DE3912244A1 - Vorrichtung zum biegen von stangenfoermigem material bereichsweise in die form einer spirale - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Biegen von stangen­ förmigem Material bereichsweise in die Form einer Spirale.

Zum Biegen von Rohrspiralen ist es beispielsweise bekannt geworden, nach der sogenannten Drei-Rollen-Biegetechnik zu arbeiten. Bei der Drei-Rollen-Technik sind drei Rollen in einer Ebene derart angeordnet, daß deren Rollenachsen parallel zueinander verlaufen und die Rollenmittelpunkte jeweils an Ecken eines Dreiecks angeordnet sind. Zwei Rollen dienen als Gegendruckrollen, die so voneinander beabstandet sind, daß eine Tangentiallinie, die beide Umfangsflächen der Rollen berührt, durch die in diese gedachte Tangentiallinie hinein­ reichende Umfangskante der Biegerolle "durchgebogen" wird. Ein Rohr, das zwischen der ersten Gegendruckrolle und der Biegerolle und dann anschließend zwischen der Biegerolle und der zweiten Gegendruckrolle durchgeführt wird, erhält die Form eines Kreisbogens. Da die drei Rollen in einer Ebene liegen würde, falls genügend Rohrmaterial zwischen den drei Rollen durchgeschoben wurde, so daß ein gesamter Kreisbogen entsteht, der Anfang des Rohres wieder auf die erste Gegendruck­ rolle stoßen. Um eine Spirale zu erzeugen, sind in Durchlauf­ richtung des Rohres nach der zweiten Gegendruckrolle gesehen, Ablenkkeile oder Ablenkbleche vorgesehen, die die Schleife des gebogenen Kreismaterials soweit aus der Rollenebene anheben, daß das vorderste Ende nicht auf das nachgeschobene Material stößt. Bei einer solchen Vorrichtung entsteht eine Spirale mit eng aneinanderliegenden Schleifen. Sollen die einzelnen Schleifen der Spirale in Längsrichtung voneinander beabstandet sein, so muß in einem zweiten nachfolgenden Bearbeitungsvorgang die Spirale auseinandergezogen werden. Dieser Vorgang ist sehr aufwendig und es ist äußerst schwierig, einen definierten Abstand zwischen den einzelnen Schleifen der Spirale zu erhal­ ten. Dieser nachträgliche Bearbeitungsvorgang ist sehr schwierig durchzuführen, da durch die eng aneinanderliegenden Schleifen der Spirale es nur sehr schwierig möglich ist, überhaupt ein Biegewerkzeug anzusetzen, das das Rohrmaterial umgreift.

Ferner ist nachteilig an der Drei-Rollen-Biegetechnik, daß die Spirale aus dem Biegewerkzeug herauswächst und daher besondere Vorkehrmaßnahmen getroffen werden müssen, die Spirale formstabil in Stützvorrichtungen aufzunehmen. Wächst die Spirale beispielsweise in horizontaler Richtung aus der Biegevorrich­ tung, so wird die Spirale üblicherweise an einer horizontal verlaufenden Stange aufgelegt. Dabei besteht die Gefahr, daß an der an sich kreisrunden Spirale aufgrund der Schwerkraft eine elliptische oder eiförmige Deformierung stattfindet.

Ferner ist nachteilig, daß diese Biegetechnik bei Spiralen mit kleinen Radien, bei denen beispielsweise der Radius der Spirale kleiner ist als der zweifache Rohrdurchmesser, wobei die Rohrdurchmesser im Bereich von 10 mm liegen, nicht mehr erfolgreich durchgeführt werden kann.

Ferner ist nachteilig, daß das Material, wie bereits erwähnt, zwei getrennten, aufeinanderfolgenden Verformungsgängen unter­ worfen werden muß, nämlich einmal dem Biegevorgang und an­ schließend dem Auseinanderziehvorgang der Spirale, so daß bei Produkten, bei denen eine ganz bestimmte vorgegebene Anordnung verlangt wird, diese Technik nicht zum Erfolg führt. So kann es beispielsweise möglich sein, daß der lichte Innendurchmesser einer Spirale, der beim ersten Biegevorgang mit der Drei-Rollen- Technik noch relativ maßgenau hergestellt werden konnte, beim anschließenden Ziehen in Längsrichtung der Spirale wieder verändert werden kann.

