EP2144720A1 - Method and device for profile bending - Google Patents

Method and device for profile bending

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Publication number
EP2144720A1
EP2144720A1 EP08734653A EP08734653A EP2144720A1 EP 2144720 A1 EP2144720 A1 EP 2144720A1 EP 08734653 A EP08734653 A EP 08734653A EP 08734653 A EP08734653 A EP 08734653A EP 2144720 A1 EP2144720 A1 EP 2144720A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
roller
bending
longitudinal axis
roller system
components
Prior art date
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Granted
Application number
EP08734653A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2144720B1 (en
Inventor
Matthias Hermes
Matthias Kleiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Dortmund
Original Assignee
Universitat Dortmund
Technische Universitaet Dortmund
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Filing date
Publication date
Application filed by Universitat Dortmund, Technische Universitaet Dortmund filed Critical Universitat Dortmund
Publication of EP2144720A1 publication Critical patent/EP2144720A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2144720B1 publication Critical patent/EP2144720B1/en
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/04—Bending rods, profiles, or tubes over a movably-arranged forming menber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/08—Bending rods, profiles, or tubes by passing between rollers or through a curved die

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for two- and three-dimensional bending of rod-shaped components such as pipes or profiles, by a device according to the preamble of claims 1 and 22.
  • any rod-shaped components can be bent in two or three dimensions.
  • any desired profiles can be bent two- or three-dimensionally, with the total length of the tubes or profiles not being limited by the construction of the device according to the invention.
  • the invention according to claim 1 relates to a method of bending rod-shaped members having a longitudinal axis, such as e.g. Tubes or profiles in which the propulsion of the pipe or profile through the machine via a first roller system A, the transport rollers, frictionally engaged.
  • a second roller system B At the output of the machine, a second roller system B, the bending rollers, arranged.
  • the roller system A As a drive tilting or distortion of a component between a pusher and Biegehülsen, as they occur in known devices avoided.
  • Due to the longitudinal axis parallel feed in the roller system A a forming zone is fixed discreetly between the roller systems A and B. Interactions with applied over the entire component voltages and associated variations in the deformation can no longer occur in the process of the invention.
  • the rollers of the roller system A can be arranged in a plane, or they can be arranged distributed around the tube or profile cross-section, wherein they partially or completely enclose them.
  • the introduction of force takes place via a plurality of rollers lying next to and / or behind one another on the component.
  • rollers on the pipe or profile exerting a force acting substantially perpendicular to the pipe or profile longitudinal axis force to improve the frictional propulsion.
  • the rollers may be profiled and / or have a coating which optimizes the frictional contacts.
  • roller profiling which are pressed elastically onto the component surface, the holding force of the roller system A is advantageously increased.
  • elastic coatings the pressure force is distributed more evenly and a plastic deformation of the Component in the roller system A preferably avoided at superimposed shear forces.
  • Such a coating may consist of a polymer. In a particularly advantageous embodiment, it consists of a vulcanized layer of an eiasmomer.
  • a bent components can be provided with a constant production speed.
  • This production can be integrated particularly advantageous in clocked, continuous production processes.
  • the roller drive system components of any length can be presented at a constant speed.
  • the second roller system B At the output of the machine, the second roller system B, the bending rollers, arranged.
  • the roller system B consists of pairs arranged around the pipe or profile circumference rollers.
  • the entire roller system B is disposed on an independent support system and movable relative to the roller system A in at least a first plane.
  • the bend of the tube or profile is made by changing the relative position of the roller systems A and B to each other while the tube or profile is being transported by the roller systems.
  • a transverse force is preferably distributed uniformly over the component cross section.
  • a tangential support of the roller system B is guaranteed on the component. Rollers with a larger contact surface are tracked during bending in tangential alignment of the support surface to the component surface. Tilting of the component between the roller systems A and B is thus safely avoided.
  • the bending of 2D contours already allows a mobility of the roller system B in one axis, the bending of 2D contours.
  • S-shaped planar contours are possible by a corresponding positioning of the roller system B to the fixed roller system A.
  • the roller systems enclosing the rod-shaped component have adjusting mechanisms.
  • the roll systems can be be adjusted by each adjustable in their distance from the longitudinal axis rollers on components with asymmetrically profiled sections having different cross-sections.
  • Such structured sections can be bent in sections, adjusting the roller systems to the changed component cross-section directly, without lengthy replacement of roles.
  • the contact pressure of the rollers can be adjusted to ensure a frictional transport in the roller system A.
  • the rollers of the roller system B are thereby preferably set to a low coefficient of friction, which additionally favors the sliding of the component along the preferably tangentially guided bearing surfaces of the rollers.
  • the rollers of the roller system B are likewise drivable.
  • the drive of the component takes place at an angle ⁇ to the longitudinal axis of the rod-shaped component.
  • About frictional contact in the roller bearing surfaces can be superimposed by increased or reduced propulsion of the roller system B in the forming zone between the roller systems an additional tensile or compressive stress.
  • the roller system B in a further plane, which is aligned at right angles to the first plane, by a rotational angle ß rotatable.
  • the rotation angle ⁇ is varied in the process of the roller system so that the Aufiagefiäcricn the rollers are guided tangentially to Baui ⁇ üüb ⁇ i surface.
  • the roller systems A and / or B are each rotatable about the profile longitudinal axis by corresponding rotary mechanisms.
  • the bending plane can be rotated about the profile longitudinal axis, whereby a third plane can be influenced and 3D-curved components can be produced.
  • all possible space curves can be generated. That is, in this embodiment, bends in all three spatial directions are already possible through the use of only two driven axles.
  • the first axis moves the roller system at the exit of the machines and thus generates the bending of the profile. Due to the rotation of the roller systems A and B, the second axis makes it possible to change the bending planes and thus the bending of 3D contours.
  • An advantage of this device is that, in contrast to the previously described free-form bending machines, the profile with respect to the machine always comes in only one plane from the roller system. For a measurement of the profile during the process therefore relatively simple systems that record only 2 D coordinates are sufficient. If the position of the last pair of rollers is taken to ensure that the profile is tangential to the system, even only a 1-D measurement of the exiting profile is sufficient to detect the entire contour.
  • the determined data are fed back into the control unit of the machine and thus allow a controlled process which determines the fluctuations in the bending behavior of the semi-finished products with respect to a yef ⁇ äü ⁇ r ⁇ contour ⁇ r ⁇ Q ⁇ it.
  • D ⁇ i istate is particularly advantageous when characteristic relationships between the setting values of the machine axes and the bending result are stored in a database and taken into account by the control program during operation.
  • the corresponding foundations for the relationships between the setting values of the machine axes for controlling profile bending processes are shown.
  • a torsional moment is introduced in the bending device according to the invention in the bending zone between the roller system A and the roller system B.
  • a Torsionssecures appreciatedlagerung or counteract the asymmetrical profile cross sections of the unwanted torsion.
  • the axis of rotation of the machine is set around the profile longitudinal axis at different angles in the outlet roller system and in the other roller systems. This can be done, as with all moving axes of the machine, by manual or NC control of the drive axles, which may be electrical or hydraulic.
  • a mandrel system is mounted, which comprises a mandrel, e.g. holds in a mandrel-like design, in the forming zone of the process and so the occurrence of cross-sectional deformations z. B. may occur in hollow sections, reduced.
  • Figure 1 Overall view of the device with an enlargement of the roller system B with a clamped Profii during bending in a plane
  • Figure 2 Longitudinal section of the bending device with the delimitation of the assemblies of the two roller systems A and B.
  • Figure 3 front view of the device at a bend in a plane.
  • Figure 4 Top view of the device in a bend in a plane.
  • FIG. 6 Front view of the bending plane change and direction change.
  • FIG. 7 Top view of a device with a tactile contour sensor.
  • FIG. 8 Basic structure for controlling a bending process
  • FIG. 9 shows a bending device according to the invention with a cutting tool extension for flying separation
  • Fig. 1 shows an exemplary embodiment of the invention.
  • two profiled roller pairs 1 have been arranged one behind the other for the axial drive of the profile 2.
