WO2013143512A1 - Verfahren und vorrichtung zur inkrementellen biegeumformung von profilrohren, insbesondere von profilrohren mit über die längsachse variierenden querschnitten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur inkrementellen biegeumformung von profilrohren, insbesondere von profilrohren mit über die längsachse variierenden querschnitten Download PDF

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WO2013143512A1
WO2013143512A1 PCT/DE2012/000327 DE2012000327W WO2013143512A1 WO 2013143512 A1 WO2013143512 A1 WO 2013143512A1 DE 2012000327 W DE2012000327 W DE 2012000327W WO 2013143512 A1 WO2013143512 A1 WO 2013143512A1
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tube
tool
tools
stations
station
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PCT/DE2012/000327
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Matthias Hermes
Christoph Becker
A. Erman Tekkaya
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Technische Universität Dortmund
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D31/00—Other methods for working sheet metal, metal tubes, metal profiles
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    • 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 for incremental bending deformation of profile tubes, in particular of profile tubes with varying over the longitudinal axis cross-sections according to the preamble of claim 1 and a device suitable for carrying out the method according to the preamble of claim 16.
  • Curved profile-shaped structures are increasingly finding their way into the construction sector and the automotive industry.
  • the automotive industry is increasingly trying to reduce the weight of vehicles with a view to more efficient use of resources.
  • One possibility is the use of curved hollow structures.
  • Object of the present invention is therefore to further develop the manufacturing method according to DE 10 2010 025 593 A1 for profile tubes, in particular for profile tubes with varying over the longitudinal axis cross sections such that even complex, along the tube length bent tube cross sections in a process step and thus essential can be made more economical than conventional methods.
  • the invention relating to the method is based on a method for forming profile tubes, in particular of profile tubes with varying over the longitudinal cross-sections, in which a tube with an output Profiiquerrough by means of a feed device is passed at least once at a tool station with at least one tool the tool and the tube are arranged to be adjustable relative to one another in at least one degree of freedom and the tool locally locally increments the tube cross section during the relative movement between the tube and the tool.
  • a generic method is further developed according to the invention in that before or after the incremental deformation in the first tool station, the tube is guided at least once past at least one further tool station, whose forming effect on the tube also or exclusively a bending deformation of the tube along the longitudinal extent of the tube causes.
  • the incremental deformation in the first tool station is combined with a further bending transformation that can be carried out on the same machine and in the same operation, by which the tubular hollow part (hereinafter simply referred to as tube) is also used bending deformation is formed and the tube has been subjected to both an incremental deformation of the tube cross section and a bending deformation after passing through the entire operation.
  • tube tubular hollow part
  • several steps of forming can be combined in one machine, resulting in a cost and cycle time reduction.
  • the tube as a result of the desired conversion Forming is virtually finished from the forming machine and can therefore be produced inexpensively even in small quantities, since the mold-related tooling costs are minimal.
  • the tools of the at least two tool stations are constructed substantially similar and arranged substantially similar in the respective tool station. These are at two or more or even all used tool stations to tool stations with tools for performing the incremental deformation of the tube according to DE 10 2010 025 593 A1, which consist of a number relative to each other and the pipe adjustable individual tools that automatically and separately are movable relative to each other and locally transform the surface of the tube to be formed in the manner described in DE 10 2010 025 593 A1.
  • the tube is when passing through the tool station or tool stations by the action of the tools across the Feed direction deflected and thereby bending formed.
  • the tools form a kind of forming channel, so that the tube with its feed movements is locally incrementally deformed and bend-shaped by the tool stations.
  • the tube is formed by the tools in its cross-section incrementally and at the same time deflected from its actual direction of movement, that it can be selectively bent over.
  • the separate adjustability of the individual tools of the tool stations and the number and arrangement of the tool stations along the feed direction of the tube in this case also allows the most complex bending transformations.
  • only two such tool stations are connected in series, but if necessary several times with respective adjustment of the parameters of the incremental forming parameters and the bending deformation, which takes place via appropriate adjustment of the tools of the tool stations, for example reversing.
  • the tube in the respective first of the tool stations, the tube is predominantly incrementally reshaped by the tools acting there, whereas the tube in the second tool station passes through corresponding transverse displacement of the tools relative to the feed direction of the pipe still held in the first tool station and the feed device is deflected transversely from this feed direction and thereby bending reshaped and optionally further incrementally reshaped.
  • the functions of the individual tool stations can change.
  • the tube it is conceivable for the tube to be reversibly guided past the tool stations in successive passes and successively deformed and / or bend-formed by the position of at least one of the tools being changed more and more relative to the feed direction of the tube.
  • the bending deformation of the tube can be divided among these several tool stations by causing the tools of the tool stations each greater and greater transverse deflections of the pipe. Although this increases the technical equipment complexity, the throughput time through the device or the number of stitches can be reduced.
  • the deflection of the tools of each of the tool stations and the distance of the tool stations to each other in the feed direction of the tube are changed and controlled so that the passage of the tube through the tool stations the desired bending deformation of the tube is caused.
  • the control of the tools of the individual tool stations is carried out advantageously automated and possibly adaptive, so that simplest and without large conversions a variety of bending transformations and incremental transformations can be performed.
  • the tools of the at least two tool stations are constructed differently and act unevenly transforming the pipe.
  • the tools of at least one of the tool stations in the relative movement between pipe and tool, the tube only locally locally incremental transform, whereas the tools make at least one of the other tool stations exclusively a bending deformation.
  • one of the tools as described in DE 10 2010 025 593 A1 has a number of individually controllable forming tools, whereas the tool for pure bending deformation is formed from a known bending tool for pipes, as has long been the case on conventional pipe bending machines Use comes.
  • the tube is further deformed as a pre-formed semi-finished product, in particular as a pre-bent blank.
