.
Mit einem derartigen Kernstreckbiegeverfahren, bei dem bei der Verwendung von Hohlprofilen auch Dorne im Hohlraum des Profils mitgeführt werden, ist es möglich, komplizierte Profile auch mit engen Radien umzuformen.With a core stretch bending process of this type, in which, when using hollow profiles, mandrels are also carried in the cavity of the profile, it is possible to form complicated profiles even with narrow radii.
Hierbei ist es nicht notwendig, das Hohlprofil durch eingebrachten Sand oder andere Stützmaterialien auszufüllen und zu stabilisieren.It is not necessary to fill and stabilize the hollow profile with sand or other support materials.
Das Kernstreck-Biegeverfahren wird vor allem dann eingesetzt, wenn große Stückzahlen von zu biegenden Werkstücken gefordert werden, wo ein gleichlaufender Biegevorgang immer nacheinanderfolgend auf derselben Biegeform abläuft.The core stretch bending process is used primarily when large numbers of workpieces to be bent are required, where a synchronous bending process always takes place in succession on the same bending shape.
Das Kernstreckbiegeverfahren wird auch immer dann eingesetzt, wenn das an sich ebenfalls bekannte Rollbiegen bei sehr engen Radien nicht ohne weiteres eingesetzt werden kann.The core stretch bending process is also used whenever the roll bending, which is also known per se, cannot readily be used with very narrow radii.
Entscheidend ist hier im übrigen nicht die nach unten weisende Führung des Profils, sondern auch die Seitenführung, welche durch die unteren Biegerollen erreicht wird.The decisive factor here is not the downward guidance of the profile, but also the lateral guidance, which is achieved by the lower bending rollers.
Dieses Rollbiegeverfahren mit drei oder vier Biegerollen wird immer dann eingesetzt, wenn man größere Biegeradien biegen muß je nach Profilgröße bzw. geringe Stückzahlen, die auch unterschiedliche Radien aufweisen können.This roll bending process with three or four bending rollers is used whenever you have to bend larger bending radii depending on the profile size or small quantities, which can also have different radii.
Beim Biegen von Hohlprofilen mit derartigen Drei- oder Vier-Rollen-Biegemaschinen ist es in der Regel notwendig, daß der Hohlquerschnitt ausgefüllt wird, um den Hohlquerschnitt zu stützen und zu stabilisieren.When bending hollow profiles with such three or four-roll bending machines, it is generally necessary for the hollow cross section to be filled in order to support and stabilize the hollow cross section.
Diese Maßnahme der Ausfüllung des Hohlprofils zwecks Stützung während des Biegevorganges kostet Zeit und ist relativ kostenaufwendig. Durch die Füllung des Hohlquerschnittes mit einem Füllmaterial erhöht sich im übrigen der Biegewiderstand und damit auch die spezifische Flächenpressung auf das Profil, die nun notwendig ist, um das versteifte Profil zu biegen. Dadurch entstehen Ausweicherscheinungen und Auswalzungen auf dem Hohlprofil, die wiederum unerwünscht sind und negative Auswirkungen auf die Qualität des Biegeprozesses haben.This measure of filling the hollow profile for the purpose of support during the bending process takes time and is relatively expensive. By filling the hollow cross-section with a filling material, the bending resistance increases, and thus also the specific surface pressure on the profile, which is now necessary to bend the stiffened profile. This causes evasive phenomena and rolling out on the hollow profile, which in turn are undesirable and have negative effects on the quality of the bending process.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bezüglich einer Drei- oder Vierrollen-Biegemaschine so weiterzubilden, daß man auch enge Radien eines Hohlprofils kostengünstig herstellen kann, ohne das relativ teure Kernstreck-Biegeverfahren für Werkzeuge zu verwenden.The present invention has for its object to develop a method of the type mentioned with respect to a three- or four-roll bending machine so that even tight radii of a hollow profile can be produced inexpensively without using the relatively expensive core stretch bending process for tools.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist das Verfahren nach der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und die Vorrichtung nach der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 2 gekennzeichnet. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche 3-6 geben besondere Ausführungsformen der Vorrichtung nach Anspruch 2 an. Wichtig ist also, daß das zu biegende Profil in einer an sich bekannten Drei-, Vier- oder Mehrfach-Biegerollenstation gebogen wird, daß das Profil mit einem Dorn ausgefüllt ist und daß die durch den Dorn versteifte Biegezone des Hohlprofils und den dadurch entstehenden erhöhten Biegewiderstand dadurch ausgeglichen wird, daß das zu biegende Profil an der Zuführseite zur Biegerollenstation mit einer Schubkraft beaufschlagt wird.To achieve the object, the method according to the invention is characterized by the features of claim 1 and the device according to the invention by the features of
Die technische Lehre nach der vorliegenden Erfindung liegt also darin, daß man nun nicht mehr das zu biegende Hohlprofil mit einem Material ausgiessen oder ausfüllen muß, sondern daß man einen relativ kostengünstigen Dorn verwendet, der entweder als fester Dorn oder als Gliederdorn ausgebildet ist.The technical teaching according to the present invention is that you no longer have to pour or fill the hollow profile to be bent with a material, but that you use a relatively inexpensive mandrel, which is designed either as a solid mandrel or as a link mandrel.
