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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorschieben und Biegen von Profilen aus Metall, insbesondere aus Aluminium.
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Bei der Lehre der Erfindung geht es um die Herstellung von Profilen aus Metall für den Einsatz im Karosseriebau für Fahrzeuge. Derartige Profile aus Metall finden sich an vielen Stellen in Karosserien. Sie werden hier am Beispiel einer Kraftfahrzeugkarosserie erläutert, ohne dass dies einschränkend zu verstehen ist. Auch Profile für andere Einsatzorte sind Gegenstand der Lehre der Erfindung.
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Weiter wird ein solches Profil aus Metall speziell an dem Beispiel eines Aufprallquerträgers für eine Kraftfahrzeugkarosserie erläutert. Solche Aufprallquerträger sind beispielsweise Stoßfängerquerträger, Seitenschweller, Instrumententafelträger, Schachtleisten o. dgl. (siehe die
EP 1 914 096 A1 mit weiteren dortigen Literaturangaben).
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Ein bekannter Aufprallquerträger (
EP 1 914 096 A1 ) hat die Form eines langgestreckten, durchlaufenden, leicht gebogenen Hohlprofils. Dieser Aufprallquerträger wird so hergestellt, dass zwei Teilprofile als Rollprofile oder als Stanzteile aus Metall-Flachbandmaterial hergestellt und dann zu dem fertigen Hohlprofil zusammengebaut und verschweißt werden.
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Generell ist es seit längerem bekannt, dass man im Rollformverfahren Profile aus Metall, insbesondere auch kastenförmige Profile, aus Metall-Flachbandmaterial mit einer über die Länge nicht gleichförmigen Krümmung in einer entsprechenden Rollformvorrichtung herstellen kann (
EP 2 050 520 A2 ,
WO 2006/138179 A2 ,
WO 2009/126677 A2 ).
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Das Ausgangsmaterial für die Herstellung eines Profils aus Metall, das am Ende eine Krümmung, insbesondere eine über die Länge nicht gleichförmige Krümmung haben soll, kann bereits ein fertiges, auf eine bestimmte Länge abgelängtes Profil sein. Grundsätzlich ist es auch möglich, das Profil aus Metall aus Flachbandmaterial im Durchlauf herzustellen und erst am Schluss das fertig gekrümmte Profil auf die gewünschte Länge abzulängen.
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Eine bekannte Vorrichtung zum Vorschieben und Biegen von Profilen aus Metall (
WO 2009/126677 A2 ) befasst sich mit Profilen aus Stahl, insbesondere aus hochfestem Stahl. Es handelt sich hier um ein Rollformverfahren, bei dem ein Stahl-Flachbandmaterial auf einer Rolle bevorratet ist. Von der Vorratsrolle wird das Flachbandmaterial mittels eines Abwicklers abgewickelt und durch eine Richtvorrichtung geführt, um gerade ausgerichtet zu werden. Anschließend läuft das Flachbandmaterial in eine Rollformvorrichtung, die mit einer Mehrzahl von in Durchlaufrichtung hintereinander angeordneten Rollensätzen das Flachbandmaterial in die gewünschte Querschnittsform verformt (also beispielsweise in eine Kastenform, in eine C-Form, in eine D-Form, in eine B-Form, in eine L-Form etc.). Gelegentlich schließt sich an die Rollformvorrichtung noch eine Schweißstation an, in der das im Rollformver fahren hergestellte Profil längsnahtverschweißt wird.
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Um dem Profil die gewünschte Krümmung zu geben, schließt sich an die Rollformvorrichtung eine Biegestation an. Die Biegestation hat ein bewegliches Biegewerkzeug mit entsprechenden Biegerollen. Durch die motorische Verstellung des Biegewerkzeuges in den gewünschten Richtungen (aufwärts/abwärts, seitlich, Drehung) kann man im Extremfall das Profil in unterschiedliche Richtungen mit unterschiedlichen Krümmungen biegen. Gleichzeitig wird das Profil natürlich entsprechend verformt, so dass hohe Gegenkräfte abgefangen werden müssen. Deswegen hat das Biegewerkzeug mit entsprechenden Biegerollen unmittelbar davor ein Vorschubwerkzeug, das das Profil in seiner Ausgangsstellung relativ zum Biegewerkzeug fixiert und durch das hindurch das Profil z. B. mittels einer Vorschubstange vorgeschoben wird. Sind die Formwerkzeuge des Vorschubwerkzeugs Rollen, so können diese auch eigenständig angetrieben werden. Dann ist das Vorschubwerkzeug. nicht nur fixierendes Widerlager für die Formwerkzeuge des Biegewerkzeugs, sondern auch aktives Vorschubaggregat für das Profil.