  • preformed semi-finished products for larger degrees of deformation, it may be useful, similar to the already in DE 10 2010 025th 593 A1 described for the cross-sectional shaping, preformed semi-finished products also with regard to the bending forming use.
  • pre-bent tubular semi-finished products can be used in order to more easily achieve the required degrees of deformation when passing through the device according to the invention.
  • the bending deformation of the tube by the position of the tools of the tool stations is multi-dimensional, especially in two spatial directions perpendicular to the feed direction of the tube.
  • the deflection of the tube as it passes through such tool stations can thus also allow skew bending transformations, which allow the most complex geometrical beamlines required by the market today.
  • both bends with small bending radii and bends with large bending radii in the manner described can be easily made.
  • the invention further relates to a device for forming profile tubes, in particular profile tubes with varying cross-sections over the longitudinal axis, in particular for carrying out the method according to claim 1, wherein the device comprises a clamping device for the incrementally reshaping tube and at least one tool station with at least one tool, the clamping device and thus the clamped tube and the tool station are arranged relative to each other displaceable and / or rotatable and a single or each tool in the tool station can perform at least one relative movement relative to the tool station, wherein the clamped tube is formed incrementally.
  • Such a generic device is further formed in accordance with the invention that the device before or after the passage of the first tool station has at least one further tool station with tools whose forming effect on the pipe or exclusively causes a bending deformation of the tube along the longitudinal extent of the tube.
  • the basic structure of such tool station has already been described in DE 10 2010 025 593 A1 and will not be explained further here.
  • both the adjustment of the tools relative to the tool station and the adjustment of the tool stations e.g. be understood in their distance from each other.
  • the adjustment may e.g. numerically controlled and thus very flexibly changeable and adaptable.
  • the tool station has a preferably closed receiving frame, relative to which the tools are arranged adjustable.
  • a receiving frame forms a compact unit and can be used in particular as stable storage of the individual tools and their drives.
  • the tools can be arranged in such a way on the receiving frame, preferably four tools crosswise to each other, that the tube can be formed from all sides and / or bending-transformed.
  • the tools are formed like a prick, and for example have a spherical or spherical machining section, which interacts with the tube in the incremental deformation and the bending deformation.
  • Such prick-like tools for example with crowned or spherical end regions, permit a substantial adaptation to cross-sectional shapes of the pipe to be produced, without the need for special tools in each case.
  • Such tool stations can for example be integrated in a conventional bending machine for pipes or adapted to a three-roll bending machine for pipes.
  • the tool station is built on a special machining center for pipes.
  • the tool stations in the feed direction of the tube staggered to each other are arranged adjustable, since this can easily be the bending radius of the tube can be influenced.
  • the distance between the tool stations e.g. the distance between the tool stations also be made correspondingly large.
  • a plurality of tool stations can also be arranged at a small distance from one another and, if necessary, combined together in a common forming head.
  • FIG. 1 shows a frame-like structure of a tool station according to the invention for incremental forming and bending forming with a receiving frame and four individually adjustable tools arranged in a crosswise direction
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the use of the tool station according to FIG. 1 on a conventional bending machine with roll bending device arranged at the end;
  • FIGS. 3a-3c show different variants of the method for combining incremental shaping and bending deformation according to the method according to the invention
  • FIG. 4 shows a method variant for combining incremental deformation before bending deformation according to the method according to the invention
  • FIG. 5 shows a further variant of the method for combining bending deformation prior to an incremental deformation according to the method according to the invention
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a special machining center for combining incremental deformation and bending deformation
  • Figure 7 Combination of incremental forming and bending deformation according to the principle of the American bow.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the frame-like structure of a tool station 1 according to the invention for the incremental forming and bending deformation with a receiving frame 5 and here as an example four crosswise arranged individually adjustable tools 3 to recognize the tools 3 on not recognizable drives in the adjustment 8 in the interior of the receiving frame 5 in or out of the interior of the receiving frame 5 can be moved out again.
  • This arrangement of the tools 3 on the receiving frame 5 shown in FIG. 1 is only a purely exemplary arrangement; also fewer or more than four tools 3 are arranged on the receiving frame 5, e.g. a larger number of tools 3 offset at uniform or non-uniform angles to each other in the circumferential direction and radially inwardly into the receiving frame 5 slidable tools.
  • the tools 3 are also indicated only schematically on the receiving frame 5 and form approximately stylet-like tools 3, which with e.g. semi-circular or otherwise rounded or bevelled working surfaces 12 act on the tube 2 to be deformed.
  • the number of processing surfaces 12 of the tools 3 thus forms a quasi a boundary of a passage zone for the tube 2, which is pushed in the feed direction 4 through the interior of the receiving frame 5 and thus formed by the tools 3 in an already known manner incrementally.
  • the adjustment of the tools 3 and thus the geometry of the boundary of the passage zone for the tube 2 can be numerically controlled and over the non-illustrated drives of the tools 3 are controlled, so that each tool 3 can be positioned at any position at any position within the passage zone of the receiving frame 5.
  • the design of the tool station 1 forms a very compact and space-saving, but at the same time easy to handle and controllable arrangement for the tools 3, which is also formed by the rigid support frame 5 very stable.
  • Such equipped with individual tools 3 receiving frame 5 can be seen as in Figure 2 integrated on a conventional bending machine 13 so that the receiving frame 5 provided with appropriate guides placed on the guides 15 of the machine bed 14 and controlled along these guides 15 can.
  • the tube 2 the end is held in a chuck or rotary transformer 17 of a machine inenkopfes 10, pushed through the receiving frame 5 with the tools 3 in the feed direction 4 and thereby deformed incrementally.