Es wurde erkannt, daß ein derartiger Dorn den Umformvorgang sehr erschwert und - ohne weitere Gegenmaßnahmen - die Qualität der Umformung beeinträchtigt.It has been recognized that such a mandrel greatly affects the forming process difficult and - without further countermeasures - impaired the quality of the forming.
Um diese negativen Erscheinungen zu kompensieren, ist erfindungsgemäss vorgesehen, daß das Profil von der Zuführseite des Profils aus mit einer Schubkraft zwischen die Rollen der Biegerollenstation eingeschoben wird. Auf diese Weise wird der Biegeprozess wesentlich erleichtert und die Qualität wird verbessert.In order to compensate for these negative phenomena, the invention provides that the profile is inserted between the rollers of the bending roller station with a pushing force from the feed side of the profile. In this way, the bending process is made much easier and the quality is improved.
Der Dorn bleibt hierbei im Biegepunkt stehen, während das Profil mit einer Schubkraft über den feststehenden Dorn hinübergeführt wird. Es treten nun Stauchkräfte zwischen dem feststehenden Dorn, den über den Dorn hinausgeschobene Hohlprofil und den zugeordneten Biegerollen im Biegepunkt auf. Der Schub auf das Hohlprofil macht also jetzt erst eine solche Umformung möglich. Würde nämlich ein derartiger Schub fehlen, dann würde der Reibschluß zwischen den drehangetriebenen Biegerollen und dem Außenumfang des Hohlprofils nicht mehr ausreichen, das Hohlprofil in konstanter Geschwindigkeit durch die Umformzone zu führen, aufgrund des hohen induzierten Widerstandes durch den das Hohlprofil ausfüllenden Dorn.The mandrel remains at the bending point while the profile is pushed over the fixed mandrel with a pushing force. Compression forces now occur between the fixed mandrel, the hollow profile pushed over the mandrel and the associated bending rollers at the bending point. The thrust on the hollow profile only makes such a transformation possible. If such a thrust were missing, then the frictional connection between the rotating driven bending rollers and the outer circumference of the hollow profile would no longer be sufficient to guide the hollow profile through the forming zone at a constant speed, due to the high induced resistance by the mandrel filling the hollow profile.
Wenn nun erfindungsgemäss eine Schubkraft auf das Hohlprofil ausgeübt wird, dann bedarf es nicht mehr eines hohen Reibungsschlußes und eines entsprechenden Drehmoments zwischen den Biegerollen und dem Außenumfang des Hohlprofils, weil das Hohlprofil durch die Biegerollen hindurchgeschoben wird.If, according to the invention, a pushing force is now exerted on the hollow profile, then there is no longer a need for a high frictional engagement and a corresponding torque between the bending rollers and the outer circumference of the hollow profile, because the hollow profile is pushed through the bending rollers.
Wichtig hierbei ist, daß eine Kombination der Reibkräfte der Biegerollen und der Schubkräfte auf das Hohlprofil angewendet wird, um die Umformleistung der Biegerollen zu optimieren.It is important here that a combination of the frictional forces of the bending rollers and the thrusting forces is applied to the hollow profile in order to optimize the forming performance of the bending rollers.
Andererseits ist es möglich, die Rollen nicht drehanzutreiben, sondern leerlaufen zu lassen und durch die von der Zuführseite auf das Werkstück aufgebrachte Schubkraft den Umformprozess auszuführen.On the other hand, it is possible not to drive the rollers in rotation, but to let them run idle and to carry out the forming process by means of the thrust force applied to the workpiece from the feed side.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß anstatt der vorher beschriebenen Biegerollen feststehende Gleitbacken verwendet werden, die mit entsprechenden reibungserleichternden Belägen auf dem Außenumfang des Hohlprofils aufsitzen. Auch bei dieser Ausführungsform ist kennzeichnend, daß das Hohlprofil mit einem festen oder mit einem Gliederdorn mindestens in der Biegezone ausgefüllt ist und daß das Hohlprofil dann mit der erforderlichen Schubkraft, die für den Biegevorgang notwendig ist, durch die Gleitbackenanordnung hindurchgeschoben wird.In a further embodiment of the present invention, it is provided that instead of the bending rollers described above, fixed sliding jaws are used, which are seated on the outer circumference of the hollow profile with corresponding friction-reducing coverings. Also in this embodiment, it is characteristic that the hollow profile is filled with a fixed or with a link mandrel at least in the bending zone and that the hollow profile is then pushed through the sliding jaw arrangement with the necessary thrust force necessary for the bending process.
In allen beschriebenen Ausführungsformen ist wichtig, daß die auf der Zuführseite auf das Werkstück aufgebrachte Schubkraft nicht zu einer Ausbeulung des Hohlprofils auf der Zuführseite führt. Zu diesem Zweck ist es vorgesehen, daß das Profil auf der Zuführseite vor der Biegerollenstation oder der Gleitbackenstation mit einer Profilrollen-Führungsstation geführt wird. Diese Profilrollen-Führungsstation dient also zur Vermeidung des Ausknickens des gerade zugeführten Profils zur Biegerollen- oder Gleitbackenstation.In all the embodiments described, it is important that the thrust force applied to the workpiece on the feed side does not lead to bulging of the hollow profile on the feed side. For this purpose, it is provided that the profile is guided on the feed side in front of the bending roller station or the sliding jaw station with a profile roller guide station. This profile roller guide station thus serves to avoid buckling of the profile being fed to the bending roller or sliding jaw station.