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Generell gibt es Biegestationen auch mit Biegewerkzeugen in Form von Biegebacken aus extrem druckfestem Metall mit entsprechenden Gleiteigenschaften und aus anderen verschleißfesten, gut gleitfähigen Materialien wie beispielsweise Keramik. In der Freiform-Biegetechnik sind solche Gleitstücke/Biegebacken gelegentlich im Einsatz. Als Metall wird für solche Gleitstücke/Biegebacken häufig ein Werkstoff (Legierung) aus Kupfer, Aluminium und Eisen verwendet, der unter der Bezeichnung AMPCO 18 im Handel ist. Von anderen Anbietern gibt es ähnliche Werkstoffe.
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Die Erfindung bezieht sich also insbesondere bei Biegewerkzeugen nicht nur auf Werkzeuge mit profilierten Rollen, sondern auch auf solche mit Gleitstücken oder Biegebacken. Insgesamt bezieht sich daher die Lehre der Erfindung generell auf Formwerkzeuge.
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Das aus der Biegestation kommende Profil wird am Ende mittels einer Schneidvorrichtung auf die gewünschte Länge abgeschnitten.
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Bei der zuvor erläuterten, bekannten Vorrichtung zum Vorschieben und Biegen von Profilen aus Stahl erfolgt die Herstellung der grundsätzlichen Querschnittsform des Profils in der Rollformvorrichtung selbst mit entsprechend enger Toleranz.
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Anders ist es, wenn man vorgefertigte, auf eine gewünschte Länge bereits abgelängte Profile aus Metall hat, die dann im entsprechenden Verfahren vorgeschoben und/oder gebogen werden sollen. Hier kommt es auf die Toleranzen in der Fertigung des Vorlieferanten an.
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Toleranzen sind bei der Herstellung von Profilen aus Stahl insgesamt ein geringeres Problem als bei der Herstellung von Profilen aus Leichtmetall. Dies gilt insbesondere bei der Herstellung von Profilen aus Aluminium.
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Bei der Herstellung von Profilen aus Aluminium kann man genau so verfahren, wie oben zu der
WO 2009/126677 A2 für Stahl erläutert worden ist. Hier erfolgt die Herstellung auch durch den Verarbeiter selbst.
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Aluminium-Profile lassen sich aber außer im Rollformverfahren auch im Strangpressverfahren herstellen. Bei im Strangpressverfahren hergestellten Profilen aus Aluminium sind die Toleranzen deutlich größer als bei Profilen aus Stahl.
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Auch hier gilt wieder, dass das Problem der Toleranzen des Ausgangsmaterials vor der Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens ein besonderes Problem darstellen, wenn nicht der Hersteller selbst, sondern ein Vorlieferant bereits vorbereitete, abgelängte Profile liefert. Kommen diese beispielsweise aus unterschiedlichen Nester eines Strangpresswerkzeuges oder aus unterschiedlichen Strangpresswerkzeugen, so ist die Streuung der Querschnittsmaße ganz erheblich.
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In der Praxis hat es sich gezeigt, dass man bei im Strangpressverfahren hergestellten Aluminium-Profilen beispielsweise von Toleranzen von +/–0,3 mm bei den Querschnittsmaßen ausgehen muss. Das führt zu fertiggebogenen Profilen aus Aluminium, deren Toleranzen im Bereich +/–0,7 mm und typischerweise erheblich darüber liegt. Für viele Anwendungsfälle ist das unakzeptabel.