  • These pairs of rollers are arranged on a housing 4, in which the corresponding drive of all roles and a mechanism for adjustment and
  • the roller system 3 which is located at the outlet of the machine is executed like a die and encloses the profile cross-section of four sides by means of bending rollers 3a, b, c, d. It can also be adjusted radially when changing the profile type to the corresponding profile cross-section. This system is in this
  • Embodiment also able to perform the rotation about the longitudinal axis of the profile to be bent with, and is also driven. This allows in this embodiment, in addition to the change of the bending plane, the introduction of a
  • the axis of rotation perpendicular to the longitudinal axis of the profile is required to maintain the tangency of the
  • Bend radius is achieved by the method of the carriage 10 on the linear axis 11, which generates the bending radius by its relative position.
  • Fig. 2 is a sectional view of the exemplary embodiment of the invention.
  • the assembly with the transport rollers 1 is denoted by A there, the entire assembly with the bending rollers 3a, 3b, 3c, 3d with B.
  • Fig. 3 is a front view of the device, in which the sectional profile of Fig. 2 is shown, with the bending rollers 3a, 3b, 3c, 3d shown.
  • Fig. 4 shows a plan view of the system, in which the machine setting of the bending roller assembly for bending a left bend with the radius R1 and the angle ⁇ is drawn.
  • a change of the bending plane is illustrated.
  • a new radius R2 is bent in a new bending direction and bending plane in the profile 2 likewise twisted about the longitudinal axis.
  • a tactile contour sensor 12 is further attached by way of example at the exit of the roller, which tracks the bends with a roller and the profile during the process missing. This makes it possible to correct the setting parameters of the machine axes in order to arrive at the required bending contour.
  • profile-specific material properties can also be determined with the device and the method according to the invention and the data obtained can be used for accurate process simulation and improved process planning. This is done advantageously in that in the pairs of rollers A and / or B sensors for measuring the forces and moments occurring during bending and twisting of the profile are arranged. From this and optionally in conjunction with the data determined by the aforementioned contour sensor, the profile-specific material data required for process simulation or improved process planning can be determined by means of conventional programs.
  • FIG. 8 To clarify the structure of a sensor system, a process planning tool is shown schematically in FIG. 8 as a block diagram. After that
  • Profile 2 leaves the roller system 3, its bending contour is detected via the contour sensor 12 while the bending radius R b via line 12 a in a process computer 13 is entered. Further, on the carriage (10) arranged bending moment encoder 14 is the
  • M t becomes the process data for an accurate process simulation
  • An additional extension and improvement of the device according to the invention is achieved by the use of a special cutting tool for flying Disconnect allows.
  • This additional device is particularly useful for applications in which very long semi-finished products (profile 2 in the example) used or manufactured by coil profiles are processed.
  • Figure 9 shows such a cutting tool for flying separation, which is installed at the end of the device according to the invention in the region of the bending rollers 3a, b, c, d of the roller system 3.
  • the flying-off cutting tool illustrated in FIG. 9 is to be regarded as an exemplary solution.
  • the movement of the extendable cutting blade 16 is initiated via a cutting hydraulic cylinder 17.
  • the cutting tool can not only be realized in the form of a shear cut, but also in the form of a cutting tool with rotating tool movement, with effect of several sides or by a cutting or thermal cutting process. It is advantageous that the orientation of the cutting tool is always carried tangentially to the profile contour. Also, the fixed installation at the end of the bending device makes sense, since it allows a flying cut during the process without consuming entraining devices.

Abstract

The invention relates to a method and a device for the planar and spatial bending of rod-shaped components (2) having a longitudinal axis, such as pipes and profiles, comprising two roller systems A and B that are disposed behind each other along the longitudinal axis, wherein the component is driven by the roller system A and inserted into the roller system B, and is bent by a movement of the roller system B in the transverse direction to the longitudinal axis of the rod-shaped component (2). The advancement in the device for the planar and spatial bending of rod-shaped components (2) having a longitudinal axis, such as pipes and profiles, comprising two rollers systems A and B, along the longitudinal axis can be effected via the roller system A, and the roller systems A, B are disposed in at least one first plane E1 in a displaceable manner relative to each other, wherein at least one of the roller systems A, B can be pivoted about the longitudinal axis.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Profilbiegen Method and device for profile bending
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum zwei- und dreidimensionalen Biegen von stabförmigen Bauteilen wie Rohre oder Profile, durch eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 22.The invention relates to a method and a device for two- and three-dimensional bending of rod-shaped components such as pipes or profiles, by a device according to the preamble of claims 1 and 22.
Für das Biegen von Rohren werden heutzutage hauptsächlich Dornbiegemaschinen eingesetzt {Franz, W.-D.: Maschinelles Rohrbiegen. Verfahren und Maschinen. VDI- Verlag, ISBN 3-18-400814-2, 1988). Zum 3D-Biegen wird bei diesen Maschinen das zu biegende Rohr durch Verdrehen des Rohrquerschnitts gedreht und so in eine andere Biegeebene gebracht, in der dann weitergebogen wird. Durch diesen Wechsel der Biegeebenen entstehen entsprechende 3D-Konturen. Dabei sind aber nur feste, durch die Biegewerkzeuge vorgegebene Radien möglich. Ferner ist die Erzeugung von SD- Biegungen in Profilen auf solchen Maschinen unmöglich, da sich bei Änderung der Biegeebene bei einem Profil, anders als bei Rohren mit kreisrundem Querschnitt, der erforderliche Werkzeugquerschnitt ändert.Nowadays mandrel bending machines are mainly used for bending pipes {Franz, W.-D .: Maschinelles Rohrbiegen. Procedures and machines. VDI Verlag, ISBN 3-18-400814-2, 1988). For 3D bending, the pipe to be bent is rotated by rotating the tube cross-section and brought into another bending plane in these machines, in which then bent further. This change in the bending planes produces corresponding 3D contours. However, only fixed, predetermined by the bending tools radii are possible. Furthermore, the generation of SD bends in profiles on such machines is impossible because changing the bending plane in a profile, unlike tubes with a circular cross section, the required tool cross section changes.
Weiterhin sind sogenannte "Freiformer" bekannt, die ebenfalls nur bei Rohren zum Einsatz kommen und häufig als Sonderwerkzeuge in Dornbiegemaschinen eingebaut werden (Rasi Maschinenbau GmbH/. Alles unter Kontrolle beim Rohrbiegen. Blech Rohre Profile, 09. 2002., S. 40 ff). Das Prinzip dieser "Freiformer" ist das Rollenbiegen, wobei die Rohre zwischen mindestens 3 Rollen in einer Ebene geführt werden. Um die Biegeebene zu ändern, muss das Rohr zuerst zwischen den Rollen verdreht werden. Sehr hilfreich ist hier wiederum der kreisrunde Querschnitt von Rohren. Es ist mit diesem Prinzip nicht möglich, nicht-kreisförmige Profile räumlich zu biegen, da sich diese in den Biegerollen verklemmen. Weiter sind in den letzten Jahren Freiformbiegemaschinen bekannt geworden, die mit Gleitführungen arbeiten (Neugebauer R.; Blau P.; Drossel W-G.: 3D-Freiformbiegen von Profilen. ZWG, 2001 , 11-12.). Das Rohr oder Profil wird dabei durch entsprechende, relativ zueinander verseULe Füπruπgshüiseπ geschoben, die dabei das Profii krümmen. Hier ist von Nachteil, dass ein zusätzlicher starker Pusher erforderlich ist, und dass die auftretenden großen Reibungskräfte die Oberfläche des Rohrs oder Profils beschädigen können. Daher werden bei diesen Maschinen in der Regel Schmierstoffe eingesetzt, welche nach der Bearbeitung aufwendig von den Werkstücken entfernt werden müssen. Nachteilig ist hier zudem, dass für jeden Profiltyp jeweils passende Hülsen angefertigt werden müssen, die, bedingt durch die hohen Flächenpressungen, aus teuren keramischen Werkstoffen bestehen. Bei diesen Freiformbiegemaschinen ist die Raumrichtung, in der das Profil aus der Maschine tritt, immer von der Kontur des Biegeteils abhängig. Daher ist dort eine aufwendige, mehrachsige Kinematik der Führungshülsen notwendig, um die Raumkurve des Biegeteiles exakt abzubilden, was eine solche Freiformbiegemaschine sehr komplex und teuer werden lässt. Ferner ist für den Fall, dass eine Vermessung des Profils am Austritt der Maschine während des Prozesses erwünscht ist (z.B. für Regelungszwecke), eine komplizierte Sensorik notwendig, die in der Lage ist, 3D-Koordinaten aufzunehmen.Furthermore, so-called "free formers" are known, which are also used only in pipes and are often installed as special tools in mandrel bending machines (Rasi Maschinenbau GmbH / Everything under control during tube bending., Blech Rohre Profile, 09. 2002., p. , The principle of this "freeformer" is roll bending, whereby the pipes are guided between at least 3 rolls in one plane. To change the bending plane, the tube must first be twisted between the rollers. Very helpful here again is the circular cross section of pipes. It is not possible with this principle to bend non-circular profiles spatially, as they jam in the bending rollers. Furthermore, in recent years, free-form bending machines have become known which operate with sliding guides (Neugebauer R, Blue P, Drossel WG: 3D free-form bending of profiles, ZWG, 2001, 11-12.). The tube or profile is thereby pushed through corresponding, relative to each other verseule Füπruπgshüiseπ, thereby bending the Profii. Here is a disadvantage that an additional strong pusher is required, and that the large frictional forces that occur can damage the surface of the pipe or profile. Therefore, lubricants are usually used in these machines, which must be removed after processing consuming of the workpieces. The disadvantage here is also that for each type of profile each matching sleeves must be made, which, due to the high surface pressures, made of expensive ceramic materials. In these free-form bending machines, the spatial direction in which the profile exits the machine always depends on the contour of the bent part. Therefore, there is a complex, multi-axis kinematics of the guide sleeves necessary to accurately map the space curve of the bending part, which can be very complex and expensive such a free-form bending machine. Furthermore, in the event that a measurement of the profile at the exit of the machine is desired during the process (eg for regulatory purposes), a complicated sensor system capable of taking up 3D coordinates is necessary.