Statt einer Profilrollen-Führungsstation können auch mehrere Stationen verwendet werden.Instead of one profile roller guide station, several stations can also be used.
Der auf das Hohlprofil aufzubringende Schub wird durch einen Profilschubschlitten erzeugt, der aus einem Rollenfahrzeug oder Gleitfahrzeug besteht, welches in einem U-förmig oder ähnlich profilierten Schienenbett verfahrbar angetrieben ist. Dieser Profilschubschlitten weist hierbei einen Schubarm in Form einer Traverse auf, der auf einen stirnseitig am Werkstück angebrachten Deckel eine Schubkraft ausübt, so daß also dieses stangenförmige Werkstück durch die Biegestation hindurchgeschoben wird, wobei die drehangetriebenen Biegerollen der Biegestation den Schub unterstützen.The thrust to be applied to the hollow profile is generated by a profile thrust carriage which consists of a roller vehicle or sliding vehicle which is driven to be movable in a U-shaped or similarly profiled rail bed. This profile sliding carriage has a push arm in the form of a crossbar on which exerts a pushing force on a cover attached to the end of the workpiece, so that this rod-shaped workpiece is pushed through the bending station, the rotationally driven bending rollers of the bending station supporting the push.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, anstatt eines stirnseiten Deckels und auf einem darauf lastenden Schubarm des Profilschubschlittens eine Spannzange zu verwenden, die mit einem in axialer Richtung des Werkstückes angetriebenen Schlitten verbunden ist. Die Spannzange umgreift dann das Hohlprofil an seinem Außenumfang und der in axialer Richtung des Werkstückes angetriebene Schlitten schiebt dann dieses gespannte Werkstück in die Profilrollenstation hinein.In another embodiment of the present invention, it is provided to use a collet instead of an end cover and on a push arm of the profiled push slide which is connected to a slide driven in the axial direction of the workpiece. The collet then grips the hollow profile on its outer circumference and the slide driven in the axial direction of the workpiece then pushes this clamped workpiece into the profile roller station.
In einer bevorzugten Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung ist auch die Biegerollenstation in besonderer Weise weiterentwickelt. Für diese weiteren Merkmale wird ebenfalls Schutz im Rahmen der vorliegenden Erfindung beansprucht.In a preferred embodiment of the present invention, the bending roller station is also further developed in a special way. Protection for these further features is also claimed within the scope of the present invention.
Die Biegerollenstation nach der vorliegenden Erfindung besteht nicht aus einer herkömmlich bekannten Drei- oder Vier-Biegerollenanordnung, sondern aus einer mindestens Sechs-Rollen-Biegeanordnung.The bending roller station according to the present invention does not consist of a conventionally known three or four bending roller arrangement, but of an at least six-roller bending arrangement.
Hierbei ist wesentlich, daß das zu biegende Profil zunächst zwischen mindestens vier Biegerollen (zwei Biegerollenpaaren) genau gerade geführt wird, um es an dem Ausweichen nach oben oder unten zu hindern.It is essential here that the profile to be bent is first guided exactly straight between at least four bending rollers (two pairs of bending rollers) in order to prevent it from evading upwards or downwards.
Am Auslauf dieser Vierrollen-Biegeanordnung ist ein in mindestens zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen verschiebbarer Kreuzschlitten angeordnet, der ein weiteres Biegerollenpaar trägt.At the outlet of this four-roller bending arrangement there is a cross slide which can be displaced in at least two mutually perpendicular directions and which carries a further pair of bending rollers.
Das zu biegende Profil wird also im Zwischenraum zwischen der Vierrollen-Anordnung und den Biegerollen auf dem Kreuzschlitten gebogen. Hierbei besteht der wesentliche Vorteil, daß das zu biegende Profil nach beiden Richtungen (in der später zu erläuternden Zeichnung Figur 1: senkrecht nach oben oder nach unten) bzw. nach links oder rechts gebogen werden kann.The profile to be bent is thus bent in the space between the four-roller arrangement and the bending rollers on the cross slide. The main advantage here is that the profile to be bent can be bent in both directions (in the drawing to be explained later Figure 1: vertically up or down) or to the left or right.
Alle sechs Biegerollen sind drehend angetrieben und hierbei ist es wesentlich, daß noch weitere Biegerollen vorhanden sein können; in dem später zu erläuternden Ausführungsbeispiel sind noch kleinere Rollen vorhanden, die das Profil im Zwischenraum zwischen den größeren Biegerollen noch einspannen und führen oder es können statt der vier größeren Biegerollen auch eine oder mehrere der größeren Biegerollen durch kleinere Biegerollen ersetzt werden.All six bending rollers are driven in rotation and it is important that there may be more bending rollers; In the exemplary embodiment to be explained later, there are still smaller rollers which still clamp and guide the profile in the space between the larger bending rollers, or one or more of the larger bending rollers can also be replaced by smaller bending rollers instead of the four larger bending rollers.