Beim Biegen von Hohlmaterialien, wie Rohre, können Deformie­ rungen im Querschnittsbereich auftreten, die das Strömungsbild einer Flüssigkeit, die die Spirale durchströmt, verändern. Eine solche "gequetschte" Stelle kann den Strömungswiderstand einer Spirale negativ beeinflussen. Da solche Spiralen, die von einem Medium durchströmt werden, meist zum Wärmetausch herangezogen werden, sind dann solchen Fehlstellen, möglicher­ weise erhöhter Korrosion, ausgesetzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, hier Abhilfe zu schaffen, und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der durch einen einzigen Bearbeitungsvorgang ein stangenförmiges Material in die Form einer Spirale mit genau bestimmtem Windungsverlauf gebracht werden kann, wobei es auch möglich sein soll, den Abstand und die Steigung der Windungen der Spirale während desselben Biegevorganges zu verändern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung mit einem um seine Längsachse drehbaren Wickeldorn, mit Ein­ spannmittel zum Festspannen des zu biegenden Materials an einem Endbereich des Wickeldorns, mit einer mit einer umfäng­ lichen Nut versehenen Rolle, der Rollenebene etwa quer zur Längsachse des Wickeldorns verläuft, wobei die Rolle längs der Längsachse des Wickeldorns CNC-gesteuert, vorschiebbar ist und die derart vom Wickeldorn in radialer Richtung beab­ standet ist, daß das quer zum Wickeldorn zuführbare Material zwischen der Außenfläche des Wickeldorns und der das Material teilweise umfänglich umgreifenden Ringnut der Rolle spielfrei aufgenommen ist, so daß durch die Überlagerung der Drehbewegung des Wickeldorns und der Vorschubbewegung der Rolle das Material spiralförmig um den Wickeldorn gewickelt wird.

Der Außendurchmesser des Wickeldorns legt den lichten Innen­ durchmesser der Spirale fest, so daß ein exakt vorgegebenes Maß vorhanden ist. Das Vorschieben der Rolle längs der Längs­ achse des Wickeldorns führt zu einer genau vorbestimmten Steigung der Schleifen der Spirale im Hinblick auf die Wickel­ dornlängsachse und auch zu einem genau definierten Abstand dieser einzelnen Schleifen untereinander. Durch Variation der Vorschubgeschwindigkeit der Rolle ist es möglich, während eines einzigen Bearbeitungsvorganges, eine Spirale zu erzeugen, die verschieden beabstandete Spiralen bzw. verschiedene Stei­ gungen aufweist. Dadurch ist es beispielsweise möglich, eine Spirale zu Beginn, bei großer Vorschubgeschwindigkeit der Rolle mit weit voneinander beabstandeten Schleifen zu biegen, anschließend in einem mittigen Bereich durch langsamen Vorschub der Rolle und entsprechend schneller Drehung des Dorns sehr eng aneinanderliegende Schleifen mit geringer Steigung zu erzeugen, und abschließend in einer Endphase eine in axialer Richtung gedehnte Endschleife zu erzeugen. An den in axialer Richtung gedehnten Schleifen der Spirale können dann beispiels­ weise einfach zugänglich Werkzeuge für einen weiteren Bearbei­ tungsvorgang angelegt werden. Durch die spielfreie Aufnahme des Materials zwischen der Außenseite des Wickeldorns und der umlaufenden Ringnut der Rolle, wird das Material unter gleich­ bleibenden Biegebedingungen verformt bzw. gezogen, so daß über die Gesamtlänge der erzeugten Spirale gleichmäßige Quer­ schnitte erhalten werden. Dies ist insbesondere beim Biegen von Hohlmaterialien, wie Rohren, erstrebenswert, so daß beim Durchströmen einer Flüssigkeit durch die erzeugte Spirale mit verschiedenartigen Schleifensteigungen, dennoch gleiche Durchströmungsbedingungen, soweit sie vom Innenquerschnitt des Rohres beeinflußt werden, vorherrschen. Der Einsatz von CNC-gesteuerten Verschiebevorgängen ermöglicht eine genau vorherbestimmbare Biegeabfolge mit hoher Maßgenauigkeit, die bei der Herstellung von Massenwaren reproduzierbare Ergebnisse ermöglichen. Durch Vorsehen einer Einspannvorrichtung an einem Ende des Biegedorns, können die zu bearbeitenden Materialien lagegerecht an einem Ende des Wickeldorns fixiert werden.