Bei allen Systemen, die heute verwendet werden, kommt ein relativ aufwendiger Pusher zum Einsatz, der das Profil über die Längsachse formschlüssig schiebt. Dabei muss das Profil relativ aufwendig geführt werden, um ein Ausknicken des Profils durch die Längskraft zu vermeiden. Ferner ist dies von Nachteil, weil durch einen Pusher die Gesamtlänge der verarbeitbaren Rohre und Profile begrenzt wird.In all systems that are used today, a relatively expensive pusher is used, which pushes the profile over the longitudinal axis form fit. The profile must be performed relatively expensive in order to avoid buckling of the profile by the longitudinal force. Furthermore, this is disadvantageous because the overall length of the processable tubes and profiles is limited by a pusher.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, womit beliebige, stabförmige Bauteile zwei- oder dreidimensional gebogen werden können. Insbesondere können damit neben kreisförmigen Rohren auch beliebige Profile zwei- oder dreidimensional gebogen werden, wobei die Gesamtlänge der Rohre oder Profile nicht durch den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschränkt wird. Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 22 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Linteränsprüühen.It is therefore an object of the present invention to provide a method and a device with which any rod-shaped components can be bent in two or three dimensions. In particular, in addition to circular tubes, any desired profiles can be bent two- or three-dimensionally, with the total length of the tubes or profiles not being limited by the construction of the device according to the invention. The solution of the object according to the invention results from the characterizing features of claims 1 and 22 in cooperation with the features of the preamble. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the Linteränsprüühen.
Die Erfindung gemäß Anspruch 1 betrifft ein Verfahren zum Biegen von stabförmigen, eine Längsachse aufweisenden Bauteilen wie z.B. Rohre oder Profile, bei welcher der Vortrieb des Rohres oder Profils durch die Maschine über ein erstes Rollensystem A, die Transportrollen, reibschlüssig erfolgt. Am Ausgang der Maschine ist ein zweites Rollensystem B, die Biegerollen, angeordnet. Durch die Verwendung des Rollensystems A als Antrieb werden Verkantungen oder Verspannungen eines Bauteils zwischen einem Pusher und Biegehülsen, wie sie bei bekannten Vorrichtungen auftreten, vermieden. Durch den längsachsenparallelen Vorschub im Rollensystem A wird eine Umformzone diskret zwischen den Rollensystemen A und B fixiert. Wechselwirkungen mit über das gesamte Bauteil aufgebrachten Spannungen und damit verbundene Schwankungen der Umformung können im erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr auftreten.The invention according to claim 1 relates to a method of bending rod-shaped members having a longitudinal axis, such as e.g. Tubes or profiles in which the propulsion of the pipe or profile through the machine via a first roller system A, the transport rollers, frictionally engaged. At the output of the machine, a second roller system B, the bending rollers, arranged. By using the roller system A as a drive tilting or distortion of a component between a pusher and Biegehülsen, as they occur in known devices avoided. Due to the longitudinal axis parallel feed in the roller system A, a forming zone is fixed discreetly between the roller systems A and B. Interactions with applied over the entire component voltages and associated variations in the deformation can no longer occur in the process of the invention.
Die Rollen des Rollensystems A können in einer Ebene angeordnet sein, oder sie können rund um den Rohr- oder Profilquerschnitts verteilt angeordnet sein, wobei sie diesen teilweise oder vollständig umschließen. Die Krafteinleitung erfolgt über mehrere, neben- und/oder hintereinander am Bauteil aufliegende Rollen. Durch gleichmäßig über die Rollen aufgebrachte Andruckkraft wird eine mindestens teilumschließende, längsachsenparallele Halterung erzielt, bei der die Andruckkraft sicher unterhalb des plastischen Bereichs gehalten wird.The rollers of the roller system A can be arranged in a plane, or they can be arranged distributed around the tube or profile cross-section, wherein they partially or completely enclose them. The introduction of force takes place via a plurality of rollers lying next to and / or behind one another on the component. By evenly applied over the rollers pressure force an at least teilumschließende, longitudinal axis parallel support is achieved, in which the pressing force is securely held below the plastic region.
Dabei ist es weiterhin möglich, mit den Rollen auf das Rohr oder Profil eine im Wesentlichen senkrecht zur Rohr- oder Profillängsachse wirkende Kraft auszuüben, um den reibschlüssigen Vortrieb zu verbessern. Die Rollen können profiliert sein und/oder eine Beschichtung aufweisen, welche die Reibungskontakte optimiert. Durch Rollen- Profilierungen, die elastisch auf die Bauteiloberfläche aufgepresst werden, wird die Haltekraft des Rollensystems A vorteilhaft erhöht. Durch elastische Beschichtungen wird die Andruckkraft gleichmäßiger verteilt und eine plastische Deformation des Bauteils im Rollensystem A bei überlagerten Scherkräften bevorzugt sicher vermieden. Eine solche Beschichtung kann aus einem Polymer bestehen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht sie aus einer aufvulkanisierten Schicht eines Eiasiomers. Mit einem Roiiensysiem A rπii koπiiυiiieά eirisieiibarer AπdiuckkfaR können vorteilhaft Bauteile von unterschiedlicher Wandstärke oder aus verschiedenen Materialien unterschiedlicher Elastizität mit abschnitts- und bauteilabhängig eingestellter Haltekraft dem Rollensystem B zugeführt werden. Eine plastische Deformation im Rollensystem A wird so sicher vermieden und die Umformung im Bereich der Umformzone erzielt stets das gleiche Ergebnis.It is also possible, with the rollers on the pipe or profile exerting a force acting substantially perpendicular to the pipe or profile longitudinal axis force to improve the frictional propulsion. The rollers may be profiled and / or have a coating which optimizes the frictional contacts. By roller profiling, which are pressed elastically onto the component surface, the holding force of the roller system A is advantageously increased. By elastic coatings, the pressure force is distributed more evenly and a plastic deformation of the Component in the roller system A preferably avoided at superimposed shear forces. Such a coating may consist of a polymer. In a particularly advantageous embodiment, it consists of a vulcanized layer of an eiasmomer. With a Roiiensysiem A rπii koπiiυiiieά eirisieiibarer AπdiuckkfaR components of different wall thickness or of different materials of different elasticity can be advantageously supplied to the roller system B with section and component dependent set holding force. A plastic deformation in the roller system A is thus reliably avoided and the deformation in the area of the forming zone always achieves the same result.
Durch konstanten Vortrieb über das Rollensystem A können gebogene Bauteile mit konstanter Produktionsgeschwindigkeit bereitgestellt werden. Diese Fertigung kann besonders vorteilhaft in getaktete, kontinuierliche Fertigungsabläufe integriert werden. Durch das Rollenantriebssystem können Bauteile beliebiger Länge mit konstanter Geschwindigkeit vorgelegt werden.By constant propulsion through the roller system A bent components can be provided with a constant production speed. This production can be integrated particularly advantageous in clocked, continuous production processes. By the roller drive system components of any length can be presented at a constant speed.