Mit der beschriebenen Biegeeinrichtung besteht also der wesentliche Vorteil, daß man bezüglich auf eine horizontale Ebene (XY) nach links und rechts stufenlos in beliebigen Radien biegen kann, wobei die Radien abhängen von der Verschiebung des Kreuzschlittens und den darauf angeordneten Biegerollen und dem ausgeübten Schub.With the described bending device, there is the essential advantage that one can bend with respect to a horizontal plane (XY) to the left and right in any radius, the radii depend on the displacement of the cross slide and the bending rollers arranged thereon and the thrust exerted.
Die Vorteile der Erfindung ergeben sich insbesondere beim Biegen großvolumiger Profile. Derartige großvolumige Profile wurden bisher mit dem Kernstreckbiegeverfahren gebogen, was mit dem Nachteil verbunden war, daß man nur eine feststehende Biegeform hatte und einen relativ kleinen Radius mit dieser feststehenden Biegeform biegen konnte. Größere Biegeformen könnten aus wirtschaftlichen Gründen nicht hergestellt werden, weil dann beispielsweise Biegeformen mit einem Radius von 20 m und mehr erforderlich wären, die nicht mehr mit einem vertretbaren Aufwand herstellbar sind.The advantages of the invention result in particular when bending large-volume profiles. Such large-volume profiles have previously been bent using the core stretching process, which was associated with the disadvantage that one only had a fixed bending shape and could bend a relatively small radius with this fixed bending shape. Larger bending molds could not be produced for economic reasons, because then bending molds with a radius of 20 m and more would be required, for example, which can no longer be produced with reasonable effort.
Zum Biegen dieses Profils war es im übrigen erforderlich, daß der Hohlraum mit einem Material ausgefüllt wurde, was eben bei großvolumigen Profilen besonders kostenaufwendig ist.To bend this profile, it was also necessary that the cavity be filled with a material, which is particularly expensive for large-volume profiles.
Hier setzen die Vorteile der vorliegenden Erfindung ein, denn es wird eine im Radius feststehende Biegeform vermieden und stattdessen können beliebige Biegeradien mit hoher Präzision gebogen werden, mit den Vorteilen des Kernstreckbiegens, daß nämlich über einen Dorn eine präzise Querschnitts-Stabilisierung der Profilform während der Umformung stattfindet und gleichzeitig wird die hohe Variabilität der Radiusführung erreicht, wie sie nur bei dem herkömmlichen Drei- oder Vierrollen-Biegeverfahren erreicht werden konnte.This is where the advantages of the present invention come in, because a bending shape which is fixed in the radius is avoided and instead any bending radii can be bent with high precision, with the advantages of core stretch bending, namely that a precise cross-sectional stabilization of the profile shape during the forming process is carried out via a mandrel takes place and at the same time the high variability of the radius guidance is achieved, which could only be achieved with the conventional three- or four-roller bending process.
Damit können auch lange Profile nach der vorliegenden Erfindung mit Längen von beispielsweise 20 - 30 m mit Biegeradien von kleinen Radien ausgehend von beispielsweise 1 m bis zu einem Biegeradius unendlich gebogen werden. Damit werden die Vorteile des Kernstreckbiegens (hohe Präzision, enge Radien) verbunden mit den Vorteilen des Rollbiegeumformens, nämlich beliebige Radien, unabhängig von einer Biegeform auf beliebiger Länge zu biegen.This means that even long profiles according to the present invention with lengths of, for example, 20-30 m with bending radii of small radii starting from, for example, 1 m can be infinitely bent up to a bending radius. This combines the advantages of core stretch bending (high precision, tight radii) with the advantages of roll bending forming, namely bending any radius, regardless of a bending shape, of any length.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß nicht nur eine Biegung des Profils in einer Ebene stattfindet (XY-Ebene), sondern daß zusätzlich eine Torsion dadurch aufgebracht wird, daß der Kreuzschlitten in Richtung der Längsachse des Werkstückes verschwenkbar angeordnet ist, um das zu biegende Profil noch zusätzlich zu tordieren, sofern dies erforderlich ist.In a further development of the present invention, it is provided that not only does the profile bend in one plane (XY plane), but also that a torsion is applied in that the compound slide is arranged so as to be pivotable in the direction of the longitudinal axis of the workpiece, around the to twist the profile to be bent, if this is necessary.
In einer weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist es zusätzlich vorgesehen, daß der in XY-Richtung verfahrbare Kreuzschlitten noch zusätzlich in Z-Richtung verfahrbar ist, so daß eine räumliche Biegung des Profils in XY-Z-Ebene möglich ist.In a further embodiment of the present invention, it is additionally provided that the cross slide that can be moved in the XY direction can also be moved in the Z direction, so that a spatial bending of the profile in the XY-Z plane is possible.
Als weitere Ebene kommt dann die Torsionsbiegung hinzu, die sich in allen drei Raumachsen erstrecken kann.The torsion curve, which can extend in all three spatial axes, is added as a further level.