Somit wird die Aufgabe vollkommen gelöst.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Wickeldorn an einem Ende fest mit einem die Einspannmittel tragenden Element verbunden.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß beispielsweise bereits mit einer Biegung versehene Materialien in einer exakt definier­ ten Lage zum Wickeldorn eingespannt werden können, so daß der Übergang von dieser bereits vorhandenen Biegung, zu der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zu erzeugenden Spirale exakt lagedefiniert ist.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Element als senkrecht stehende Scheibe aufgebildet, von deren Mittel­ punkt der Wickeldorn waagrecht vorspringt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß auf der Scheibe verschieden­ artig gestaltete Rohrenden in verschiedenen Drehstellungen angebracht werden können, d.h. die Relativlage der zu erzeugen­ den Spirale zu einem geraden oder auch bereits vorgebogenen Ende, kann exakt eingestellt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Scheibe mit einem CNC-gesteuerten Antrieb verbunden, dessen zentrale Steuerung auch den Vorschub der Rolle steuert.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch das Zusammenspiel von Drehgeschwindigkeit des Wickeldorns und Vorschubgeschwindig­ keit der Rolle, der Biege- oder Wickelvorgang flexibel an das jeweilige Material und die gewünschte Form angepaßt werden kann. Kann ein bestimmtes Material, beispielsweise ein Kupfer­ rohr, mit einer bestimmten Geschwindigkeit optimal verformt werden, so kann beim Übergang von einem Wickeldorn mit einem relativ großen Durchmesser auf einen Wickeldorn mit einem geringen Durchmesser durch Reduzierung der Umdrehungsgeschwin­ digkeit die entsprechend optimalen Bedingungen wieder herge­ stellt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, ist das der Scheibe gegenüberliegende Ende des Wickeldorns in einer Buchse gelagert, die zum Abnehmen des um den Wickeldorn umwickelten Materials von diesem Ende wegbewegbar ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Wickeldorn während eines Bearbeitungsvorganges an beiden Enden gelagert ist. Nach Beendigung des Wickelvorgangs wird die Buchse wegbewegt, meist seitlich verschwenkt, so daß nach Lösen der Einspann­ mittel, die gebogene Spirale samt den möglicherweise bereits vorhandenen besonders geformten Enden einfach vom Dorn abgezogen werden kann.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die Rolle von einem Block getragen, der wiederum lösbar von einem auf einer Gleitschiene längs der Wickeldornachse ver­ fahrbaren Schlitten getragen wird.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch einfaches Auswechseln des Blockes mit den entsprechenden Rollen die Vorrichtung einfach an verschiedene Arbeitsbedingungen angepaßt werden kann. Durch entsprechend massige Ausbildung des Schlittens bzw. der Gleitschiene, können die beim Biegevorgang auftretenden Kräfte gleichmäßig verteilt werden. Es kann dann ein auf einem Maschinenbett verfahrbarer Schlitten mit verschiedenen Blöcken arbeiten, so daß Umrüstzeiten auf verschiedene Produkte sehr kurz sind.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Rolle in radialer Richtung des Wickeldorns hin und her verschiebbar.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß zum einfachen Einlegen des zu biegenden Materials zwischen die Rolle und dem Wickeldorn deren Abstand vergrößert werden kann, bevor dann die Rolle soweit auf den Wickeldorn zugestellt wird, daß das Material spielfrei dazwischen aufgenommen ist. Diese Zustellmöglichkeit ermöglicht auch gewisse Materialtoleranzen zwischen einzelnen Chargen an zu verarbeitenden Materialien auszugleichen. Es ist dadurch beispielsweise auch möglich, die Biegerolle jeweils bis zum Erreichen eines bestimmten Druckes des zwischen Rolle und Wickeldorn eingespannten Materials zuzustellen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Block um eine senkrecht zur Wickeldornachse stehende Achse fliegend auf dem Schlitten gelagert, so daß die Rollen­ achse entsprechend der Verschwenkstellung des Blockes um diese Achsen unter einem Winkel β zur Wickeldornachse verläuft.