Am Ausgang der Maschine ist das zweite Rollensystem B, die Biegerollen, angeordnet. Das Rollensystem B besteht aus paarweise um den Rohr- oder Profilumfang angeordneten Rollen. Das gesamte Rollensystem B ist auf einem unabhängigen Trägersystem angeordnet und relativ zu dem Rollensystem A in mindestens einer ersten Ebene beweglich. Die Biegung des Rohrs oder Profils erfolgt durch eine Änderung der relativen Stellung der Rollensysteme A und B zueinander, während das Rohr- oder Profil durch die Rollensysteme transportiert wird.At the output of the machine, the second roller system B, the bending rollers, arranged. The roller system B consists of pairs arranged around the pipe or profile circumference rollers. The entire roller system B is disposed on an independent support system and movable relative to the roller system A in at least a first plane. The bend of the tube or profile is made by changing the relative position of the roller systems A and B to each other while the tube or profile is being transported by the roller systems.
Mit gegenüberliegend angeordneten Rollenflächen im System B wird eine Querkraft bevorzugt gleichmäßig über den Bauteilquerschnitt verteilt aufgebracht. Durch kleinflächige, im Idealfall punkt- oder querlinienförmige Auflage der Rollen auf derWith oppositely arranged roller surfaces in the system B, a transverse force is preferably distributed uniformly over the component cross section. By small-area, ideally point or cross-line support of the rollers on the
Bauteiloberfläche, ist eine tangentiale Auflage des Rollensystems B auf dem Bauteil gewährleistet. Rollen mit größerer Auflagefläche werden während des Biegens in tangentialer Ausrichtung der Auflagefläche zur Bauteiloberfläche nachgeführt. Ein Verkanten des Bauteils zwischen den Rollensystemen A und B wird so sicher vermieden. Dabei ermöglicht bereits eine Beweglichkeit des Rollensystems B in einer Achse das Biegen von 2D-Konturen. Dabei sind z.B. S-förmige ebene Konturen durch ein entsprechendes Positionieren des Rollensystems B zum festen Rollensystem A möglich.Component surface, a tangential support of the roller system B is guaranteed on the component. Rollers with a larger contact surface are tracked during bending in tangential alignment of the support surface to the component surface. Tilting of the component between the roller systems A and B is thus safely avoided. In this case, already allows a mobility of the roller system B in one axis, the bending of 2D contours. In this example, S-shaped planar contours are possible by a corresponding positioning of the roller system B to the fixed roller system A.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die das stabförmige Bauteil umschließenden Rollensysteme Einstellmechanismen auf. Dadurch ist das Bearbeiten von Rohren und Profilen mit unterschiedlichem Querschnitt möglich. So können die Rollensysteme z.B. durch jeweils in Ihrem Abstand zur Längsachse einstellbare Rollen an Bauteile mit asymmetrisch profilierten Abschnitten, die abweichende Querschnitte aufweisen, angepasst werden. Solche strukturierten Abschnitte können abschnittsweise unter Anpassung der Rollensysteme an den geänderten Bauteilquerschnitt direkt, ohne langwieriges Austauschen von Rollen, gebogen werden. Ferner kann damit der Anpressdruck der Rollen eingestellt werden, um einen reibschlüssigen Transport im Rollensystem A zu gewährleisten. Die Rollen des Rollensystems B werden dabei bevorzugt auf einen niedrigen Reibungskoeffizienten eingestellt, der das Gleiten des Bauteils entlang der bevorzugt tangential geführten Auflageflächen der Rollen zusätzlich begünstigt.In an advantageous embodiment, the roller systems enclosing the rod-shaped component have adjusting mechanisms. This makes it possible to machine pipes and profiles with different cross sections. For example, the roll systems can be be adjusted by each adjustable in their distance from the longitudinal axis rollers on components with asymmetrically profiled sections having different cross-sections. Such structured sections can be bent in sections, adjusting the roller systems to the changed component cross-section directly, without lengthy replacement of roles. Furthermore, so that the contact pressure of the rollers can be adjusted to ensure a frictional transport in the roller system A. The rollers of the roller system B are thereby preferably set to a low coefficient of friction, which additionally favors the sliding of the component along the preferably tangentially guided bearing surfaces of the rollers.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform sind die Rollen des Rollensystems B gleichfalls antreibbar. Der Antrieb des Bauteils erfolgt in einem Winkel α zur Längsachse des stabförmigen Bauteils. Über reibschlüssigen Kontakt in den Rollenauflageflächen kann durch erhöhten oder verringerten Vortrieb des Rollensystems B im Bereich der Umformzone zwischen den Rollensystemen eine zusätzliche Zug- oder Druckspannung überlagert werden.In a further advantageous embodiment, the rollers of the roller system B are likewise drivable. The drive of the component takes place at an angle α to the longitudinal axis of the rod-shaped component. About frictional contact in the roller bearing surfaces can be superimposed by increased or reduced propulsion of the roller system B in the forming zone between the roller systems an additional tensile or compressive stress.
Durch zusätzlich überlagerte Spannungen können Rückfederung und elastische Verformung bereits während des Biegens kompensiert werden. Die angestrebte Umformung kann so in nur einem Umformungsprozess ohne zeitaufwendige Nachbearbeitung erhalten werden. Insbesondere profilierte Bauteile können so formentreu unter Erhalt ihres Bauteilquerschnitts ohne Einknickungen gebogen werden. In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform ist das Rollensystem B in einer weiteren Ebene, welche rechtwinklig zur ersten Ebene ausgerichtet ist, um einen Drehwinkel ß verdrehbar. Der Drehwinkel ß wird bei dem Verfahren des Rollensystems so variiert, dass die Aüfiagefiäcricn der Rollen tangential zur Bauiθüübθi fläche geführt werden. Durch die zusätzliche Verdrehung kann der Umformzone eine Torsionsspannung zur vorbeschriebenen Kompensation überlagert werden.By additionally superposed stresses springback and elastic deformation can already be compensated during bending. The desired transformation can thus be obtained in only one forming process without time-consuming post-processing. In particular, profiled components can thus be faithfully bent while preserving their component cross-section without buckling. In a further advantageous embodiment, the roller system B in a further plane, which is aligned at right angles to the first plane, by a rotational angle ß rotatable. The rotation angle β is varied in the process of the roller system so that the Aufiagefiäcricn the rollers are guided tangentially to Bauiθüübθi surface. As a result of the additional rotation, a torsional stress for the above-described compensation can be superimposed on the deformation zone.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Rollensysteme A und/oder B jeweils um die Profillängsachse durch entsprechende Drehmechaniken drehbar. Dadurch kann während des Biegeprozesses die Biegeebene um die Profillängsachse verdreht werden, wodurch eine dritte Ebene beeinflusst werden kann und 3D- gekrümmte Bauteile erzeugt werden können. Bei ausreichender Drehbarkeit der Rollensysteme können somit alle möglichen Raumkurven erzeugt werden. Das heißt, in dieser Ausführung werden durch den Einsatz von nur zwei angetriebenen Achsen bereits Biegungen in allen drei Raumrichtungen möglich. Die erste Achse verfährt das Rollensystem am Ausgang der Maschinen und erzeugt somit die Biegung des Profils. Die zweite Achse ermöglicht durch die Verdrehung der Rollensysteme A und B den Wechsel der Biegeebenen und somit die Biegung von 3D-Konturen. Dies ist im Vergleich zu den Freiformern im Stand der Technik von Vorteil, welche mit vielen synchronisiert zu verfahrenden Achsen erheblich aufwendiger sind. Durch Verdrehung der Rollensysteme gegeneinander kann während des Umformens eine zusätzliche Torsionsspannung zur vorbeschriebenen Kompensation überlagert werden.In a further advantageous embodiment, the roller systems A and / or B are each rotatable about the profile longitudinal axis by corresponding rotary mechanisms. As a result, during the bending process, the bending plane can be rotated about the profile longitudinal axis, whereby a third plane can be influenced and 3D-curved components can be produced. With sufficient rotation of the roller systems thus all possible space curves can be generated. That is, in this embodiment, bends in all three spatial directions are already possible through the use of only two driven axles. The first axis moves the roller system at the exit of the machines and thus generates the bending of the profile. Due to the rotation of the roller systems A and B, the second axis makes it possible to change the bending planes and thus the bending of 3D contours. This is in comparison to the free-formers in the prior art of advantage, which are much more complicated with many synchronized to be traversed axes. By rotation of the roller systems against each other, an additional torsional stress can be superimposed for the above-described compensation during forming.