Der Kreuzschlitten muß dann auf einem weiteren Schlitten sitzen, der in der Z-Richtung verfahrbar ist. Die gesamte Verschiebung in den XY- und Z-Ebenen kann CNC-gesteuert ausgeführt sein bzw. SPS-gesteuert sein oder im Zusammenwirken beider Steuerungssysteme verwirklicht werden.The cross slide must then sit on another slide that can be moved in the Z direction. The entire shift in the XY and Z planes can be CNC-controlled or PLC-controlled or can be realized in the interaction of both control systems.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.The invention is explained in more detail below with the aid of drawings which illustrate only one embodiment. Here go from the drawings and their description further essential to the invention Features and advantages of the invention.
Es zeigen:
- Figur 1:
- schematisiert in Draufsicht eine Vorrichtung zur Ausübung des RDSB-Verfahrens,
- Figur 2:
- der Schnitt durch einen Profil-Schubschlitten,
- Figur 3:
- Schnitt gemäß der Linie III-III in
Figur 2 durch den Profil-Schubschlitten mit Werkstück, - Figur 4:
- die Seitenansicht einer Dornhaltestation mit teilweisem Schnitt.
- Figure 1:
- schematized in plan view a device for exercising the RDSB method,
- Figure 2:
- the cut through a profile sliding carriage,
- Figure 3:
- Section along the line III-III in Figure 2 through the profile sliding carriage with workpiece,
- Figure 4:
- the side view of a mandrel holding station with partial section.
Die Vorrichtung zur Ausübung des RDSB-Verfahrens (Roll-Dorn-Schub-Biege-Verfahren) besteht im wesentlichen aus einem Maschinentisch 10, auf dem das zu biegende, stangenförmige Werkstück in Richtung seiner Längsachse verschiebbar angeordnet ist. Im Innenraum des als Hohlprofil ausgebildeten Werkstückes 11 ist ein Basisdorn 4 angeordnet, der im gezeigten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet ist und aus einem hinteren, festen Dornkörper 12 sowie aus einem vorderen, gelenkig abbiegbaren Gliederdorn 13 besteht. Die beiden Teile sind miteinander verbunden.The device for practicing the RDSB method (roll-mandrel-push-bend method) essentially consists of a machine table 10 on which the rod-shaped workpiece to be bent is arranged displaceably in the direction of its longitudinal axis. In the interior of the
Am hinteren Ende des Dornkörpers 12 ist eine Dornhaltestange 15 angeordnet (vergl. auch Figur 4), die in einer Dornhaltestation 7 aufgenommen ist.At the rear end of the
Am Werkstück 11 greift ferner ein Profilschubschlitten 6 an (vergl. Figuren 2 und 3), der das Werkstück 11 in Pfeilrichtung 16 in die Biegestation 5 einschiebt.A
Die Biegestation weist hierbei insgesamt 8 Biegerollen auf, deren Zusammenwirken nachfolgend beschrieben wird.The bending station has a total of 8 bending rollers, the interaction of which is described below.
Es sind zwei Biegerollen-Paare 2,3 vorhanden, die am Maschinentisch 10 drehbar angeordnet sind und in den eingezeichneten Pfeilrichtungen jeweils angetrieben werden.There are two bending roller pairs 2, 3, which are rotatably arranged on the machine table 10 and are each driven in the direction of the arrow shown.
Die unteren Biegerollen des Biegerollenpaares 2,3 können hierbei auf einem eigenen Schlitten verschiebbar in den Pfeilrichtungen 17 auf dem Maschinentisch 10 gelagert sein, um den Spalt zwischen den Biegerollen 2 bzw. 3 einstellbar zu gestalten, um diesen Spalt der Werkstückbreite anzupassen.The lower bending rollers of the pair of bending
Zusätzlich können im Zwischenraum zwischen den beiden größeren Biegerollenpaaren 2,3 noch ein weiteres, kleineres Biegerollenpaar 18 angeordnet sein.In addition, a further, smaller
In Transportrichtung des Werkstückes gesehen hinter den Biegerollenpaaren 2,3 ist ein weiteres Biegerollenpaar 21 angeordnet, welches auf einem Kreuzschlitten 1 angeordnet ist. Hierbei kann es vorgesehen sein, daß die untere Rolle des Biegerollenpaares 21 zur oberen Rolle ebenfalls in der Pfeilrichtung 17 zustellbar ist, wie dies anhand der Biegerollenanordnung 2,3 dargestellt wurde.Viewed in the transport direction of the workpiece, a further pair of bending
Der Kreuzschlitten 1 ist in zwei senkrecht zueinander stehenden Pfeilrichtungen 19,20 (X-Y-Richtung) verfahrbar, so daß das zwischen dem Biegerollenpaar 21 aufgenommene Werkstück 11 frei in der X-Y-Ebene biegbar ist.The cross slide 1 can be moved in two mutually
Zusätzlich ist vorgesehen, daß der Kreuzschlitten 1 um die Längsachse des Werkstückes 11 herum drehbar angeordnet ist, um zusätzlich zu der Biegung in X-Y-Richtung dem Werkstück eine Torsion (sofern gewünscht) zu geben.In addition, it is provided that the cross slide 1 is arranged to be rotatable about the longitudinal axis of the
In einer dritten, zeichnerisch nicht näher dargestellten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, daß der Kreuzschlitten 1 Teil eines weiteren Schlittens ist, so daß auch senkrecht zur Zeichenebene der Figur 1 der Kreuzschlitten 1 verfahrbar ist (in Z-Richtung), so daß das Werkstück dreidimensional gebogen und zusätzlich tordiert werden kann.In a third embodiment, not shown in the drawing, it can be provided that the cross slide 1 is part of a further slide, so that the cross slide 1 can also be moved perpendicular to the drawing plane of FIG. 1 (in the Z direction), so that the workpiece is three-dimensional can be bent and additionally twisted.