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Man versucht, bei Vorrichtungen der in Rede stehenden Art die Formwerkzeuge genau auf die Maße des zu transportierenden und zu biegenden Profils einzustellen. Dazu dienen bisher meist mechanische Einstellschrauben, die zumindest eine der beiden Formwerkzeuge im Rahmen relativ zum anderen Formwerkzeug auf das gewünschte Spaltmaß einstellen. Im Betrieb ist eine Umstellung möglich, wenn man die Vorrichtung anhält und das Verfahren für eine Weile unterbricht.
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Ausgangspunkt für die Lehre der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Vorschieben und Biegen von Profilen aus Metall (
DE 102 14 275 A1 ), bei der ein zu biegendes Profil auf einer Rollenbahn liegt und auf dieser mittels eines Schubschlittens in eine Vorschub- und Biegestation eingeschoben wird. Die Biegevorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem schubschlittenseitigen Stützrollenpaar, einem in Biegerichtung davor angeordneten Walzrollenpaar und einer davor angeordneten Biegerolle. Die Rollenpaare können paarweise vorhanden sein, aber auch mehrfach vorhanden sein. Sie können auch am Umfang sternförmig um das zu biegende Profil angeordnet sein.
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Bei der bekannten Vorrichtung sind zwei Vorschubwerkzeuge vorgesehen in Form des Stützrollenpaars und des Walzrollenpaars. Jedem der beiden Vorschubwerkzeug ist ein motorischer Stellantrieb zugeordnet, mit dem das Spaltmaß zwischen den Rollen der Rollenpaare eingestellt werden kann. Dadurch ergibt sich eine exakte Führung und ein toleranzfreies Widerlager für das Profil im Vorschubwerkzeug.
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Bei der zuvor beschriebenen Vorrichtung handelt es sich bei dem Biegewerkzeug um eine Drehscheibe, durch die hindurch das zu biegende Profil geführt wird. Mindestens von einer Seite setzt auf das zu biegende Profil eine Biegerolle auf, die in einer Halterung drehbar gelagert ist. Die Halterung ist fest an der Drehscheibe befestigt.
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Bei der bekannten Vorrichtung ist mittels des motorisch verstellbaren zweiten Formwerkzeugs des jeweiligen Vorschubwerkzeugs die Arbeitsposition der Formwerkzeuge so verstellbar, dass sie auf das jeweils konkret vorliegende Profil abgestellt werden kann, ohne die Vorrichtung längere Zeit anzuhalten und umzubauen. Das Biegewerkzeug arbeitet mit frei laufenden Biegerollen als Formwerkzeuge.
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Der Lehre liegt das Problem zugrunde, die bekannte Vorrichtung zum Vorschieben und Biegen von Profilen aus Metall, insbesondere aus Leichtmetall, ganz insbesondere aus Aluminium, hinsichtlich der am fertigen Profil erreichbaren Toleranzen weiter zu optimieren.
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Die zuvor aufgezeigte Problemstellung ist bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist das dem mindestens einem Vorschubwerkzeug nachgeordnete mindestens eine Biegewerkzeug genauso ausgestaltet wie das Vorschubwerkzeug. Auch das Biegewerkzeug hat mindestens ein entsprechend anstellbares Formwerkzeug. Dadurch ist im Biegewerkzeug eine ähnlich geringe Toleranz realisierbar, die bereits im Vorschubwerkzeug realisiert worden ist.
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Dadurch ist die letztendlich gegebene Streuung der Teile nochmals wesentlich geringer.
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Für die vorliegende Erfindung gilt, dass sie bei Vorschubwerkzeugen und Biegewerkzeugen auf profilierte Rollen als Formwerkzeuge ausgerichtet ist. Grundsätzlich kann die Lehre der Erfindung aber auch bei Formwerkzeugen in Form von Gleitstücken oder Biegebacken eingesetzt werden. Insbesondere gilt dies für entsprechende Biegewerkzeuge.
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Grundsätzlich gilt ferner, dass die Lehre der Erfindung für mindestens zwei einander gegenüberstehende Formwerkzeuge anzuwenden ist. Regelmäßig wird ein entsprechendes Vorschubwerkzeug und ein entsprechendes Biegewerkzeug aber mehrere Paare von solchen Formwerkzeugen, insbesondere profilierten Rollen, aufweisen, die in entsprechender Weise zum Teil motorisch verstellbar sind.