  • the basic idea is that individual or all such tool stations 1 and 6 not only perform an incremental deformation of the tube 2, but the tools 3 of each or all of the tool stations 1 and 6 to each other and arranged to the feed direction 4 of the tube 2 be that the tube 2 is urged out of its feed direction 4 during its movement through the successively arranged tools 3 of the tool stations 1 and 6 and the tube 2 is bent thereby.
  • the tube 2 has passed through such an array of tool stations 1 and 6 staggered one after another, e.g. changed the position of the tools 3 relative to the receiving frame 5 and a re-run of the already deformed in the first pass tube 2 are made.
  • This pass can e.g. also done reversing.
  • the tube 2 is again incrementally reshaped and / or bend formed, so that after a corresponding number of passes the tube 2 has reached its deformed cross-section 7 and its desired bending shape and can be removed.
  • such a combined incremental forming and / or bending deformation can be carried out with only two such identically constructed tool stations 1 and 6, which are consecutively passed in the feed direction 4 of the tube 2 and one of which. only the incremental forming and the other performs only the bending deformation, as indicated in Figure 2.
  • each of the two tool stations at each stitch their function by corresponding position of the tools 3 relative to the receiving frame 5 and the feed direction 4 of the tube 2 change.
  • the tube 2 is both incrementally deformed and bending formed by the tools 3 are set in the tool station 6 so that the tube 2 is also deflected from the feed direction 4.
  • such tool stations 1 and 6 configured with mounting frames 5 can also be used in combination with other tool stations 6 known per se, as can be seen, for example, as a rotary tension bending tool 6 in FIG. 2 or FIG. 3b or also as three-roller Bending tool as indicated schematically in Figure 6 or one of the many other known tube bending tools.
  • the tool station 6 with such a pure bending tool can then of course only perform a pure bending deformation, but combined with the one or more incremental transformations of the other tool stations 1 combined to form a total deformation of the tube 2.
  • a deflection roller 11 in a tool station 6 can be moved into the feed 4 of the pipe 2 after the passage of the pipe 2 through the tool station 1 in such a way that the pipe 2 is deflected laterally (in FIG is bent by it. Due to the more or less strong employment of the roller 1 to the feed path of the tube 2 so that the degree of bending deformation and thus the bending of the tube 2 is changed.
  • FIGS. 4 and 5 show a correspondingly modified embodiment of the device according to the invention in the form of a special machining center in which two guides 15 are arranged perpendicularly to one another on a plate-shaped machine table 16, on which a machine head 10 can be moved freely in the plane of the machine table 16 of the tube 3 can be arranged.
  • a first tool station 1 in the form of a receiving frame 5 with tools 3 can be seen, through which the tube 2 can be pushed through.
  • FIG. 7 shows a special type of bending in one of the already described tool stations 1, namely the bend in the form of the so-called American bow.
  • the tool station 1 when passing through the tube 2 by the tool station 1 essentially only the lower fibers (the inner fibers) of the tube 2 are influenced and shortened.
  • This so-called American bow can also be produced particularly easily with the aid of a tool station 1 designed according to the invention. Sac number list

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umformung von Profilrohren (2), insbesondere von Profilrohren (2) mit über die Längserstreckung variierenden Querschnitten, bei dem ein Rohr (2) mit einem Ausgangs-Profilquerschnitt mittels einer Vorschubeinrichtung (14, 15) mindestens einmal an einer Werkzeugstation (1) mit mindestens einem Werkzeug (3) vorbeigeführt wird, wobei das Werkzeug (3) und das Rohr (2) in mindestens einem Freiheitsgrad zueinander verstellbar angeordnet sind und das Werkzeug (3) den Rohrquerschnitt bei der Relativbewegung zwischen Rohr (2) und Werkzeug (3) lokal inkrementell umformt. Hierbei wird das Rohr (2) vor oder nach der inkrementellen Umformung in der ersten Werkzeugstation (1) mindestens einmal an mindestens einer weiteren Werkzeugstation (6) vorbeigeführt, deren Umformwirkung auf das Rohr (2) auch oder ausschließlich eine Biegeumformung des Rohres (2) entlang der Längserstreckung des Rohres (2) hervorruft. Weiterhin wird eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur inkrementellen Biegeumformung von Profilrohren, insbesondere von Profilrohren mit über die Längsachse variierenden Querschnitten
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur inkrementellen Biegeumformung von Profilrohren, insbesondere von Profilrohren mit über die Längsachse variierenden Querschnitten gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruches 16.
Gebogene profilförmige Strukturen finden immer stärkeren Einzug in den Bausektor sowie die Automobilindustrie. Insbesondere die Automobilindustrie versucht immer stärker das Gewicht der Fahrzeuge zu reduzieren im Hinblick auf eine effizientere Nutzung der Ressourcen. Eine Möglichkeit ist der Einsatz von gebogenen Hohlstrukturen.