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das Material bereits etwa entsprechend der Steigung der Windungen der Spirale schräg bzw. unter einem Winkel zur Längsachse des Wickeldorns ver­ laufend zugeführt werden kann, so daß das Material sehr schonend über die innere nachlaufende Flanke der Biegerolle, bei deren Vorschubbewegung gleiten kann.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schlitten über eine parallel zur Wickeldornachse verlaufenden Spindel verschiebbar, wobei der Vorschub der Spindel über die zentrale Steuerung programmgesteuert veränderbar ist, und dadurch der Abstand und die Steigung der Windungen der Spirale einstellbar sind.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine exakt steuerbare präzise Vorschubbewegung des Schlittens samt Block und Rolle längs des Wickeldorns erreichbar ist. Auch diese Maßnahme trägt zur Maßgenauigkeit der resultierenden Spirale bei.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist beim Biegen von Hohlmaterial, wie Rohre, Bremsleitungen und Kühlleitungen vorgesehen, im Hohlmaterial einen Stützdorn anzuordnen, der bis in den Bereich zwischen Rolle und Wickeldorn reicht.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Hohlkörper unter sehr genauer Formstabilität, d.h. unter Beibehaltung des kreis­ förmigen Querschnittes gebogen werden können. Dadurch können auch dann ggf. sehr kleine Rohre mit relativ hoher Geschwindig­ keit gebogen werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß das Rohr beim Ziehen zusammenfällt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Halterung des Stützdornes mit den die Rollen tragenden Block fest verbunden.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß gleichzeitig mit der Verschwenkstellung des fliegend gelagerten Blockes sich auch die Verschwenkstellung des Stützdornes im Hinblick auf die Längsachse des Wickeldorns gleichsinnig verändert. Dadurch ist es dann möglich, bei verschiedenen Steigungsmitteln der Spirale jeweils mit hohen Geschwindigkeiten zu arbeiten.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind im Block in Zuführrichtung vor der Rolle weitere, niveau­ gleiche Stützrollen vorgesehen.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das quer zum Wickeldorn zugeführte Material exakt geführt zu der die Biegung verur­ sachende Rolle transportiert wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ringnut in der Rolle derart eingeschnitten, daß das zu biegende Material zumindest über den halben Querschnitt in der Ringnut aufgenommen ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das zu biegende Material um den zumindest halben Umfang formstabil während des Biege­ vorgangs geführt ist, so daß die Biegekräfte über einen relativ großen Umfangsbereich gleichmäßig auf die Rolle und das Material übertragen werden können. Diese Maßnahme trägt auch zur Quer­ schnittsstabilität bei dem Bearbeiten von Hohlmaterialien wie Rohren bei.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuterten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen und in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine ausschnittsweise stark schematisierte Seiten­ ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Verarbeiten eines Vollmaterials,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Verarbeitung eines Hohlmaterials in Form eines Rohres, und