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Erfindungsgemäß kann eine Vorsortierung der Ausgangsprofile nach ihren konkreten Abmessungen entfallen. In der Vorrichtung kann die Anstellung bei Anlaufen jedes Profils in kürzester Frist ablaufen und eine Kalibrierung des Werkzeugs auf das jeweils vorliegende Profil gewährleisten. Die Toleranzen der am Ende vorliegenden Profile aus Metall sind wesentlich geringer und liegen in Toleranzfeldern, die von den Abnehmern ohne weiteres auch für komplizierte und anspruchsvolle Einsatzfälle akzeptiert werden.
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Besonders bevorzugt ist eine Anstellung an das Profil, die durch einen bestimmten Anstelldruck begrenzt ist. Dieser Anstelldruck wird während des Biegevorganges beibehalten.
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Die Haltekräfte der motorischen Antriebsvorrichtung für das zweite Formwerkzeug können dadurch auf ein geringes Maß reduziert werden, dass man das zweite Formwerkzeug so an das Profil anstellt, dass die Haltekraft in der Arbeitsposition im Wesentlichen an einem statischen Wiederlager des Rahmens abgefangen wird. Die Verstellung des zweiten Formwerkzeugs erfolgt also gewissermaßen in einem Winkel zu dem Profil, so dass die wesentliche Haltekraft in den Rahmen abgeleitet wird.
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Letzteres lässt sich ganz besonders günstig durch eine Exzenterverstellung des zweiten Formwerkzeugs realisieren.
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Generell ist das erfindungsgemäße Verfahren auch anwendbar, wenn auch das erste Formwerkzeug wie das zweite Formwerkzeug im Rahmen um ein geringes Maß verstellbar ist. Die Verstellbewegung ist dann zangenartig von beiden Formwerkzeugen ausgehend.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
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1 in einer schematischen Seitenansicht den grundsätzlichen Aufbau einer Vorschub- und Biegevorrichtung für Profile aus Metall,
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2 in perspektivischer Ansicht ein Vorschubwerkzeug einer Vorrichtung gemäß 1,
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3 das Vorschubwerkzeug aus 2 in einer stirnseitigen Ansicht,
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4 das Vorschubwerkzeug aus 3 in einem Schnitt entlang der Linie IV-IV in 3,
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5 in einer perspektivischen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines Biegewerkzeugs gemäß der Erfindung,
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6 in einer perspektivischen Ansicht ein zweites Ausführungsbeispiel eines Biegewerkzeugs gemäß der Erfindung,
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7 das Biegewerkzeug aus 6 in einer Ansicht von oben,
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8 einen Schnitt durch das Biegewerkzeug aus 7 entlang der Linie VIII-VIII,
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9 einen der 8 entsprechenden Schnitt, um 90° gedreht.
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Gegenstand der Erfindung ist das Vorschieben und Biegen von Profilen aus Metall. Das sind insbesondere Profile aus Stahl, ganz besonders aber Profile aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium.
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Wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert worden ist, kommen insbesondere Strangpressprofile aus Aluminium vom Hersteller mit Maßtoleranzen von z. B. +/–0,3 mm im Querschnitt. Das bedeutet am fertig gebogenen Profil, insbesondere wenn es in Freiformbiegetechnik hergestellt worden ist, ein Toleranzfeld von min. +/–0,7 mm.
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Im Ergebnis ist es, wie bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung dargestellt worden ist, bislang nur mit hohem Sortieraufwand oder erheblichem Aufwand bei der Programmierung der CNC-Steuerung des Biegewerkzeugs möglich gewesen, entsprechende Profile insbesondere aus Aluminium mit den gewünschten geringen Toleranzen herzustellen.
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Üblicherweise werden also häufiger maßhaltige Profile aus Stahl eingesetzt, bei denen die ursprünglichen Toleranzen geringer sind, so dass auch die Toleranzfelder der fertigen, gebogenen Profile entsprechend geringer sind.