Heutzutage werden profilierte Rohre für unterschiedlichste Anwendungen auch auf sehr unterschiedlichen Wegen hergestellt. Zur Herstellung von geraden und gebogenen Profilen mit über die Längsachse variierenden und zusätzlich asymmetrischen Querschnitten existieren zurzeit verschiedene Prozessketten. In der Regel werden solche Bauteile in mehreren Schritten hergestellt. Weitverbreitet sind Kombinationen aus Biegeverfahren und der Innenhochdruckumformung oder die Kombination von U- und O- Biegen. Des Weiteren wird eine Prozesskette aus Tiefziehen von zwei Halbschalen und anschließendes Verschweißen zu einem Hohlprofil recht häufig eingesetzt. Der Nachteil aller aktuell eingesetzter Prozessketten ist die Anzahl der Verfahrensschritte, da diese sukzessive Ausführung einzelner Verfahrensschritte sehr kostenintensiv ist. Ein weiterer Kostentreiber bei den zurzeit im Einsatz befindlichen Verfahren ist der recht hohe Werkzeugaufwand. Dieser geht einher mit einer geringen Flexibilität, da für jede zu fertigende Geometrie ein eigener Werkzeugsatz gefertigt werden muss. Somit finden diese Verfahren ihre Anwendungsbereiche eher in der Serien- bzw. Massenfertigung. Aus der DE 10 2010 025 593 A1 ist es weiterhin bekannt, eine in krementeile Umformung der Querschnitte von Profilrohren, insbesondere von Profilroh ren mit über die Längsachse variierenden Querschnitten, bei dem ein Rohr mit einem Ausgangs- Profilquerschnitt mittels einer Vorschubeinrichtung mindestens einmal an einer Werkzeugstation mit mindestens einem Werkzeug vorbeigeführt wird, wobei das Werkzeug und das Rohr in mindestens einem Freiheitsgrad zueinander verstellbar angeordnet sind und das Werkzeug den Rohrquerschnitt bei der Relativbewegung zwischen Rohr und Werkzeug lokal inkrementell umformt. Durch die Kombination von Relativvorschub zwischen dem Rohr und der Werkzeugstation und der Bewegung des Werkzeugs relativ zu dem Rohr kann die Art und Weise der inkrementellen Umformung des Rohres durch das Werkzeug in weiten Grenzen beeinflusst werden. Hierdurch ist eine, insbesondere bei Vorsehen weiterer Relativbewegungen in andere Raumrichtungen wie Relativdrehungen oder Relativverschiebungen zwischen Werkzeug und Rohr, große Vielfalt von möglichen Umformgeometrien erreichbar, die für die Herstellung entsprechend komplexer Geometrien der umgeformten Rohrquerschnitte genutzt werden können. Mit diesem Verfahren können zwar Profilrohre mit anpassbaren Querschnitten, auch mit ungleichförmigen Querschnitten über die Profillänge hergestellt werden, nicht jedoch entlang der Querschnittslänge gebogene Rohre.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das Herstellverfahren gemäß der DE 10 2010 025 593 A1 für Profilrohre, insbesondere für Profilrohre mit über die Längsachse variierenden Querschnitten derart weiter zu entwickeln, dass auch komplexe, entlang der Rohrlänge gebogene Rohrquerschnitte in einem Verfahrensgang und damit wesentlich wirtschaftlicher als bei herkömmlichen Verfahren hergestellt werden können.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich hinsichtlich des Verfahrens aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und hinsichtlich der Vorrichtung aus den Merkmalen des Anspruchs 16 jeweils in Zusammenwirken mit den Merkmalen des zugehörigen Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Hinsichtlich der bei der hier vorliegenden Erfindung ebenfalls relevanten inkrementel- len Umformung von Rohren wird ausdrücklich auf die DE 10 2010 025 593 A1 verwiesen, in der die Funktionsweise und der Aufbau einer entsprechenden Vorrichtung ausführlich beschrieben ist. Diese Beschreibung wird auch ausdrücklich zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht, ohne dass hierauf jeweils ausdrücklich Bezug genommen werden muss. Insbesondere Details zum Aufbau der Vorrichtung und zum Ablauf der inkrementelten Umformung werden hier nur insoweit beschrieben, wie es signifikante Abweichungen zur DE 10 2010 025 593 A1 zu erläutern gilt.
Die Erfindung betreffend das Verfahren geht aus von einem Verfahren zur Umformung von Profilrohren, insbesondere von Profilrohren mit über die Längserstreckung variierenden Querschnitten, bei dem ein Rohr mit einem Ausgangs-Profiiquerschnitt mittels einer Vorschubeinrichtung mindestens einmal an einer Werkzeugstation mit mindestens einem Werkzeug vorbeigeführt wird, wobei das Werkzeug und das Rohr in mindestens einem Freiheitsgrad zueinander verstellbar angeordnet sind und das Werkzeug den Rohrquerschnitt bei der Relativbewegung zwischen Rohr und Werkzeug lokal inkrementell umformt. Ein derartiges gattungsgemäßes Verfahren wird dadurch in erfindungsgemäßer Weise weiter entwickelt, dass das Rohr vor oder nach der inkrementellen Umformung in der ersten Werkzeugstation mindestens einmal an mindestens einer weiteren Werkzeugstation vorbeigeführt wird, deren Umformwirkung auf das Rohr auch oder ausschließlich eine Biegeumformung des Rohres entlang der Längserstreckung des Rohres hervorruft. Die Grundidee der Erfindung besteht dem gemäß darin, dass die inkrementelle Umformung in der ersten Werkzeugstation mit einer weiteren, auf der gleichen Maschine und im gleichen Arbeitsgang durchführbaren Biegeumformung kombiniert wird, durch die das rohrför- mige Hohlteil (im weiteren vereinfacht kurz Rohr genannt) ebenfalls biegeumgeformt wird und das Rohr nach dem Durchlaufen des gesamten Arbeitsgangs sowohl einer inkrementellen Umformung des Rohrquerschnitts als auch einer Biegeumformung unterworfen wurde. Somit können mehrere Schritte der Umformung in einer Maschine kombiniert werden, was zu einer Kosten- und Taktzeitreduzierung führt. Des Weiteren entfallen Handlings- und Transportschritte, welche bei den aktuell verwendeten Prozessketten angewendet werden. Das Rohr als Ergebnis der gewünschten Um- formung fällt quasi fertig von der Umformmaschine und lässt sich daher kostengünstig auch bei geringen Stückzahlen herstellen, da die formgebundenen Werkzeugkosten minimal sind.