Vorteilhaft bei dieser Vorrichtung ist, dass im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Freiformbiegemaschinen das Profil bezüglich der Maschine immer nur in einer Ebene aus dem Rollensystem kommt. Für eine Vermessung des Profils während des Prozesses sind daher relativ einfache Systeme, welche nur 2 D-Koordinaten aufzeichnen, ausreichend. Falls die Lage des letzten Rollenpaares aufgenommen wird, in dem sichergestellt wird, dass das Profil tangential aus dem System läuft, ist sogar nur eine 1 D-Vermessung des austretenden Profils ausreichend, um die gesamte Kontur zu erfassen. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die ermittelten Daten in die Steuerungseinheit der Maschine zurückgeführt und erlauben so einen geregelten Prozess, der die Schwankungen im Biegeverhalten der Halbzeuge im Hinblick auf eine yefϊäüθrβ Kontur äusrθQθit. Däbθi ist 68 θrfiNuüMQöyθrπäß besonders vorteilhaft, wenn charakteristische Beziehungen zwischen den Einstellwerten der Maschinenachsen und dem Biegeergebnis in einer Datenbank abgelegt und vom Steuerprogramm beim Betrieb berücksichtigt werden. In der Dissertation von S. Chatti „Optimierung der Fertigungsgenauigkeit beim Profilbiegen", Dr. Ing. Dissertation Universität Dortmund, Shaker Verlag Aachen 1998 sind die entsprechenden Grundlagen für die Beziehungen zwischen den Einstellwerten der Maschinenachsen zur Regelung von Profilbiegeprozessen dargestellt.An advantage of this device is that, in contrast to the previously described free-form bending machines, the profile with respect to the machine always comes in only one plane from the roller system. For a measurement of the profile during the process therefore relatively simple systems that record only 2 D coordinates are sufficient. If the position of the last pair of rollers is taken to ensure that the profile is tangential to the system, even only a 1-D measurement of the exiting profile is sufficient to detect the entire contour. In a further advantageous embodiment, the determined data are fed back into the control unit of the machine and thus allow a controlled process which determines the fluctuations in the bending behavior of the semi-finished products with respect to a yefϊäüθrβ contour θrθQθit. D θ i ist besonders is particularly advantageous when characteristic relationships between the setting values of the machine axes and the bending result are stored in a database and taken into account by the control program during operation. In the dissertation of S. Chatti "Optimization of manufacturing accuracy in profile bending", Dr. Ing. Dissertation University of Dortmund, Shaker Verlag Aachen 1998, the corresponding foundations for the relationships between the setting values of the machine axes for controlling profile bending processes are shown.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird bei der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung in die Biegezone zwischen dem Rollensystem A und dem Rollensystem B ein Torsionsmoment eingebracht. Dadurch ist es z.B. möglich, durch eine Torsionsspannungsüberlagerung die Biegekräfte zu reduzieren oder bei unsymmetrischen Profilquerschnitten der ungewollten Torsion entgegenzuwirken. So kann insbesondere bei profilierten Bauteilen eine formentreue Umformung erreicht werden. Hierzu wird die Drehachse der Maschine um die Profillängsachse in unterschiedlichen Winkeln im Auslaufrollensystem und in den anderen Rollensystemen eingestellt. Dies kann, wie bei allen beweglichen Achsen der Maschine, durch eine manuelle oder eine NC-Steuerung der Antriebsachsen erfolgen, welche elektrischer oder hydraulischer Art sein kann.In a further advantageous embodiment, a torsional moment is introduced in the bending device according to the invention in the bending zone between the roller system A and the roller system B. Thereby it is e.g. possible to reduce the bending forces by a Torsionsspannungsüberlagerung or counteract the asymmetrical profile cross sections of the unwanted torsion. Thus, in particular with profiled components a form faithful forming can be achieved. For this purpose, the axis of rotation of the machine is set around the profile longitudinal axis at different angles in the outlet roller system and in the other roller systems. This can be done, as with all moving axes of the machine, by manual or NC control of the drive axles, which may be electrical or hydraulic.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird am hinteren Teil der Vorrichtung, an der das Profil als Halbzeug in den Prozess eingeführt wird, ein Dornsystem montiert, welches einen Dorn, z.B. in einer gliederdornartigen Ausführung, in der Umformzone des Prozesses hält und so das Auftreten von Querschnittsdeformationen, die z. B. bei Hohlprofilen auftreten können, vermindert.In a further advantageous embodiment, at the rear part of the device, at which the profile is introduced as a semi-finished product into the process, a mandrel system is mounted, which comprises a mandrel, e.g. holds in a mandrel-like design, in the forming zone of the process and so the occurrence of cross-sectional deformations z. B. may occur in hollow sections, reduced.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to several embodiments. Show it:
Figur 1 : Gesamtansicht der Vorrichtung mit einer Vergrößerung des Rollensystems B mit einem eingespannten Profii während der Biegung in einer Ebene Figur 2: Längsschnitt der Biegevorrichtung mit der Abgrenzung der Baugruppen der beiden Rollensysteme A und BFigure 1: Overall view of the device with an enlargement of the roller system B with a clamped Profii during bending in a plane Figure 2: Longitudinal section of the bending device with the delimitation of the assemblies of the two roller systems A and B.
Figur 3: Vorderansicht der Vorrichtung bei einer Biegung in einer Ebene.Figure 3: front view of the device at a bend in a plane.
Figur 4: Draufsicht der Vorrichtung bei einer Biegung in einer Ebene.Figure 4: Top view of the device in a bend in a plane.
Figur 5: Gesamtdarstellung der Biegevorrichtung bei Biegeebenenwechsel durchFigure 5: Overall view of the bending device at Biegeebenenwechsel by
Verdrehen der Rollensysteme A und B bei gleichzeitigem Wechsel der Biegerichtung.Turning the roller systems A and B while changing the bending direction.
Figur 6: Vorderansicht des Biegeebenenwechsels und Richtungswechsels.FIG. 6: Front view of the bending plane change and direction change.
Figur 7: Draufsicht auf eine Vorrichtung mit taktilem Kontursensor.FIG. 7: Top view of a device with a tactile contour sensor.
Figur 8: Prinzipieller Aufbau zur Regelung eines BiegeprozessesFIG. 8: Basic structure for controlling a bending process
Figur 9: Erfindungsgemäße Biegevorrichtung mit einer Schneidwerkzeugerweiterung für fliegendes AbtrennenFIG. 9 shows a bending device according to the invention with a cutting tool extension for flying separation
In Fig. 1 sieht man eine beispielhafte Ausgestaltung der Erfindung. Dort sind zum axialen Antrieb des Profils 2 drei profilierte Rollenpaare 1 hintereinander angeordnet worden. Diese Rollenpaare sind auf einem Gehäuse 4 angeordnet, in welches der entsprechende Antrieb aller Rollen und ein Mechanismus zur Justierung undIn Fig. 1 shows an exemplary embodiment of the invention. There, two profiled roller pairs 1 have been arranged one behind the other for the axial drive of the profile 2. These pairs of rollers are arranged on a housing 4, in which the corresponding drive of all roles and a mechanism for adjustment and
Anpressung der Rollenpaare integriert sind. An dem Gehäuse 4 sind der Ring 5 und derContact pressure of the pairs of rollers are integrated. On the housing 4, the ring 5 and the
Wellenstutzen 6 angebracht, welche in den Lagergehäusen 7 und 8 eine Drehung des kompletten Gehäuses ermöglichen. Diese Drehbewegung wird in dieser Ausgestaltung durch einen Hydraulikzylinder 9, der in diesem Fall eine Verdrehung von insgesamt 90Shaft 6 mounted, which allow in the bearing housings 7 and 8, a rotation of the entire housing. This rotational movement is in this embodiment by a hydraulic cylinder 9, which in this case a rotation of 90 total
Grad zulässt; denkbar ist hier aber auch ein Drehantrieb (elektrischer oder hydraulischer Art), der volle 360 Grad ermöglichen würde. Durch diese Drehbewegung und das voll umschlossene Profil kann das Profil während des Biegeprozesses um die Längsachse verdreht werden.Degree permits; but here is also a rotary drive (electrical or hydraulic type), which would enable a full 360 degrees. Through this rotation and the fully enclosed profile, the profile can be twisted around the longitudinal axis during the bending process.