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Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung geht es um das Vorschieben und Biegen von Profilen 1 aus Metall, insbesondere aus Aluminium, die entweder von einem Lieferanten als Strangpressprofil bestimmter Länge oder in unterschiedlichen Längen bereitgestellt worden sind. Im Vorliegenden geht es ganz besonders um einen Sachverhalt, bei dem die Ausgangstoleranzen des gelieferten Strangpressprofils, insbesondere wenn es von unterschiedlichen Herstellern und/oder aus unterschiedlichen Werkzeugen (Extrusionswerkzeugen) stammt, besonders groß sind.
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Grundsätzlich ist es auch möglich, das Profil 1 aus Metall, insbesondere aus Aluminium, in der Vorrichtung selbst im Rahmen eines Rollformverfahrens aus Flachbandmaterial herzustellen. Auch in dieser Kombination bietet die Lehre der Erfindung Vorteile.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für alle Arten von Profilen 1 aus Metall einsetzbar. Besondere Vorteile hat die erfindungsgemäße Vorrichtung bei der Bearbeitung von Profilen 1 aus Aluminium, weil dort die größten Maßschwankungen im Querschnitt zu erwarten sind, also die Toleranzfelder des Ausgangsmaterials z. B. mit +/–0,3 mm, gelegentlich sogar bis +/–0,5 mm besonders groß sind.
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Dargestellt in 1 der Zeichnung sind getrennt ein Vorschubwerkzeug 2 einerseits und ein Biegewerkzeug 3 andererseits. In der kompletten Bearbeitungsvorrichtung für die Profile 1 sind ein Vorschubwerkzeug 2 und ein Biegewerkzeug 3 oder mehrere Biegewerkzeuge 3 in Reihe hintereinander angeordnet.
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Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel, zu dem 2 einen Ausschnitt im Bereich des Vorschubwerkzeugs 2 zeigt, hat ein passives Vorschubwerkzeug 2, das also keine angetriebenen Rollen als Formwerkzeuge 5, 6 aufweist. Vielmehr wird das Profil 1 mittels einer Schubstange, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, in Bearbeitungsrichtung geschoben.
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1 in im Übrigen so zu verstehen, wie das in der Beschreibungseinleitung für den Stand der Technik erläutert worden ist. Das Biegewerkzeug 3 ist motorisch in die gewünschten Richtungen relativ zum ortsfest stehen bleibenden Vorschubwerkzeug 2 verstellbar (aufwärts/abwärts, seitlich, drehend), um die gewünschten Biegungen herzustellen.
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Wie zunächst 2 für ein Vorschubwerkzeug 2 zeigt, hat das Werkzeug 2 einen Rahmen 4 und im Rahmen 4 mindestens zwei einander gegenüber stehende, dem Profil 1 entsprechend profilierte Rollen 5, 6. Die erste Rolle 5 ist im Rahmen 4 ortsfest angeordnet. Die zweite Rolle 6 ist im Rahmen 4 an sich auch ortsfest angeordnet. Sie ist aber um ein geringes Maß relativ zur ersten Rolle 5 verstellbar.
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Das in der Zeichnung dargestellte, bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt profilierte Rollen 5, 6 als Formwerkzeuge des Vorschubwerkzeugs 2. Im Folgenden werden diese Formwerkzeuge auch immer am Beispiel der hier dargestellten Rollen 5, 6 erläutert. Festgehalten werden soll, dass anstatt Rollen auch Gleitstücke oder Biegebacken aus einem entsprechend gleitfähigen und verschleißfesten Material eingesetzt werden können, insbesondere aus Keramik oder einer entsprechend geeigneten Metall-Legierung. Alle nachfolgenden Erläuterungen zu den Rollen 5, 6 sind in entsprechender Weise also auch auf Gleitstücke oder Biegebacken zu lesen.
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Wie bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert worden ist, erfolgt im Stand der Technik die Verstellung der zweiten Rolle 6 im Rahmen 4 manuell mit einer Einstellschraube. Für wechselnde Querschnittsmaße der zu bearbeitenden Profile 1 hat man hier das bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung geschilderte Problem der Anpassung an das jeweilige Profil 1, das sich im Querschnitt geringfügig vom vorherigen Profil 1 unterscheiden kann. Die Maßunterschiede von z. B. +/–0,3 mm führen dazu, dass die Profile 1 mit dem geringeren Maß nicht sauber vorgeschoben und/oder gebogen werden bzw. in dem Vorschubwerkzeug 2 vor dem Biegewerkzeug 3 nicht sauber gehalten werden.