In einer ersten vorteilhaften Gestaltung werden die Werkzeuge der mindestens zwei Werkzeugstationen im wesentlichen gleichartig aufgebaut und im wesentlichen gleichartig in der jeweiligen Werkzeugstation angeordnet. Hierbei handelt es sich bei beiden oder mehreren oder sogar allen verwendeten Werkzeugstationen um Werkzeugstationen mit Werkzeugen zur Durchführung der inkrementellen Umformung des Rohres entsprechend der DE 10 2010 025 593 A1 , die aus einer Anzahl relativ zueinander und zum Rohr verstellbarer Einzelwerkzeuge bestehen, die automatisch und separat zueinander bewegbar sind und die Oberfläche des umzuformenden Rohres in der in der DE 10 2010 025 593 A1 beschriebenen Weise lokal umformen. Wählt man nun eine Verstellung der Werkzeuge der einzelnen Werkzeugstationen relativ zum Rohr, die von Werkzeugstation zu Werkzeugstation oder auch nur bei einzelnen Werkzeugstationen von der Vorschubrichtung des Rohres abweichen, so wird das Rohr beim Durchlaufen der Werkzeugstation oder der Werkzeugstationen durch die Wirkung der Werkzeuge quer zur Vorschubrichtung ausgelenkt und dadurch biegeumgeformt. Hierbei bilden die Werkzeuge eine Art Umformkanal, so dass das Rohr mit seinen Vorschubbewegungen durch die Werkzeugstationen lokal in- krementell umgeformt und biegeumgeformt wird. Anschaulich gesprochen wird das Rohr durch die Werkzeuge in seinem Querschnitt inkrementell umgeformt und gleichzeitig derart aus seiner eigentlichen Bewegungsrichtung abgelenkt, dass es hierdurch gezielt biegeumgeformt werden kann. Die separate Verstellbarkeit der einzelnen Werkzeuge der Werkzeugstationen sowie die Anzahl und die Anordnung der Werkzeugstationen entlang der Vorschubrichtung des Rohres erlaubt hierbei auch komplexeste Biegeumformungen. Im einfachsten Fall werden nur zwei derartige Werkzeugstationen hintereinander geschaltet, diese aber ggf. mehrfach unter jeweiliger Anpassung der Parameter der inkrementellen Umformparameter und der Biegeumformung, die über entsprechende Verstellung der Werkzeuge der Werkzeugstationen erfolgt, z.B. reversierend durchlaufen. Dabei wird in der jeweils ersten der Werkzeugstationen das Rohr durch die dort wirkenden Werkzeuge überwiegend inkrementell umgeformt, wohingegen das Rohr in der zweiten Werkzeugstation durch entsprechende Querverstellung der Werkzeuge relativ zu der Vorschubrichtung des noch in der ersten Werkzeugstation und der Vorschubeinrichtung gehaltenen Rohres aus dieser Vorschubrichtung quer ausgelenkt und dabei biegeumgeformt und ggf. weiter inkrementell umgeformt wird. Bei reversierendem Betrieb zweier derartiger Werkzeugstationen können die Funktionen der einzelnen Werkzeugstationen wechseln. Hierbei ist es denkbar, dass das Rohr in mehreren Stichen, z.B. reversierend an den Werkzeugstationen vorbei geführt und sukzessive immer stärker umgeformt und/oder biegeumformt wird, indem die Stellung zumindest einzelner Werkzeuge relativ zur Vorschubrichtung des Rohres immer weiter verändert wird.
Bei Verwendung von mehr als zwei gleichartigen Werkzeugstationen kann die Biegeumformung des Rohres auf diese mehreren Werkzeugstationen aufgeteilt werden, indem die Werkzeuge der Werkzeugstationen jeweils immer größere Querauslenkungen des Rohres verursachen. Hierdurch wird zwar der gerätetechnische Aufwand erhöht, doch es kann die Durchlaufzeit durch die Vorrichtung bzw. die Anzahl von Stichen reduziert werden.
Es ist weiterhin denkbar, dass nur einzelne der Werkzeuge einer Werkzeugstation beim Vorbeiführen des Rohres das Rohr derart aus der Vorschubrichtung ablenken, dass eine Biegeumformung des Rohres nach dem Prinzip des amerikanischen Bogens entlang der Profillänge resultiert. Hierbei wird durch nur einseitiges Wechselwirken von Werkzeugen auf einer Profilseite die Innenfaser des Rohres verkürzt und dadurch eine Biegung des Rohres nach dem Prinzip des amerikanischen Bogens hervor gerufen. Diese Vorgehensweise kann für beliebige Profilquerschnitte zum Einsatz kommen.
Zur Steuerung der inkrementellen Querschnittsumformung sowie der Biegeumformung ist es vorteilhaft, wenn die Auslenkung der Werkzeuge jeder der Werkzeugstationen sowie der Abstand der Werkzeugstationen zueinander in Vorschubrichtung des Rohres derart verändert und gesteuert werden, dass beim Durchlauf des Rohres durch die Werkzeugstationen die gewünschte Biege Umformung des Rohres hervorgerufen wird. Die Steuerung der Werkzeuge der einzelnen Werkzeugstationen erfolgt dabei vorteilhaft automatisiert und ggf. adaptiv, so dass einfachst und ohne große Umrüstungen verschiedenste Biegeumformungen sowie inkrementelle Umformungen durchgeführt werden können.