Das Rollensystem 3, welches sich am Auslauf der Maschine befindet, ist matrizenartig ausgeführt und umschließt den Profilquerschnitt von vier Seiten mittels Biegerollen 3a, b, c, d. Dabei kann es zusätzlich bei Wechsel des Profiltyps radial auf den entsprechenden Profilquerschnitt eingestellt werden. Dieses System ist in dieserThe roller system 3, which is located at the outlet of the machine is executed like a die and encloses the profile cross-section of four sides by means of bending rollers 3a, b, c, d. It can also be adjusted radially when changing the profile type to the corresponding profile cross-section. This system is in this
Ausgestaltung ebenfalls in der Lage, die Drehung um die Längsachse des zu biegenden Profils mit auszuführen, und ist ebenfalls angetrieben. Dies ermöglicht in dieser Ausgestaltung zusätzlich zum Wechsel der Biegeebene das Einbringen einesEmbodiment also able to perform the rotation about the longitudinal axis of the profile to be bent with, and is also driven. This allows in this embodiment, in addition to the change of the bending plane, the introduction of a
Torsionsmomentes in den Prozess mit den oben genannten Vorteilen. Eine zusätzlicheTorsionsmomentes in the process with the above advantages. An additional
Drehachse senkrecht zu der Profillängsachse ist erforderlich, um die Tangentialität derThe axis of rotation perpendicular to the longitudinal axis of the profile is required to maintain the tangency of the
Rollenanordnung bei wechselnden Biegeradien zu gewährleisten. Die Ausbildung derTo ensure roll arrangement with changing bending radii. The training of
Biegeradien wird durch das Verfahren des Schlittens 10 auf der Linearachse 11 erzielt, welcher durch seine relative Position den Biegeradius erzeugt.Bend radius is achieved by the method of the carriage 10 on the linear axis 11, which generates the bending radius by its relative position.
In Fig. 2 sieht man eine Schnittzeichnung der beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung. Die Baugruppe mit den Transportrollen 1 wird dort mit A bezeichnet, die gesamte Baugruppe mit den Biegerollen 3a, 3b, 3c, 3d mit B.In Fig. 2 is a sectional view of the exemplary embodiment of the invention. The assembly with the transport rollers 1 is denoted by A there, the entire assembly with the bending rollers 3a, 3b, 3c, 3d with B.
In Fig. 3 ist eine Vorderansicht der Vorrichtung, in der auch der Schnittverlauf von Fig. 2 eingezeichnet ist, mit den Biegerollen 3a, 3b, 3c, 3d dargestellt. Fig. 4 zeigt eine Draufsicht des Systems, in der die Maschineneinstellung der Biegerollenbaugruppe zum Biegen einer Linksbiegung mit dem Radius R1 und dem Winkel α eingezeichnet ist.In Fig. 3 is a front view of the device, in which the sectional profile of Fig. 2 is shown, with the bending rollers 3a, 3b, 3c, 3d shown. Fig. 4 shows a plan view of the system, in which the machine setting of the bending roller assembly for bending a left bend with the radius R1 and the angle α is drawn.
In Fig. 5, 6 und 7 ist ein Wechsel der Biegeebene verdeutlicht. Durch die Verdrehung der Roüensystεrne A und B bzw. der Biegeroüen 3a, 3b, 3c, 3d und des Ringes 5 für die Rollenpaare 1 wird ein neuer Radius R2 in einer neuen Biegerichtung und Biegebene in dem dadurch ebenfalls um die Längsachse verdrehten Profil 2 gebogen. In Fig. 7 ist ferner am Ausgang der Rolle beispielhaft ein taktiler Kontursensor 12 angebracht, der mit einer Rolle die Biegungen mitverfolgt und das Profil während des Prozesses vermisst. Dadurch ist eine Korrektur der Einstellparameter der Maschinenachsen möglich, um zu der geforderten Biegekontur zu gelangen.In Fig. 5, 6 and 7, a change of the bending plane is illustrated. As a result of the rotation of the roller systems A and B or of the bending surfaces 3a, 3b, 3c, 3d and the ring 5 for the roller pairs 1, a new radius R2 is bent in a new bending direction and bending plane in the profile 2 likewise twisted about the longitudinal axis. In Fig. 7, a tactile contour sensor 12 is further attached by way of example at the exit of the roller, which tracks the bends with a roller and the profile during the process missing. This makes it possible to correct the setting parameters of the machine axes in order to arrive at the required bending contour.
In Erweiterung und Ergänzung der Autgabe, beliebige, stabförmige Bauteile zwei - oder drei dimensional zu biegen können auch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren profilspezifische Werkstoffeigenschaften ermittelt und die daraus gewonnenen Daten für eine genaue Prozesssimulation und eine verbesserte Prozessplanung eingesetzt werden. Dieses erfolgt vorteilhafter Weise dadurch, dass in den Rollenpaaren A und/oder B Sensoren für die Messung der beim Biegen und Verdrehen des Profils auftretenden Kräfte und Momente angeordnet sind. Daraus und gegebenenfalls in Verbindung mit den durch den vorher erwähnten Kontursensor ermittelten Daten können anhand üblicher Programme die für eine Prozesssimulation oder verbesserte Prozessplanung erforderlichen profilspezifischen Werkstoffdaten ermittelt werden. Als Beispiel für die Prozesssimulation mit üblichen Programmen ist auf folgende Veröffentlichung hinzuweisen: Dirksen, U.; Chatti, S.; Kleiner, M.: Closed-Ioop Control System for the Three-roll-bending Process Based on Methods of Computational Intelligence. In Proceedings of the 8th International Conference on Technology of Plasticity, 2005By expanding and supplementing the task of bending two-dimensional or three-dimensionally any rod-shaped components, profile-specific material properties can also be determined with the device and the method according to the invention and the data obtained can be used for accurate process simulation and improved process planning. This is done advantageously in that in the pairs of rollers A and / or B sensors for measuring the forces and moments occurring during bending and twisting of the profile are arranged. From this and optionally in conjunction with the data determined by the aforementioned contour sensor, the profile-specific material data required for process simulation or improved process planning can be determined by means of conventional programs. As an example for the process simulation with usual programs the following publication is to be pointed out: Dirksen, U .; Chatti, S .; Kleiner, M .: Closed-Ioop Control System for the Three-Roll-Bending Process Based on Methods of Computational Intelligence. In Proceedings of the 8th International Conference on Technology of Plasticity, 2005
Zur Verdeutlichung des Aufbaus eines Sensoriksystems ist in Fig. 8 ein Prozessplanungswerkzeug schematisch als Blockschaltbild dargestellt. Nachdem dasTo clarify the structure of a sensor system, a process planning tool is shown schematically in FIG. 8 as a block diagram. After that
Profil 2 das Rollensystem 3 verlässt, wird seine Biegekontur über den Kontursensor 12 erfasst und dabei der Biegeradius Rb über Leitung 12a in einen Prozessrechner 13 eingegeben. Ferner wird der am Schlitten (10) angeordnete Biegemoment-Geber 14 zurProfile 2 leaves the roller system 3, its bending contour is detected via the contour sensor 12 while the bending radius R b via line 12 a in a process computer 13 is entered. Further, on the carriage (10) arranged bending moment encoder 14 is the
Bestimmung des Biegemomentes Mb mit dem Prozessrechner 13 verbunden. Zusammen mit dem aus einem Torsionsmoment-Geber 15 erhaltenen TorsionsmomentDetermining the bending moment M b connected to the process computer 13. Together with the torque obtained from a torsional moment 15
Mt werden im Prozessrechner 13 die Prozessdaten für eine genaue ProzesssimulationIn the process computer 13, M t becomes the process data for an accurate process simulation
13a und eine verbesserte Prozessplanung genutzt. Man kann daher die gesamte13a and improved process planning. One can therefore the whole
Vorrichtung als Prozessplanungswerkzeug bezeichnen, mit dessen Hilfe zwei- oder dreidimensionale Biegungen prozess-technisch optimiert werden können.Designate a device as a process planning tool with the help of which two- or three-dimensional bends can be optimized in terms of process technology.
Eine zusätzliche Erweiterung und Verbesserung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Verwendung eines speziellen Schneidwerkzeuges für fliegendes Abtrennen ermöglicht. Diese ergänzende Vorrichtung ist insbesondere für Anwendungen sinnvoll, bei denen sehr lange Halbzeuge (im Beispiel Profil 2) verwendet bzw. von Coil gefertigte Profile verarbeitet werden.An additional extension and improvement of the device according to the invention is achieved by the use of a special cutting tool for flying Disconnect allows. This additional device is particularly useful for applications in which very long semi-finished products (profile 2 in the example) used or manufactured by coil profiles are processed.