Wichtig ist, daß in der Biegezone 14 der Dornkörper 12 des Basisdorns 4 angeordnet ist, wobei ggf. sich an den Dornkörper 12 noch ein Gliederdorn 13 anschließen kann.It is important that the
Die Biegung kann also in allen Ebenen erfolgen, wie z. B. in der XY-Ebene, der XZ-Ebene, der YZ-Ebene oder der XYZ-Ebene. Wie eingangs erläutert, ist das Biegen des Werkstückes 11 mit einem darin angeordneten Basisdorn 4 außerordentlich erschwert durch den in das Hohlprofil eingreifenden Basisdorn 4. Um derartige Biegewiderstände auszuschalten, ist nun vorgesehen, daß das Profil des Werkstücks 11 in Pfeilrichtung 16 in die Biegestation 5 von einem Profilschubschlitten 6 eingeschoben wird. Der Aufbau des Profilschlittens 6 wird anhand der Figuren 2 und 3 später erläutert werden.The bend can thus take place in all levels, such as. B. in the XY plane, the XZ plane, the YZ plane or the XYZ plane. As explained at the beginning, the bending of the
Damit das Werkstück 11 im Bereich des Schubes auf dem Maschinentisch 10 nicht seitlich ausknickt, ist eine Profilrollen-Führungsstation 8 vorgesehen, welche das Profil zwischen sich aufnimmt und formschlüssig führt.So that the
Die Profilrollen-Führungsstation ist längs des Werkstückes verschiebbar und feststellbar am Maschinentisch 10 angeordnet und weist Führungsrollen 42 auf, die sich formschlüssig am Außenumfang des Werkstückes 11 anlegen.The profile roller guide station is displaceable and fixable on the machine table 10 along the workpiece and has
Anstatt einer einzigen Profilrollen-Führungsstation 8 können auch mehrere hintereinanderfolgend in gegenseitigem Abstand angeordnet werden.Instead of a single profile
Zur Verschiebeführung der Profilrollen-Führungsstation und des Profilschubschlittens 6 ist hierbei eine Führungsbahn 9 auf dem Maschinentisch 10 angeordnet, in deren Bereich die genannten Teile 6,7,8 verschiebbar und feststellbar geführt sind.In order to guide the profile roller guide station and the
Der Basisdorn 4 wird hierbei von einer Dornhaltestange 15 gehalten, die in einer Dornhaltestation 7 fest aufgenommen ist.The base mandrel 4 is held here by a
In Figur 2 ist die Schnittansicht durch einen Profilschubschlitten 6 dargestellt.FIG. 2 shows the sectional view through a
Hierbei ist erkennbar, daß ein Führungswagen 22 über vier Rollen 24 im Innenraum eines Hohlprofils 25 verschiebbar geführt ist. Der Führungswagen 22 ist hierbei über eine Traverse 26 mit einer Spindelmutter 27 verbunden, welche eine Triebspindel 28 umgreift.It can be seen that a
Die Triebspindel 28 ist in den eingezeichneten Pfeilrichtungen 29 drehbar getrieben.The
Die Traverse 26 greift durch einen oberen, horizontal verlaufenden Schlitz 30 des Hohlprofils 25 hindurch und ist fest mit einer Platte 31 verbunden.The
Die Platte 31 weist einen inneren Ansatz 32 auf, der in das Hohlprofil des Werkstückes 11 eingreift.The
Die Platte 31 und der Ansatz 32 sind dem Innenprofil des Werkstückes 11 angepaßt, so daß der Ansatz 32 einerseits sich formschlüssig an den Innenumfang des Werkstückes 11 anlegt und andererseits die Platte 31 sich an der hinteren Stirnseite des Werkstückes 11 anlegt.The
Die beiden Teile 31,32 weisen eine Bohrung 33 auf, durch welche mit genügendem radialem Spiel die Dornhaltestange 15 hindurchgreift. Wird nun die Triebspindel 28 in einer der eingezeichneten Pfeilrichtungen 29 angetrieben, dann schraubt sich die Spindelmutter 27 auf der Triebspindel entlang, so daß der gesamte Führungswagen 22 in Pfeilrichtung 16 längs des Maschinentisches 10 bewegt wird. Damit wird über die Traverse 26 und die Teile 31,32 die rückseitige Stirnseite des Werkstückes 11 in Pfeilrichtung 16 längs des Maschinentisches in die Biegestation 5 hineingeschoben. Hierbei bleibt die Dornhaltestange 15 fest bezüglich des Maschinentisches 10 stehen.The two
Hierdurch wird der erforderliche Schub in Pfeilrichtung 16 auf das Werkstück 11 in Richtung auf die Biegezone 14 erzeugt. Nachdem die Dornhaltestange 15 mit dem Basisdorn 4 stehenbleibt, wird somit das Werkstück 11 in Pfeilrichtung 16 über den feststehenden Dorn hinweggeschoben und gleichzeitig durch die Biegestation 5 in Verbindung mit der beweglichen Biegestation (Kreuzschlitten 1) geboten.As a result, the required thrust in the direction of
Die Figuren 2 und 3 zeigen im übrigen, daß an der Unterseite des Werkstückes noch ein Reibungsbelag 36 angreifen kann, der sich reibschlüssig an das Werkstück 11 anlegt und mit dem Führungswagen 22 verbunden ist.Figures 2 and 3 show, moreover, that a friction lining 36 can engage on the underside of the workpiece, which frictionally engages the