In einer anderen Ausgestaltung ist es denkbar, dass die Werkzeuge der mindestens zwei Werkzeugstationen ungleichartig aufgebaut sind und ungleichartig umformend auf das Rohr einwirken. So können etwa die Werkzeuge mindestens einer der Werkzeugstattonen bei der Relativbewegung zwischen Rohr und Werkzeug das Rohr ausschließlich lokal inkrementell umformen, wohingegen die Werkzeuge mindestens einer der anderen Werkzeugstationen ausschließlich eine Biegeumformung vornehmen. Es ist hierfür denkbar, dass eines der Werkzeuge wie in der DE 10 2010 025 593 A1 beschrieben eine Anzahl von einzeln steuerbaren Umformwerkzeugen aufweist, wohingegen das Werkzeug zur reinen Biegeumformung aus einem bekannten Biegewerkzeug für Rohre gebildet wird, wie dies auf herkömmlichen Rohrbiegemaschinen schon lange zum Einsatz kommt. Hierbei könnte es sich etwa um ein Rotationszugbiegewerkzeug, ein Drei-Rollen-Biegewerkzeug oder eines der vielen anderen bekannten Rohrbiegewerkzeuge handeln, die auf entsprechenden Biegemaschinen schon heute zum Einsatz kommen. Auch hierbei kommt der Vorteil der kompletten Bearbeitung des Rohres sowohl durch inkrementelle Querschnittsänderung als auch durch Biegeumformung auf einer Maschine und ggf. in einem Durchlauf zum Tragen. Weiterhin wäre es auch denkbar, dass mindestens eine oder eine Anzahl der Werkzeugstationen bei der Relativbewegung zwischen Rohr und Werkzeug das Rohr lokal inkrementell umformen und biegeumformen, wohingegen die anderen der Werkzeugstationen ausschließlich eine Biegeumformung vornehmen. So ist es z.B. denkbar, durch die simultane inkrementelle Umformung und Biegeumformung in zwei oder mehreren der gleichartigen Werkzeugstationen eine reine Biegeumformung in einer ungleichartig arbeitenden Werkzeugstation nachzuschalten, in der z.B. wie bei einem Drei-Rollen-Bieger größere Biegeumformgrade realisiert werden können. Einer Kombination derartiger gleichartig aufgebauter mit dazu ungleichartigen Werkzeugstationen ist dabei keine Grenze gesetzt, es können z.B. auch mehrere reine Biegeumform-Werkzeugstationen hintereinander geschaltet werden.
Weiterhin ist es denkbar, dass das Rohr als ein vorverformtes Halbzeug, insbesondere als vorgebogener Rohling weiterverformt wird. Insbesondere für größere Umformgrade kann es sinnvoll sein, ähnlich wie bei der schon in der DE 10 2010 025 593 A1 für die Querschnittsformung beschriebenen Weise, vorgeformte Halbzeuge auch im Hinblick auf die Biege Umformung zu verwenden. So können etwa vorgebogene rohrförmige Halbzeuge verwendet werden, um die erforderlichen Umformgrade beim Durchlauf durch die erfindungsgemäße Vorrichtung einfacher zu erreichen.
Von Wichtigkeit ist es, dass die Biegumformung des Rohres durch die Stellung der Werkzeuge der Werkzeugstationen mehrdimensional, insbesondere in zwei Raumrichtungen senkrecht zur Vorschubrichtung des Rohres erfolgt. Die Auslenkung des Rohres beim Durchlauf durch derartige Werkzeugstationen kann dadurch auch windschiefe Biegeumformungen ermöglichen, die komplexeste geometrische Btege- linien erlauben, die heute vom Markt gefordert werden. Insbesondere, wenn auch der Abstand zwischen den oder einzelnen Werkzeugstationen abhängig vom Grad der Biegumformung des Rohres verändert wird, können sowohl Biegungen mit kleinen Biegeradien als auch Biegungen mit großen Biegeradien auf die beschriebene Weise einfach hergestellt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Umformung von Profilrohren, insbesondere von Profilrohren mit über die Längsachse variierenden Querschnitten, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , wobei die Vorrichtung eine Spannvorrichtung für das inkrementell umzuformende Rohr sowie mindestens eine Werkzeugstation mit mindestens einem Werkzeug aufweist, die Spannvorrichtung und damit das eingespannte Rohr und die Werkzeugstation relativ zueinander verschiebbar und/oder verdrehbar angeordnet sind und ein einzelnes oder jedes Werkzeug in der Werkzeugstation mindestens eine Relativbewegung relativ zu der Werkzeugstation ausführen kann, bei der das eingespannte Rohr inkrementell umgeformt wird. Eine derartige gattungsgemäße Vorrichtung wird dadurch in erfindungsgemäßer Weise weiter gebildet, dass die Vorrichtung vor oder nach dem Durchlauf der ersten Werkzeugstation mindestens eine weitere Werkzeugstation mit Werkzeugen aufweist, deren Umformwirkung auf das Rohr auch oder ausschließlich eine Biegeumformung des Rohres entlang der Längserstreckung des Rohres hervorruft. Der grundsätzliche Aufbau derartiger Werkzeugstation ist schon in der DE 10 2010 025 593 A1 beschrieben und soll hier nicht weiter erläutert werden. Durch Hintereinanderschaltung zweier oder mehrerer derartiger Werkzeugstationen und/oder Kombination mit an sich bekannten reinen Biegeumformwerkzeugen lassen sich die vorstehend zum Verfahren genannten Vorteile und Eigenschaften erreichen.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Verstellung einzelner oder aller der Werkzeuge der Werkzeugstationen über automatisch, vorzugsweise programmgesteuert ansteuerbare Stellantriebe der Werkzeuge erfolgt. Hierbei soll unter Verstellung der Werkzeuge der Werkzeugstationen sowohl die Einstellung der Werkzeuge relativ zu der Werkzeugstation als auch die Verstellung der Werkzeugstationen z.B. in ihrem Abstand zueinander verstanden werden. Die Verstellung kann z.B. numerisch gesteuert und damit sehr flexibel veränderbar und anpassbar erfolgen.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist es denkbar, dass die Werkzeugstation einen vorzugsweise geschlossenen Aufnahmerahmen aufweist, relativ zu dem die Werkzeuge verstellbar angeordnet sind. Ein derartiger Aufnahmerahmen bildet eine kompakte Baueinheit und kann dabei insbesondere auch als stabile Lagerung der einzelnen Werkzeuge und ihrer Antriebe genutzt werden. In weiterer Ausgestaltung können die Werkzeuge derart an dem Aufnahmerahmen, vorzugsweise vier Werkzeuge über Kreuz zueinander, angeordnet sein, dass das Rohr von allen Seiten umgeformt und/oder biegeumformt werden kann. Selbstverständlich ist es auch denkbar, mehr als z.B. vier über kreuz zueinander angeordnete Einzelwerkzeuge vorzusehen, z.B. eine größere Anzahl von Werkzeugen entsprechend der gewünschten Formgebung des Querschnittes des herzustellenden Rohres. Von Vorteil ist es hierbei, wenn die Werkzeuge unabhängig voneinander zum Rohr radiale Verstellbewegungen ausführen können. Hierdurch werden die meisten typischen Querschnittsänderungen möglich und gleichzeitig eine gute Abstützung des Rohres bei der Biegeumformung erzielt.