Figur 9 zeigt ein derartiges Schneidwerkzeug für fliegendes Abtrennen, das am Ende der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich der Biegerollen 3a, b, c, d des Rollensystems 3 installiert ist. Somit kann nach der Fertigung eines Biegeteiles bzw. des gebogenen Profilsystems 2 der Strang bzw. eine bestimmte Profillänge abgetrennt und damit ein in allen Dimensionen konturgerecht geformtes Biegeteil zur Verfügung gestellt werden.Figure 9 shows such a cutting tool for flying separation, which is installed at the end of the device according to the invention in the region of the bending rollers 3a, b, c, d of the roller system 3. Thus, after the production of a bent part or of the curved profile system 2, the strand or a certain profile length can be separated and thus a bending part which is contoured in all dimensions can be made available.
Selbstverständlich ist das in Figur 9 dargestellte Schneidwerkzeug für fliegendes Abtrennen als eine beispielhaftgebende Lösung anzusehen. Die Bewegung des ausfahrbaren Schneidmessers 16 wird über einen Schneidhydraulikzylinder 17 eingeleitet. Das Schneidwerkzeug kann jedoch nicht nur in Form eines Scherschnittes realisiert werden, sondern auch in Form eines Schnittwerkzeuges mit drehender Werkzeugbewegung, mit Wirkung von mehreren Seiten oder durch einen spanenden oder thermischen Schneidprozess erfolgen. Vorteilhaft ist, dass die Ausrichtung des Schnittwerkzeuges immer tangential zur Profilkontur mitgeführt wird. Auch ist die feste Installation am Ende der Biegevorrichtung sinnvoll, da diese ohne aufwendige mitführende Vorrichtungen ein fliegendes Abschneiden während des Prozesses ermöglicht. Of course, the flying-off cutting tool illustrated in FIG. 9 is to be regarded as an exemplary solution. The movement of the extendable cutting blade 16 is initiated via a cutting hydraulic cylinder 17. However, the cutting tool can not only be realized in the form of a shear cut, but also in the form of a cutting tool with rotating tool movement, with effect of several sides or by a cutting or thermal cutting process. It is advantageous that the orientation of the cutting tool is always carried tangentially to the profile contour. Also, the fixed installation at the end of the bending device makes sense, since it allows a flying cut during the process without consuming entraining devices.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Rollenpaar1 pair of rolls
2 Profilsystem2 profile system
3 Rollensystem 3a, 3b, 3c, 3d Biegerollen3 roller system 3a, 3b, 3c, 3d bending rollers
4 Gehäuse4 housing
5 Ring5 ring
6 Wellenstutzen6 shafts
7 Lagergehäuse7 bearing housing
8 Lagergehäuse8 bearing housing
9 Hydraulikzylinder9 hydraulic cylinders
10 Schlitten10 sleds
11 Linearachse11 Linear axis
12 Kontursensor12 contour sensor
13 Prozessrechner13 process computers
14 Biegemomentgeber14 Bending moment encoder
15 Torsionsmomentgeber15 torsional momentum sensor
16 Schnittmesser16 cutting blades
17 Schneidzylinder 17 cutting cylinder

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren für das ebene und räumliche Biegen von stabförmigen, eine Längsachse aufweisenden Bauteilen, wie Rohre und Profile, mit zwei entlang der Längsachse hintereinander angeordneten Rollensystemen A und B, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil von dem Rollensystem A angetrieben und in das Rollensystem B eingeführt wird und durch eine Bewegung des Rollensystems B in Querrichtung zur Längsachse das stabförmige Bauteil gebogen wird.1. A method for the planar and spatial bending of rod-shaped, having a longitudinal axis components such as tubes and profiles, with two along the longitudinal axis successively arranged roller systems A and B, characterized in that the component driven by the roller system A and in the roller system B. is introduced and by a movement of the roller system B in the transverse direction to the longitudinal axis, the rod-shaped member is bent.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Rollensystem A aus paarweise gegenüberliegenden, getrennt in Bezug auf den Abstand zur Längsachse einstellbaren und antreibbaren Rollen besteht und die Rollen des Rollensystems A das Bauteil in mindestens einer Querschnittsebene teilweise oder voll umschließen, wobei während des kontinuierlichen Vorschubs die Bauteile über das Rollensystem A um die Längsachse in einer ersten Ebene E1 verdreht werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the roller system A from pairs opposite, separated with respect to the distance to the longitudinal axis adjustable and driven rollers and the rollers of the roller system A partially or fully enclose the component in at least one cross-sectional plane, wherein during the continuous feed the components are rotated about the roller system A about the longitudinal axis in a first plane E1.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil über das Rollensystem B mit gegenüberliegend aufliegenden3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the component via the roller system B with opposite lying
Rollenandrückflächen geführt wird, wobei durch Querverschiebung des Rollensystems B in Bezug auf die Längsachse und gleichzeitige Verdrehung um eine senkrecht zur Längsachse stehende Mittelachse des Rollensystems B eine Biegung der Bauteile mit kontrollierter Biegekontur erfolgt.Rollenandrückflächen is guided, wherein by transverse displacement of the roller system B with respect to the longitudinal axis and simultaneous rotation about a central axis perpendicular to the longitudinal axis of the roller system B, a bending of the components takes place with controlled bending contour.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenandrückflächen des Rollensystems B bei wechselnden Biegeradien jeweils tangential zur Bauteiloberfläche eingestellt werden.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Rollenandrückflächen the roller system B are set at changing bending radii each tangent to the component surface.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen der Rollensysteme A und B senkrecht zur Längsachse der Bauteile anpressbar sind, wobei die Anpresskraft so eingestellt wird, dass ein reibschlüssiger5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the rollers of the roller systems A and B perpendicular to the longitudinal axis of the components can be pressed, wherein the contact pressure is adjusted so that a frictional
Kontakt definiert eingestellt wird.Contact defined is set.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollensystem B drehbar in Bezug auf die Bauteillängsachse ausgebildet ist und gleichzeitig in Bezug auf das Rollensystem A in zwei weiteren Raumachsen relativ verschoben wird, wobei das Bauteil senkrecht zu der durch das Rollensystem B definierten Ebene mit konstanter Geschwindigkeit herausgeführt wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the roller system B is rotatably formed with respect to the longitudinal axis of the component and is simultaneously moved relative to the roller system A in two other spatial axes relatively, wherein the component perpendicular to the through the roller system B. defined level is led out at a constant speed.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Biegezonen der Rollensysteme A und B zur Kompensation der7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the bending zones of the roller systems A and B for the compensation of
Rückfederung kontrolliert Torsionsmomente überlagert werden.Springback controlled torsional moments are superimposed.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollensystem A einen Vortrieb in Längsrichtung und Rollensystem B einen Antrieb des Bauteils in einem Winkel α zur Längsachse der stabförmigen Bauteile ermöglicht.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the roller system A allows propulsion in the longitudinal direction and roller system B to drive the component at an angle α to the longitudinal axis of the rod-shaped components.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des kontinuierlichen Vorschubs das Rollensystem B in mindestens einer weiteren Ebene, die rechtwinklig zur ersten Ebene ausgerichtet ist, verdreht wird, wobei ein Drehwinkel ß während des Biegeprozesses durch Verfahren des Rollensystems B so variiert wird, dass die Rollen tangential zur Bauteiloberfläche angepresst werden.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that during the continuous feed, the roller system B in at least one further plane which is aligned at right angles to the first plane is rotated, wherein a rotation angle ß during the bending process by moving the roller system B so is varied, that the rollers are pressed tangentially to the component surface.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel der Biegeebenen durch eine Querverschiebung und gleichzeitige Verdrehung der Rollensysteme A und B zueinander um die jeweilige Längsachse erfolgt.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a change of the bending planes takes place by a transverse displacement and simultaneous rotation of the roller systems A and B to each other about the respective longitudinal axis.