Fig. 3 einen stark schematisierten vereinfachten Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1.

Eine in Fig. 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 10 weist ein auf einem festen Grund stehendes Maschinenbett 12 auf, das an seiner Oberseite mit einer Gleitschiene 14 versehen ist.

Auf der Gleitschiene 14 ist ein Schlitten 16 aufgenommen, der mit einer Gewindespindel 18 verbunden ist. Durch Drehen der Gewindespindel 18 um ihre Längsachse 20 kann der Schlitten 16 mit bestimmter Vorschubgeschwindigkeit längs der Gleitschiene 14, wie dies in Fig. 1 durch einen Pfeil 21 angedeutet ist, verschoben werden.

Die Spindel 18 ist mit einem hier nicht näher dargestellten CNC-gesteuerten Antrieb verbunden, so daß der Vorschub des Schlittens 16 nach einem ganz bestimmten Programmablauf erfolgt.

Auf dem Schlitten 16 ist ein Block 22 aufgenommen, der über eine etwa rechteckförmige Bodenplatte 24 auf der Oberseite des Schlittens 16 aufliegt.

Die Bodenplatte 24 ist über hier nicht näher bezeichnete Schraubverbindungen (siehe Fig. 2) mit dem Schlitten 16 ver­ bunden.

Die Schraubverbindung ist dabei derart, daß der Block 22 um die Schraubverbindung 26, d.h. um deren vertikale Achse ver­ schwenkbar ist. Die drei anderen Schraubverbindungen laufen daher in Langlochöffnungen 28, 28′ und 28′′, deren Form und Krümmungsradien Kreisbogensegmente von Kreisen um die Schwenk­ achse 26 entsprechen. Der Sinn und Zweck dieser fliegenden Lagerung des Blockes wird später erläutert.

Von der Bodenplatte 24 des Blockes 22 erhebt sich ein Träger­ block 30, der mit einer in Draufsicht T-förmigen Aussparung 32 (siehe Fig. 2) versehen ist.

In der T-förmigen Aussparung 32 ist eine T-förmige Gleitführung 34 aufgenommen, deren in Richtung der Spindel 18 aus dem Trägerblock 30 herausragendes Teil einen U-Träger 36 aufgenommen enthält.

Die Gleitführung 34 samt damit verbundenem U-Träger 36 sind höhenverschiebbar im Trägerbock 30 aufgenommen, wie dies in Fig. 1 durch einen Pfeil 37 angedeutet ist. Die Höhenverschieb­ barkeit wird durch hier nicht näher dargestellte hydraulische Mittel bewerkstelligt.

Im U-Träger 36 ist eine Rolle 38 aufgenommen, deren Welle 39 parallel zur Spindel 18 verläuft. Durch Anheben bzw. Absenken der Gleitführung 34 kann auch die Rolle 38 angehoben bzw. abgesenkt werden.

Die Rolle 38 ist mit einer umfänglichen Ringnut 43 versehen, die ein etwa halbkreisförmiges Profil aufweist.

Oberhalb der Rolle 38 ist ein Wickeldorn 50 angeordnet, der parallel zur Spindel 18 verläuft und der lotrecht fluchtend mit der Welle 39 der Rolle 38 ist.

An seinem in der Darstellung von Fig. 1 linken Endbereich 52 ist der Wickeldorn 50 mit einer Scheibe 56 verbunden (siehe insbesondere auch Fig. 3), wobei die Wickeldornachse 51 durch den Mittelpunkt der Scheibe 56 geht. Der Wickeldorn 50 steht dazu senkrecht zur Fläche der Scheibe 56.

Die Scheibe 56 ist auf der Seite, die dem Wickeldorn 50 gegen­ überliegt mit einem hier nicht näher dargestellten Antrieb verbunden, der ebenfalls, wie zuvor in Zusammenhang mit der Spindel 18 beschrieben, CNC-gesteuert ist.

Auf der Scheibenfläche, von der der Wickeldorn 50 absteht, und im Bereich des scheibenseitigen Endbereichs 52 des Wickel­ dorns 50 sind Einspannmittel 54 vorgesehen, um das um den Wickeldorn 50 zu wickelnde Material fest einzuspannen.