Weiterhin ist es denkbar, dass die Werkzeuge stichelartig ausgebildet sind, und z.B. einen kugeligen oder balligen Bearbeitungsabschnitt aufweisen, der mit dem Rohr bei der inkrementellen Umformung und der Biegeumformung wechselwirkt. Derartige stichelartige Werkzeuge z.B. mit balligen oder kugeligen Endbereichen lassen eine weitgehende Anpassung an herzustellende Querschnittsformen des Rohres zu, ohne dass jeweils spezielle Werkzeuge zum Einsatz kommen müssen. Derartige Werkzeugstationen können z.B. in eine konventioneile Biegemaschine für Rohre integriert oder auf eine Drei-Rollen-Biegemaschine für Rohre angepasst werden. Weiterhin ist es auch denkbar, dass die Werkzeugstation auf einem speziellen Bearbeitungszentrum für Rohre aufgebaut wird.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die Werkzeugstationen in Vorschubrichtung des Rohres zueinander gestaffelt verstellbar angeordnet sind, da hierdurch einfach der Biegeradius des Rohres beeinflusst werden kann. Bei größeren Biegeradien kann z.B. der Abstand zwischen den Werkzeugstationen ebenfalls entsprechend groß ausgebildet werden. Bei kleinen Biegeradien können etwa auch mehrere Werkzeugstationen in einem geringen Abstand zueinander angeordnet und ggf. in einem gemeinsamen Umformkopf zusammen gefasst werden.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt die Zeichnung.
Es zeigen:
Figur 1 - einen rahmenartigen Aufbau einer erfindungsgemäßen Werkzeugstation für die inkrementelle Umformung und Biegeumformung mit einem Aufnahmerahmen und vier über Kreuz angeordneten einzeln verstellbaren Werkzeugen,
Figur 2 - schematische Darstellung des Einsatzes der Werkzeugstation gemäß Figur 1 auf einer konventionellen Biegemaschine mit endseits angeordneter Rollenbiegeeinrichtung,
Figur 3a-3c - verschiedene Verfahrensvarianten zur Kombination von inkrementel- ler Umformung und Biegeumformung gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 4 Verfahrensvariante zur Kombination von inkrementeller Umformung vor einer Biegeumformung gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 5 - weitere Verfahrensvariante zur Kombination von Biegeumformung vor einer inkrementellen Umformung gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 6 - schematische Darstellung eines speziellen Bearbeitungszentrums zur Kombination von inkrementeller Umformung und Biegeumformung,
Figur 7 - Kombination von inkrementeller Umformung und Biegeumformung nach dem Prinzip des amerikanischen Bogens.
In der Figur 1 ist in einer schematischen Darstellung der rahmenartige Aufbau einer erfindungsgemäßen Werkzeugstation 1 für die inkrementelle Umformung und Biegeumformung mit einem Aufnahmerahmen 5 und hier als Beispiel vier über Kreuz angeordneten einzeln verstellbaren Werkzeugen 3 zu erkennen, wobei die Werkzeuge 3 über nicht weiter erkennbare Antriebe in Verstellrichtung 8 in das Innere des Aufnahmerahmens 5 hinein oder aus dem Inneren des Aufnahmerahmens 5 wieder heraus bewegt werden können. Diese in der Figur 1 dargestellte Anordnung der Werkzeuge 3 an dem Aufnahmerahmen 5 ist nur eine rein beispielhafte Anordnung, es könnten z.B. auch weniger oder mehr als vier Werkzeuge 3 an dem Aufnahmerahmen 5 angeordnet werden, z.B. eine größere Anzahl von Werkzeugen 3 unter gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Winkeln zueinander in Umfangsrichtung versetzt und radial nach innen in den Aufnahmerahmen 5 verschiebliche Werkzeuge 3.
Die Werkzeuge 3 sind ebenfalls nur schematisch an dem Aufnahmerahmen 5 angedeutet und bilden etwa stichelartige Werkzeuge 3, die mit z.B. halbrunden oder ansonsten gerundeten oder abgeschrägten Bearbeitungsflächen 12 auf das zu verformende Rohr 2 einwirken. Die Anzahl der Bearbeitungsflächen 12 der Werkzeuge 3 bildet damit quasi eine Begrenzung einer Durchtrittszone für das Rohr 2, das in Vorschubrichtung 4 durch das Innere des Aufnahmerahmens 5 hindurch geschoben und damit durch die Werkzeuge 3 in an sich schon bekannter Weise inkrementell umgeformt wird.
Die Verstellmöglichkeiten der Werkzeuge 3 und damit die Geometrie der Berandung der Durchtrittszone für das Rohr 2 können dabei z.B. numerisch gesteuert und über die nicht weiter dargestellten Antriebe der Werkzeuge 3 gesteuert erfolgen, so dass jedes Werkzeug 3 zu jedem Umformzeitpunkt an einer beliebigen Position innerhalb der Durchtrittszone des Aufnahmerahmens 5 positioniert werden kann.