11.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Kontursensor die Biegung des Bauteils am Ausgang des Rollensystems B abgetastet und bei einer Abweichung von der Sollkontur die Einstellparameter α, ß und die Querverschiebung der Rollenpaare A1 B so verändert werden, dass eine Kompensation der über den Kontursensor gemessenen Abweichung eintritt.11.Verfahren according to any one of the preceding claims, characterized in that scanned via a contour sensor, the bending of the component at the output of the roller system B and at a deviation from the nominal contour of the Setting parameters α, ß and the transverse displacement of the roller pairs A 1 B are changed so that a compensation of the deviation measured via the contour sensor occurs.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Rollenpaaren A und/oder B die während der Biegung auftretenden12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the pairs of rollers A and / or B occurring during the bending
Kräfte und Momente selbständig gemessen und daraus profilspezifischeForces and moments independently measured and from this profile-specific
Werkstoffeigenschaften ermittelt werden, die für eine genaue Prozesssimulation und eine verbesserte Prozessplanung eingesetzt werden.Material properties that are used for accurate process simulation and process planning.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Kontursensor erhaltenen Daten gespeichert und gemeinsam mit den an den Rollenpaaren A und/oder B gemessenen Kräften und Momenten zur Prozesssimulation und Prozessplanung verarbeitet werden.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the data obtained from the contour sensor are stored and processed together with the forces and moments measured on the roller pairs A and / or B for process simulation and process planning.
14. Verfahren für das ebene und räumliche Biegen von stabförmigen, eine Längsachse aufweisende Bauteilen, wie Rohre und Profile, mit zwei entlang der Längsachse hintereinander angeordneten Rollensystemen A und B nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Rollensystem A einen Vortrieb in Längsrichtung aufbringt und Rollensystem B eine Bewegung in Querrichtung zur Längsachse der stabförmigen Bauteile ausführt, dass während des kontinuierlichen Vorschubs der Bauteile entlang der Längsachse über das Rollensystem A ein Biegen in einer ersten Ebene durch relative Positionierung der Rollensysteme A und B zueinander in der ersten Ebene eingestellt wird und dass ein Biegen oder Tordieren in mindestens einer weiteren Ebene durch14. A method for the planar and spatial bending of rod-shaped, having a longitudinal axis components, such as tubes and profiles, with two along the longitudinal axis successively arranged roller systems A and B according to one of the preceding claims, characterized in that roller system A applies a propulsion in the longitudinal direction and roller system B performs a movement in the transverse direction to the longitudinal axis of the rod-shaped components, that during the continuous advancement of the components along the longitudinal axis via the roller system A, a bending in a first plane by relative positioning of the roller systems A and B to each other in the first plane is adjusted and that a bending or twisting in at least one more level through
Verdrehen der Rollensysteme A und B relativ zueinander und um die jeweilige Position der Längs- oder Querachse im Bauteil eingestellt wird.Turning the roller systems A and B relative to each other and is adjusted by the respective position of the longitudinal or transverse axis in the component.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur eines gebogenen Bauteils durch mindestens einen Sensor aufgenommen wird, in Daten umgewandelt wird und die Daten an eine Steuereinheit mit Korrekturprogramm für die Maschineneinstellung geleitet werden. 15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the contour of a bent component is received by at least one sensor, is converted into data and the data is passed to a control unit with correction program for the machine setting.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile im Rollensystem A reibschlüssig von den Rollen angetrieben und geführt werden.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the components in the roller system A are frictionally driven and guided by the rollers.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile im Rollensystem B über gegenüberliegend angeordnete17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the components in the roller system B arranged over opposite
Rollenauflageflächen angetrieben werden.Roller bearing surfaces are driven.
18. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile während des Biegens abschnittsweise einer kontrollierten Zug- oder Druckspannung unterworfen werden.18. The method according to the preceding claim, characterized in that the components are subjected during bending sections of a controlled tensile or compressive stress.
19. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Bauteile zusätzlich zur Biegespannung eine kontrollierte Torsionsspannung überlagert wird.19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a controlled torsional stress is superimposed on the components in addition to the bending stress.
20. Stabförmige und gebogene Bauteile hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Form von Rohren oder Profilen für die Einbindung in räumlichen Strukturen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile in tordierten Bereichen formentreu ausgebildet sind.20. Rod-shaped and curved components produced according to one of the preceding claims in the form of tubes or profiles for integration in spatial structures, characterized in that the components are formed loyal in twisted areas.
21. Bauteile nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Bauteil einstellbare Querschnittsbereiche aufweist, wobei die Querschnitte im Biegebereich konstante Konturdaten aufweisen.21. Components according to the preceding claim, characterized in that each component has adjustable cross-sectional areas, wherein the cross-sections have constant contour data in the bending area.
22. Vorrichtung für das ebene und räumliche Biegen von stabförmigen, eine Längsachse aufweisenden, Bauteilen wie Rohre und Profile mit zwei Rollensystemen A und B, dadurch gekennzeichnet, dass Vorschub entlang der Längsachse über das Rollensystem A aufbringbar ist, das die Rollensysteme A1 B in mindestens einer ersten Ebene E1 relativ zueinander verfahrbar angeordnet sind und dass mindestens eines der Rollensysteme A, B um die Längsachse verdrehbar ist. 22. Device for the planar and spatial bending of rod-shaped, having a longitudinal axis, components such as tubes and profiles with two roller systems A and B, characterized in that feed along the longitudinal axis via the roller system A can be applied, the roller systems A 1 B in at least a first plane E1 are arranged to be movable relative to each other and that at least one of the roller systems A, B is rotatable about the longitudinal axis.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass in den Rollensystemen A und/oder B Sensoren für die beim Biegen und Verdrehen des Profils auftretenden Kräfte und Momente angeordnet sind.23. The apparatus of claim 21 or 22, characterized in that arranged in the roller systems A and / or B sensors for the forces and moments occurring during bending and twisting of the profile.
24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang des Rollensystems B ein Kontursensor für die24. Device according to one of the preceding claims 21 to 23, characterized in that at the output of the roller system B, a contour sensor for
Abtastung der Biegung des Bauteils angeordnet ist.Scanning the bending of the component is arranged.
25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren über einen Prozessrechner miteinander verbunden sind zur Ermittlung der profilspezifischen Werkstoffeigenschaften und zur genauen Prozesssimulation und verbesserten Prozessplanung.25. Device according to one of the preceding claims 21 to 24, characterized in that the sensors are connected to one another via a process computer for determining the profile-specific material properties and for accurate process simulation and improved process planning.
26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollensysteme unabhängig voneinander auf mehreren Achsen im Raum oder auf mindestens einer Ebene beweglich sind.26. Device according to one of the preceding claims 21 to 25, characterized in that the roller systems are independently movable on several axes in the room or on at least one plane.
27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkel der Antriebsachen der Rollensysteme A und B einzeln einstellbar sind.27. Device according to one of the preceding claims 21 to 26, characterized in that the rotation angle of the drive means of the roller systems A and B are individually adjustable.
28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass Antriebsachsen manuell oder NC-gesteuert auf elektrische oder hydraulische Art einstellbar sind.28. Device according to one of the preceding claims 21 to 27, characterized in that drive axles are manually or NC-controlled in an electric or hydraulic manner adjustable.
29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Führungsweg des stabförmigen Bauteils direkt hinter der letzten Rollenanordnung in einer raumfesten Ebene ausgerichtet endet.29. Device according to one of the preceding claims 21 to 28, characterized in that the ends a guide path of the rod-shaped component directly behind the last roller assembly in a space-fixed plane.
30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenvorrichtungen einen Mechanismus aufweisen, mit dem die Rollenposition auf wechselnde Bauteilquerschnitte einstellbar ist. 30. Device according to one of the preceding claims 21 to 29, characterized in that the roller devices have a mechanism with which the roller position is adjustable to changing component cross-sections.
31. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne oder alle Rollen profiliert sind.31. Device according to one of the preceding claims 21 to 30, characterized in that individual or all rollers are profiled.
32. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 21 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass einzelne oder alle Rollen eine reibungsoptimierte Beschichtung aufweisen.32. Device according to one of the preceding claims 21 to 31, characterized in that individual or all rollers have a friction-optimized coating.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einem Polymer, vorzugsweise aus einem Elastomer, besteht.33. Apparatus according to claim 32, characterized in that the coating consists of a polymer, preferably of an elastomer.
34. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 21 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung am hinteren Teil ein Dornsystem zur Verminderung von Querschnittsdeformationen aufweist. 34. Device according to one of the preceding claims 21 to 33, characterized in that the device has at the rear part of a mandrel system for reducing cross-sectional deformations.
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