Das zu biegende bzw. zu wickelnde Material besteht in der Dar­ stellung von Fig. 1 und 3 aus einem Vollmaterial 64, in der Darstellung von Fig. 2 jedoch aus einem Hohlmaterial 64′, nämlich einem Rohr.

Die Materialien 64, 64′ sind an ihrem Endbereich 65 bzw. 65′ schon mit Biegungen versehen, so daß die Einspannmittel 54 eine entsprechend darauf abgestimmte Form aufweisen, um dieses Ende fest auf der Scheibe 56 festzulegen. Dazu sind beispiels­ weise Spannbacken 68 und 69 vorgesehen, wobei die Spannbacke 69 über einen Kolben 70 einer auf der Scheibe 56 fest montierten Kolben-Zylinder-Einheit hin und her bewegbar ist, wie dies in Fig. 2 und 3 durch einen Doppelpfeil 71 angedeutet ist.

Am der Scheibe 56 gegenüberliegenden Ende 58 ist der Wickeldorn 50 in einer Buchse 59 aufgenommen, so daß der Wickeldorn 50 an beiden Enden gelagert ist.

Die Buchse 59 ist, wie insbesondere aus Fig. 2 zu entnehmen, über einen Arm 60 mit einem Schwenkzapfen 61 verbunden. Die Buchse 59 kann daher um die lotrechte Achse 62 des Schwenk­ zapfens 61 aus der in Fig. 2 mit durchgezogenen Linien darge­ stellten Stellung, in der das Ende 58 des Wickeldorns 50 in der Buchse aufgenommen ist, in eine um 90° entgegen dem Uhrzei­ gersinn verschwenkte Stellung gebracht werden, wie dies in Fig. 2 durch einen Pfeil 63 angedeutet ist, wonach sie sich in der in Fig. 2 mit unterbrochenen Linien angedeuteten Stellung befindet.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung 10 ist wie folgt:
Ein Ende des zu bearbeitenden Materials 64, 64′ wird in die Einspannvorrichtung 54 auf der Scheibe 56 gebracht und dort fest eingespannt.

Das Material 64, 64′ verläuft von der Einspannvorrichtung 54 unterhalb des Endbereichs 52 des Wickeldorns 50 hindurch und verläuft quer zur Wickeldornachse 51 von der Vorrichtung 10 seitlich gerichtet weg (siehe auch Fig. 3).

Der Schlitten 16 befindet sich dabei in seiner, in der Darstel­ lung von Fig. 1 möglichst weiten linken Position, d.h. die Rolle 38 kommt unterhalb des Endes 52 des Wickeldorns 50 zum Liegen.

Durch Ausfahren der Gleitführung 34 wird die Rolle 38 soweit angehoben, daß sie sich von unten an das Material 64 bzw. 64′ anlegt. Die Nut 43 umgreift dabei etwa die Hälfte des im Querschnitt kreisförmigen Materials 64 bzw. 64′. An seinem höchsten Querschnittsumfangspunkt liegt das Material an einer in der Darstellung von Fig. 1 unteren Mantellinie 45 des stabförmigen, im Querschnitt runden Wickeldornkörpers an. Zur besseren Zuführung des Materials zwischen die Rolle 38 und den Wickeldorn 50 sind in Zuführrichtung vor der Rolle 38 zwei gleich ausgebildete Stützrollen 40, 41 vorgesehen, (siehe insbesondere Fig. 2 und 3), die niveaugleich zur Rolle 38 angeordnet sind.

Beim eigentlichen Biegevorgang wird die Scheibe 56 in der Darstellung von Fig. 3 im Uhrzeigersinn verdreht, wie dies durch einen Pfeil 54 angedeutet ist. Gleichzeitig bewegt die Spindel 18 den Schlitten 16 samt Block 22 und der darin aufge­ nommenen Rolle 18 von der Scheibe 56 weggerichtet längs der Wickeldornachse 51.