Die Figur 3 zeigt ferner (in Erweiterung zu Figur 2), daß sich am Außenumfang des Werkstückes 11 noch Führungsrollen 34,35 anlegen können, welche mit dem Führungswagen 22 verbunden sind.FIG. 3 also shows (in addition to FIG. 2) that guide
Im übrigen wird darauf hingewiesen, daß die Profilrollen-Führungsstation 8 genauso aufgebaut ist, wie dies anhand des Führungswagens 22 in Figur 3 erläutert wurde, nur daß bei der Profilrollen-Führungsstation der den Schub auf das Werkstück ausübende Teil 31,32 in Verbindunt mit der Traverse 26 fehlt.Incidentally, it is pointed out that the profile
Ansonsten verwendet die Profilrollenführungsstation 8 eine gleiche Anordnung, wie in den Figuren 2 und 3 erläutert, wobei insbesondere wichtig ist, daß bei dieser Profilrollenführungsstation die in Figur 3 dargestellten Führungsrollen oder Gleitbacken 34,35 vorhanden sind, um das unter Schub stehende Profil des Werkstückes 11 am Ausknicken zu hindern.Otherwise, the profile
Statt der in Figur 3 dargestellten Führungsrollen können dementsprechend auch Gleitbacken verwendet werden.Accordingly, instead of the guide rollers shown in FIG. 3, sliding jaws can also be used.
In einer anderen, zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, daß anstatt des in Figur 2 dargestellten Schubes auf die rückwärtige Stirnseite des Werkstückes 11 über die Teile 31,32 auch eine Spannzange verwendet werden kann, welche kraft- und formschlüssig sich am Außenumfang des Werkstückes anlegt und evtl. auch noch in den Innenumfang des Werkstückes eingreift, um das Werkstück verformungsfrei einzuspannen und in Pfeilrichtung 16 verschiebbar anzutreiben.In another embodiment, which is not shown in the drawing, it is provided that instead of the thrust shown in FIG. 2 on the rear end face of the
Die Figur 4 zeigt schematisiert den Schnitt durch eine Dornhaltestation. Hierbei ist wichtig, daß die Dornhaltestation ebenfalls in Pfeilrichtung 16 und in Gegenrichtung hierzu verschiebbar ausgebildet ist.Figure 4 shows schematically the section through a mandrel holding station. It is important here that the mandrel holding station is also designed to be displaceable in the direction of
Entsprechend der Biegeaufgabe muß nämlich der Basisdorn 4 stets in der Biegezone 14 gehalten werden. Die Biegezone 14 ist jedoch kein konstanter Punkt zwischen dem vorderen Biegerollenpaar 2 der Biegestation 5, sondern die Biegezone 14 kann sich in axialer Richtung längs des Werkstückes 11 verändern. Um diesen Veränderungen Rechnung zu tragen, muß der Basisdorn 4 in Pfeilrichtung 16 bzw. 16' nachgeführt werden. Hierbei ist ebenso im Bereich des Hohprofils der Führungsbahn 9 ein Führungswagen 37 angeordnet, der sich mit zugeordneten Rollen 24 am Innenumfang des Hohlprofils der Führungsbahn 9 abstützt. Der Führungswagen ist mit einer Traverse 38 verbunden, die durch einen Schlitz 30 in der Oberseite der Führungsbahn 9 hindurchgreift und dort mit einem Spannkopf 39 verbunden ist. Der Spannkopf weist ein vorderes Drehfutter 40 auf, welches die Dornhaltestange 15 an der rückseitigen Stirnseite aufnimmt.According to the bending task, the base mandrel 4 must always be kept in the bending
Die Arretierung 41 zwischen dem Führungswagen 37 und der zugeordneten Führungsbahn 8 ist nur schematisiert dargestellt. Im Normalfall wird also der Basisdorn 4 in das Werkstück 11 hineinverschoben und bis in die Biegezone 14 vorgeschoben. Die Arretierung 41 wird dann eingeschaltet, so daß der Führungswagen 37 fest im Hohlprofil der Führungsbahn 9 verankert bleibt.The locking
Eine jetzt evtl. erforderliche Nachführung des Dornes in die sich verändernde Biegezone 14 wird durch das Drehfutter 40 bewerkstelligt, welches drehbar im Spannkopf 39 angeordnet ist und zusätzlich in axialer Richtung des Werkstückes (in den Pfeilrichtungen 16,16') verschiebbar und arretierbar ist. Die Ansteuerung des Drehfutters 40 in den Pfeilrichtungen 16,16' bzw. in Drehrichtung um die Dornhaltestange kann hierbei hydraulisch, mechanisch oder elektromechanisch erfolgen.A possibly necessary tracking of the mandrel in the changing
Statt der hier beschriebenen Führungswagen 22,37 kann auch ein Führungsschienensystem mit Schlitten zum Einsatz kommen, welches ebenfalls präzise in der Führung ist. Wichtig ist nur, daß durch den Profilschubschlitten 6 ein Schub auf das Werkstück in Pfeilrichtung 16 ausgeübt wird und daß ferner die Profilrollenstation 8 verschiebbar und feststellbar in der Führungsbahn 9 angeordnet ist und im übrigen die Dornhaltestation 7 ebenfalls verschiebbar und feststellbar in der Führungsbahn 9 angeordnet ist und im übrigen die Dornhaltestange 15 bei arretierter Dornhaltestation 7 in den Pfeilrichtungen 16,16' einstellbar ist.Instead of the