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Erfindungsgemäß sieht man nun, dass am Rahmen 4 ein motorischer Stellantrieb 7 angeordnet ist. Die zweite Rolle 6 ist relativ zur ersten Rolle 5 mittels des Stellantriebs 7 motorisch verstellbar. Dadurch ist sie bei im Vorschubwerkzeug 2 befindlichem Profil 1 an das Profil 1 anstellbar.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich im Vorschubwerkzeug 2 in Vorschubrichtung des Profils 1 hintereinander zwei Rollenpaare 5, 6. Es ist aber nur ein Stellantrieb 7 vorgesehen. Dieser ist über eine Stellstange 8 und jeweils einen Schwenkhebel 9 mit der jeweiligen verstellbaren Rolle 6 verbunden.
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Wie 3 zeigt hat die unten angeordnete, ortsfeste erste Rolle 5 im Mittelbereich eine Profilierung, die im dargestellten Ausführungsbeispiel einer Kastenform des zu bearbeitenden Profils 1 entspricht. Korrespondierend dazu hat die oben angeordnete verstellbare zweite Rolle 6 eine entsprechende mittige Profilierung. In 2 erkennt man links den Schwenkhebel 9 für die obere Rolle 6 an der Stellstange 8.
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Schematisch dargestellt ist in 2 eine steuerungstechnische Besonderheit der vorliegenden Ausführung, die darin besteht, dass die Vorrichtung am Stellantrieb 7 eine Druckerfassungsvorrichtung 10 aufweist. Die Anstellung an das Profil 1 erfolgt hier so lange, bis ein bestimmter Anstelldruck erreicht und von der Druckerfassungsvorrichtung 10 gemeldet wird. Da es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel bei dem Stellantrieb 7 um einen Pneumatikantrieb handelt, kann man den Anstelldruck mittels der Druckerfassungsvorrichtung 10 im Stellantrieb 7 erfassen.
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Alternativen sind auch ein Hydraulikantrieb (bei höheren notwendigen Drücken) oder ein elektromotorischer Antrieb. Dabei kann beispielsweise bei einem elektromotorischen Antrieb die Druckerfassungsvorrichtung auch indirekt arbeiten, indem sie den vom Elektromotor aufgenommenen Strom misst und daraus auf den an der verstellbaren Rolle 6 mittlerweile erreichten Anstelldruck schließt.
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Wesentlich ist, dass bei der bevorzugten Ausführungsform der Anstelldruck der Rolle 6 am Profil 1 während des Vorschubvorganges des Vorschubwerkzeugs 2 beibehalten wird.
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In der Praxis hat sich gezeigt, dass für normale Anwendungsfälle relativ geringe Haltekräfte ausreichen, wenn für die Lagerung der verstellbaren Formwerkzeuge Exzenter realisiert sind.
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Genau gesagt ist hier vorgesehen, dass die Lagerachse 11 der zweiten Rolle 6 im Rahmen 4 mit einem Exzenterlager 12 gelagert ist. Dieses Exzenterlager 12 ist in 4 im Schnitt gut zu erkennen. Das Exzenterlager 12 hat einen mit der Lagerachse 11 verbundenen Innenring 13 und einen exzentrisch dazu angeordneten Außenring. Der Stellantrieb 7 greift an dem Exzenterlager 12, im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel an dessen Innenring 13 an. Der Außenring ist mit dem Rahmen 4 verbunden und generiert die exzentrische Drehbewegung des Innenrings 13 und damit die exzentrische Verlagerung der Lagerachse 11 und der Rolle 6.
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Um für das ”Halten” der zweiten Rolle 6 in der Anstellposition am Profil 1 eine möglichst geringe Kraft vom Stellantrieb 7 aufwenden zu müssen, ist vorgesehen, dass die Anstellposition der zweiten Rolle 6 kurz vor dem entsprechenden Totpunkt des Exzenterlagers 12 liegt.