In der Darstellung von Fig. 1 bewegt sich somit die Rolle von links nach rechts, in der Darstellung von Fig. 3 auf den Betrachter zu. Durch die Überlagerung der Vorschubbewegung der Spindel 18 und der Drehbewegung der Scheibe 56 wird das Material 64, 64′ engliegend um die Außenfläche des Wickeldorns 50 gewickelt, wobei bei gleichbleibender Drehgeschwindigkeit der Scheibe 56 sowie bei gleichbleibender Vorschubgeschwindig­ keit der Spindel 18 eine gleichförmige Spirale mit gleichblei­ bender Steigung und gleichbleibenden Abständen erzeugt.

In der Darstellung von Fig. 1 wurde die Rolle 38 während eines Zeitabschnittes Δ t ₁ mit einer konstanten Vorschubgeschwindig­ keit V ₁ von links nach rechts bewegt, so daß Schleifen mit einem Neigungswinkel α zur Wickeldornachse entstanden sind, die untereinander einen konstanten Abstand S aufweisen.

Ab einem Zeitpunkt t ₂ wurde eine größere Vorschubgeschwindigkeit V ₂ gewählt, wodurch die anschließenden Schleifen der Spirale einen geringeren Neigungswinkel aufweisen und größer voneinander beabstandet sind.

Ist der Biegevorgang in der in Fig. 1 dargestellten Position beendet, so wird die Gleitführung 34 abgesenkt und der Schlitten 16 verfährt wieder nach links.

Die Buchse 59 wird, wie dies aus Fig. 2 zu entnehmen, entgegen dem Uhrzeigersinn in die durch unterbrochene Linien angedeutete Position verschwenkt, so daß die in Fig. 1 erzeugte Spirale 67, nach dem die Einspannmittel 54 gelöst wurden, von der Scheibe 56 weggerichtet vom Wickeldorn 50 abgezogen und einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden können.

Danach wird dieser Vorgang wiederholt.

In der Draufsicht von Fig. 2 ist ein Biegevorgang eines Rohres dargestellt, der mit der identischen Vorrichtung, wie in Fig. 1 und 3 durchgeführt wird.

Damit das Hohlmaterial 64′ unter Beibehaltung eines möglichst kreisrunden Querschnittes um den Wickeldorn 50 gelegt werden kann, ist in Zuführrichtung ein Stützdorn 74 eingebracht, der in der Darstellung von Fig. 2 unten über die Wickeldornlängs­ mittelachse 51 hinausreicht, so daß die längere Außenseite des zu ziehenden Materials 64′ über diesen vorstehenden Dorn formstabil gezogen wird.

Der Block 22 ist derart verschwenkt, daß die Welle 39 der Rolle 38 bzw. deren Achse 42 unter einem Winkel β zur Wickel­ dornachse 51 verläuft. Durch diese Anstellung der Achse der Biegerolle 38 kann das Hohlmaterial 64′ reibungsfreier über die den Biegedruck ausübende Flanke 47 (siehe Fig. 1) der Biege­ rolle 38 bewegt werden, d.h. das Rohrmaterial 64′ wird beim Übergleiten über die Außenkante der Flanke 47 nicht deformiert.

Die Halterung des Stützdornes 74 ist derart mit dem fliegend gelagerten Block 22 gekoppelt, daß dieser der Verschwenkstellung des Blockes 22 folgt.

Der Stützdorn 74 wird entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit der Spindel 18 längs des Wickeldorns 50 verfahren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gleichermaßen zur Biegung von Spiralen aus Vollmaterialien mit kleinen und großen Spiral­ durchmessern geeignet.

Insbesondere bei Spiralradien, die geringer sind als das Zweifache des Rohrdurchmessers, können hervorragende formstabile Biegeergebnisse erzielt werden.

So können beispielsweise mit der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung Rohre mit 8 mm Außendurchmesser zu Spiralen mit 25 mm Durchmesser exakt und reproduzierbar gebogen werden, wobei bereits an einem Ende kompliziert geformte Bögen vorhanden sind. Eine solche Spirale dient beispielsweise in Kraftfahr­ zeugen dazu, warmes Kühlwasser durch eine Scheibenwaschanlage zu führen, um dadurch die Scheibenwaschflüssigkeit zu erwärmen.