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt nun darin, daß keine Füllungen des Hohlprofils des Werkstückes 11 mehr erforderlich sind, weil die erforderliche Profilstabilisierung durch den Basisdorn 4 vorgenommen wird. Eine Profilfüllung mit Sand oder Ausgiessen mit anderen Materialien kann entfallen. Damit können stufenlos Radien im Werkstück 11 gebogen werden, wobei hintereinanderfolgend unterschiedliche Radien gebogen werden können. Durch die CNC-Steuerung der gesamten Maschine bedingt können damit automatisch Biegevorgänge mit großer Wiederholungsgenauigkeit bewerkstelligt werden.The particular advantage of the method according to the invention is that no more fillings of the hollow profile of the
Damit ist es erstmals möglich, über das normale Rollbiegen (mit einer Drei- oder Vierrollen-Biegemaschine) hinaus ein wechselseitiges Biegen in Form einer Sinuslinie zu erreichen. Die Biegerichtung kann also in positiver oder negativer Richtung stufenlos geändert werden, was einer Schlangenform nach links oder rechts in der XY-Ebene entspricht.This makes it possible for the first time to achieve a mutual bending in the form of a sinus line in addition to normal roll bending (with a three- or four-roll bending machine). The bending direction can thus be changed continuously in the positive or negative direction, which corresponds to a snake shape to the left or right in the XY plane.
Soweit der Kreuzschlitten 1 auch noch in der Z-Richtung verfahrbar ausgestaltet ist, kann auch noch in der dritten Biegeebene gebogen werden und zusätzlich können allen Biegebewegungen noch eine Torsionsbewegung überlagert werden.
Claims (6)
- A method for the bending of metal hollow sections (11) by the rolling bending system, in which the hollow section (11) which is to be bent is filled in its interior and is introduced into a bending station, consisting of several rotationally driven bending rollers (2,3,12,21), by means of a pusher unit (6) and the bending process is carried out under the action of a pushing force, characterised in that the bending rollers (2,3,12,21) additionally exert a frictional force on the hollow section (11), in which whilst passing through, a displaceable base pin (4) is also fixably constructed in the hollow section.
- A device for the bending of metal hollow sections (11) by the rolling bending system, in which the hollow section (11) which is to be bent is filled in its interior by a basis pin (4) arranged in the region of the bending zones, which base pin (4) is connected with a pin holding rod (15) in a permanent arrangement, which rod terminates the hollow section (11), penetrating on the feed end, in a pin holding station (7), and the hollow section (11) which is to be bent is introduced into a bending station (5), consisting of several bending rollers (2,3,12,21), which forms a bending zone, by means of a section push slide (6) arranged in front of the bending station (5) in feed direction, and is bent under the action of a pushing force, and one or more section roll guide stations (8) are arranged interposed, eliminating the buckling of the hollow section, which station at least partially embraces the hollow section (11) on the outer circumference and is adjustable in its reciprocal roll spacing, characterised in that the bending station (5) consists of a number of rotationally driven pairs of bending rollers (2,3,18), forming a fixed passage gap, and of at least one pair of rotationally driven bending rollers (21) which are displaceable and if necessary rotatable in a bending plane (X,Y,Z), that the section roll guide stations (8) are arranged displaceably and fixably along a guideway (9), and that the base pin (4) is provided displaceably and fixably by means of the pin holding station (7) in the region of the bending zone (14).
- A device to carry out the method according to Claim 2, characterised in that the pin holding station (7) is arranged so as to be displaceable and fixable along the guideway (9).
- A device according to Claims 2 and 3, characterised in that the pin holding rod (15) is held in a turning chuck (40) of the pin holding station (7) so as to be rotatable about a longitudinal axis.
- A device according to Claims 2 - 4, characterised in that the base pin (4) consists of a pin body (12) filling the symmetrical or asymmetrical hollow section.
- A device according to one of Claims 2 - 5,characterised in that the base pin (4) is constructed as a pin body (12) with a link pin (13) adjacent thereto.
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