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Damit ist erreicht, dass die zweite Rolle 6 mit einer durch diese Exzenterfunktion realisierten Übersetzung an das Profil 1 angestellt wird, so dass die Haltekraft in der Arbeitsposition der Rolle 6 im Wesentlichen an einem statischen Widerlager 14 des Rahmens 4 abgefangen wird.
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Im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Gesamthub des Exzenterlagers (in 4 übertrieben dargestellt) 1,0 mm. Genutzt wird davon. die Hälfte, die mit dem der Rolle 5 zugewandten Totpunkt des Exzenterlagers 12 endet. Der Verstellbereich des Exzenterlagers 12 beträgt also im dargestellten Ausführungsbeispiel 0,5 mm.
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Geht man von den eingangs genannten Toleranzen von z. B. +/–3 mm für die Profile 1 aus, so erkennt man, dass man mit dieser minimalen Verstellung der Rolle 6 mittels des Exzenterlagers 12 zu einer optimalen Anstellung der zweiten Rolle 6 an das Profil 1 kommt.
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Ein Exzenterlager 12 ist eine besonders kompakt bauende, einfach ansteuerbare Vorrichtung mit der gewünschten Übersetzungs-Charakteristik. Man kann aber auch an andere Konstruktionen denken. Ein Keilgetriebe genereller Art mit verschiebbaren Rollenlagern ist eine andere Alternative. Grundsätzlich ist es auch denkbar, die Rolle 6 unmittelbar vom Stellantrieb 7 anstellen zu lassen. Dann allerdings muss der Stellantrieb 7 den kompletten Druck auch während des Bearbeitens des Profils 1 aufbringen. Hier ist die erfindungsgemäße Konstruktion mit dem insoweit primär wirkenden statischen Widerlager 14 am Rahmen 4 deutlich praktischer.
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2 zeigt beim dortigen Vorschubwerkzeug 2, dass das Profil 1 in das Vorschubwerkzeug 2 zunächst bei auseinander gefahrenen Rollen 5, 6 mittels einer Vorschubeinrichtung hineingeschoben wird. Dazu ist ein hier nicht dargestellter axialer Anschlag vorgesehen, gegen den das Profil 1 beim Einfahren in das Vorschubwerkzeug 2 geschoben wird. Das Anliegen an diesem Anschlag wird für ein Signal ausgewertet, die Vorschubvorrichtung zu stoppen, den Anschlag zur Seite wegzustellen, und die verstellbare Rolle 6 mittels des Stellantriebs 7 an die feststehende Rolle 5 anzustellen, bis der Grenzdruck von der Druckerfassungsvorrichtung 10 festgestellt wird. Dieser Druck wird dann mittels des Stellantriebs 7 gehalten und der Vorschubvorgang mittels des Vorschubwerkzeugs 2 bzw. der dann folgende Biegevorgang mittels des nachgeordneten Biegewerkzeugs 3 kann beginnen.
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Die Druckerfassungsvorrichtung 10 oder eine andere Messvorrichtung kann auch genutzt werden, um das Ende des zu biegenden Profils 1 festzustellen. Die zweite Rolle 6 rückt am Ende des zu biegenden Profils 1 ein wenig in Richtung der ersten Rolle 5, gleichzeitig fällt der Anstelldruck, der von der Druckerfassungsvorrichtung 10 gemessen wird, schlagartig ab. Das kann als Abschaltsignal für die Vorrichtung genutzt werden.
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5 zeigt ein Biegewerkzeug 3 in einer ersten Ausführungsform. Im Grundsatz ist das Biegewerkzeug 3 hinsichtlich der Anordnung und Verstellung der Formwerkzeuge 5', 6' genauso aufgebaut wie das Vorschubwerkzeug 2. Insoweit kann also auf die Erläuterungen anhand von 2 ergänzend verwiesen werden. Die Bezugszeichen in 5 entsprechen den Bezugszeichen in 2 bis 4, jeweils mit einem Apostroph versehen.