Der Wickeldorn 50 ist lösbar mit der Scheibe 56 verbunden, so daß je nach lichtem Innendurchmesser der zu erzeugenden Spirale ein Wickeldorn mit einem entsprechenden Außendurchmesser montiert wird.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Biegen von stangenförmigem Material (64, 64′) bereichsweise in die Form einer Spirale (67, 67′), gekennzeichnet durch

• - einen um seine Längsachse (51) drehbaren Wickeldorn (50),
• - Einspannmittel (54) zum Festspannen des zu biegenden Materials (64, 64′) an einem Endbereich (52) des Wickeldorns (50),
• - eine mit einer umfänglichen Nut (43) versehene Rolle (38), deren Rollenebene etwa quer zur Längsachse (51) des Wickeldorns (50) verläuft, wobei die Rolle (38) längs der Längsachse (51) des Wickeldorns (50) CNC-gesteuert vorschiebbar ist und derart vom Wickeldorn (50) in radialer Richtung beabstandet ist, daß das quer zum Wickeldorn (50) zuführbare Material (64, 64′) zwischen der Außenfläche des Wickeldorns (50) und der das Material (64, 64′) teilweise umfänglich umgreifenden Ringnut (43) der Rolle (38) spielfrei aufgenommen ist, so daß durch die Überlagerung der Drehbewegung des Wickeldorns (50) und der Vorschubbewegung der Rolle (38) das Material (64, 64′) spiralförmig um den Wickel­ dorn (50) gewickelt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickeldorn (50) an einem Ende (52) fest mit einem die Einspannmittel (54) tragenden Element (56) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element als senkrecht stehende Scheibe (56) ausgebildet ist, von deren Mittelpunkt der Wickeldorn (50) waagrecht vorspringt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (56) mit einem CNC-gesteuerten Antrieb verbunden ist, dessen zentrale Steuerung auch den Vorschub der Rolle (38) steuert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das der Scheibe (56) gegenüberliegende Ende (58) des Wickeldorns (50) in einer Buchse (59) gelagert ist, die zum Abnehmen des um den Wickeldorn (50) ge­ wickelten Materials (64, 64′) von diesem Ende (58) wegbewegbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (38) von einem Block (22) getragen ist, der wiederum lösbar von einem auf einer Gleitschiene (14) längs der Wickeldornachse (51) verfahrbaren Schlitten (16) getragen wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (38) in radialer Richtung des Wickeldorns (50) hin und her verschiebbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Block (22) um eine senkrecht zur Wickeldornachse (50) stehende Achse (26) fliegend auf dem Schlitten (16) gelagert ist, so daß die Rollenachse (42) entsprechend der Verschwenkstellung des Blockes (22) um die Achse (26) unter einem Winkel (β) zur Wickeldornachse (51) verläuft.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (16) über eine parallel zur Wickeldornachse (51) verlaufende Spindel (18) verschiebbar ist, wobei der Vorschub der Spindel (18) über eine zentrale Steuerung programmgesteuert veränder­ bar ist und dadurch der Abstand und die Steigung der Win­ dungen der Spiralen (67, 67′) einstellbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Biegen von Hohlmaterial (64′), wie Rohre, Bremsleitungen und Kühlleitungen, im Hohl­ material (64′) ein Stützdorn (74) vorgesehen ist, der bis in den Bereich zwischen Rolle (38) und Wickeldorn (51) reicht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung des Stützdorns (74) mit dem die Rolle (38) tragenden Block (22) fest verbunden ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Block (22) in Zuführrichtung des Materials (64, 64′) vor der Rolle (38) weitere, niveaugleiche Stützrollen (40, 41) vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (43), die in der Rolle (38) umfänglich eingeschnitten ist, das zu biegende Material (64, 64′) zumindest über den halben Querschnitt umgreift.