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Das Biegewerkzeug 3 in 5 ist ein Freiform-Biegewerkzeug, dessen Rollen 5', 6' in verschiedenen Richtungen verstellt werden können. Die dazu erforderlichen Stellantriebe sind in 5 nicht gezeigt. Gut zu erkennen ist hier aber der Stellantrieb 7' mit der dortigen Stellstange 8', die mittels eines Langloches im Schwenkhebel 9' mit dem Schwenkhebel 9' gekuppelt ist. Der Schwenkhebel 9' selbst ist mit dem Innenring des Exzenterlagers drehfest gekuppelt und dreht diesen im dazu exzentrisch liegenden Außenring.
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Bei dem Biegewerkzeug 3 verlagert sich der Stellantrieb 7' gemeinsam mit dem Biegewerkzeug 3 insgesamt während der verschiedenen Bewegungen des Biegewerkzeugs 3 zum Ausführen der Biegung des Profils 1.
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6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines im Rahmen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung einsetzbaren Biegewerkzeugs 3. Für die Erläuterung des Ausführungsbeispiels von 6 mit den Abbildungen gemäß 7 bis 9 gilt die entsprechende Erweiterung wie im Ausführungsbeispiel von 2 bis 4 für das dortige Vorschubwerkzeug 2. Die Konstruktion des Biegewerkzeugs 3 gemäß 6 bis 9 kann in entsprechender Weise auch für ein Vorschubwerkzeug 2 verwendet werden.
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Wesentlich für die Konstruktion des Biegewerkzeugs 3 aus 6 bis 9 ist die Tatsache, dass hier nicht mit Rollen als Formwerkzeuge 5', 6' gearbeitet wird, sondern mit profilierten Gleitstücken.
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6 zeigt in perspektivischer Ansicht das Biegewerkzeug 3 mit dem dortigen Stellantrieb 7' und den Lagern der Formwerkzeuge 5' und 6' im Rahmen 4'.
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In 8 und 9 zeigt der Pfeil der Biege-Durchlaufrichtung für das Profil 1 an. Beide Formwerkzeuge 5', 6' sind hier im Rahmen 4' verstellbar. Die Formwerkzeuge 5', 6' sind hier als Gleitstücke mit Keramik-Gleiteinsätzen 5'', 6'' ausgeführt. In der Beschreibungseinleitung sind Beispiele für spezielle Metallverbindungen genannt. Die Gleiteinsätze 5'', 6'' können aus Keramik, beispielsweise mit Yttrium stabilisiertem Zirkonxid (YTZP) bestehen.
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8 und 9 zeigen die keilförmig ausgeführten Gleitstücke 5', 6', die in Biege-Durchlaufrichtung federbelastet sind und so in die Öffnungsstellung gedrückt werden. Entgegen der Federkraft können die Gleitstücke 5', 6' in den Rahmen 4' hineingedrückt werden. Sie werden aufgrund der Keilschrägen dann an das Profil 1 angestellt. Zum Anstellen dient ein Stellantrieb 7', der über eine Stellstange 8' auf Exzenterlager 12' wirkt. Die exzentrisch angeordneten Außenringe der Exzenterlager 12', die man in 8 gut erkennt, wirken auf eine Übertragungsplatte 15, die ihrerseits wieder die keilförmigen Gleitstücke 5', 6' entgegen der Kraft der Rückstellfedern 16 in den Rahmen 4' hineindrückt, um die Gleitstücke 5', 6' an das Profil 1 anzustellen. Hier werden also stets alle Gleitstücke 5', 6' an das Profil 1 angestellt.
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Als Gleitstücke ausgeführte Formwerkzeuge haben gegenüber Rollen den Vorteil, dass man das jeweilige Werkzeug in den Abmessungen kleiner bauen kann. Das bietet Vorteile insbesondere beim Biegen geringer Radien. Auch dreidimensionale Formen lassen sich leichter herstellen, da bei Richtungsänderungen nicht gegen die jeweilige Vorzugsrichtung der (Keil-)Rollen gearbeitet werden muss.
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Optimal ist also die Kombination von festen Formwerkzeugen, also Gleitstücken, im Biegewerkzeug mit einer automatischen, motorischen Anstellung der Formwerkzeuge an das jeweilige Profil.