Die Gestaltung der Werkzeugstation 1 bildet eine sehr kompakte und platzsparende, gleichzeitig aber gut handhabbare und steuerbare Anordnung für die Werkzeuge 3, die zudem durch den steifen Aufnahmerahmen 5 sehr stabil ausgebildet ist.
Ein solcher mit einzelnen Werkzeugen 3 bestückter Aufnahmerahmen 5 kann wie in der Figur 2 zu erkennen an einer herkömmlichen Biegemaschine 13 derart integriert werden, dass der Aufnahmerahmen 5 mit entsprechenden Führungen versehen auf die Führungen 15 des Maschinenbettes 14 aufgesetzt und entlang dieser Führungen 15 gesteuert verfahren werden kann. So kann z.B. das Rohr 2, das endseitig in einem Futter oder Drehübertrager 17 eines Masch inenkopfes 10 gehalten ist, durch den Aufnahmerahmen 5 mit den Werkzeugen 3 in Vorschubrichtung 4 hindurch geschoben und dabei inkrementell verformt werden.
Die bis hierhin aus der DE 10 2010 025 593 A1 im wesentlichen bekannte Gestaltung von Werkzeugen 3 für die inkrementelle Umformung von Rohren 2 wird nun dadurch in erfindungsgemäßer Weise weiter entwickelt, dass z.B. in Bearbeitungsrichtung 4 hinter dem Aufnahmerahmen 5 eine weitere Werkzeugstation 6 angeordnet wird, die ebenfalls das Rohr 2 verformt.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer bzw. mehrerer derartiger Werkzeugstationen 1 bzw. 6 zeigt die Figur 3c, bei der mehrere gleichartige der wie vorstehend aufgebauten Werkzeugstationen 1 bzw. 6 hintereinander geschaltet sind und von dem Rohr 2 in Vorschubrichtung 4 nacheinander durchtreten werden. Die Grundidee dabei besteht darin, dass einzelne oder alle derartiger Werkzeugstationen 1 bzw. 6 nicht nur eine inkrementelle Umformung des Rohres 2 durchführen, sondern die Werkzeuge 3 einzelner oder aller der Werkzeugstationen 1 bzw. 6 so zueinander und zu der Vorschubrichtung 4 des Rohres 2 angeordnet werden, dass das Rohr 2 bei seiner Bewegung durch die hintereinander angeordneten Werkzeuge 3 der Werkzeugstationen 1 bzw. 6 aus ihrer Vorschubrichtung 4 heraus gedrängt und das Rohr 2 dabei gebogen wird. Dies kann man sich etwa so vorstellen, dass die Werkzeuge 3 der jeweiligen Werkzeugstationen 1 bzw. 6, die ja jeweils Durchtritts- zonen für das Rohr 2 bilden, versetzt zueinander bezogen auf die Vorschubrichtung 4 des Rohres 2 angeordnet werden und dadurch das Rohr 2 beim Durchtreten dieser Durchtrittszonen abgelenkt und gebogen wird. Dieser Vorgang läuft dabei gleichzeitig zu einer inkrementellen Umformung des Rohres 2 in der jeweiligen Werkzeugstation 1 ab, es kann aber auch Werkzeugstationen 1 bzw. 6 geben, die nur eine inkre- mentelle Umformung durchführen und andere, die nur die beschriebene Biegeumformung herbeiführen.
Wenn das Rohr 2 einmal durch eine solcherart hintereinander gestaffelte Anordnung von Werkzeugstationen 1 bzw. 6 hindurch getreten ist, kann z.B. die Stellung der Werkzeuge 3 relativ zu den Aufnahmerahmen 5 geändert und ein erneuter Durchlauf des schon im ersten Durchgang verformten Rohres 2 vorgenommen werden. Dieser Durchlauf kann z.B. auch reversierend erfolgen. Bei jedem Durchgang wird das Rohr 2 erneut inkrementell umgeformt und/oder biegeumgeformt, so dass nach einer entsprechenden Anzahl von Durchläufen das Rohr 2 seinen umgeformten Querschnitt 7 und seine gewünschte Biegeform erreicht hat und entnommen werden kann.
Im Grenzfall kann eine solche kombinierte inkrementelle Umformung und/oder Biegeumformung mit nur zwei derartigen gleichartig aufgebauten Werkzeugstationen 1 bzw. 6 vorgenommen werden, die in Vorschubrichtung 4 hintereinander von dem Rohr 2 durchtreten werden und von denen eine z.B. nur die inkrementelle Umformung und die andere nur die Biegeumformung ausführt, wie dies in Figur 2 angedeutet ist. Bei z.B. reversierendem Betrieb kann dann jede der beiden Werkzeugstationen bei jedem Stich ihre Funktion durch entsprechende Stellung der Werkzeuge 3 relativ zu dem Aufnahmerahmen 5 bzw. der Vorschubrichtung 4 des Rohres 2 wechseln. Ebenfalls ist es denkbar, dass in einer der Werkzeugstationen 1 bzw. 6 das Rohr 2 sowohl inkrementell umgeformt als auch biegeumgeformt wird, indem in der Werkzeugstation 6 die Werkzeuge 3 so eingestellt werden, dass das Rohr 2 auch aus der Vorschubrichtung 4 abgelenkt wird.
In einer anderen Ausgestaltung können derartige, mit Aufnahmerahmen 5 ausgestaltete Werkzeugstationen 1 bzw. 6 auch mit anderen, an sich bekannten Werkzeugstationen 6 kombiniert verwendet werden, wie dies z.B. als Rotationszugbiegewerk- zeug 6 in Figur 2 bzw. Figur 3b zu erkennen ist oder auch als Drei-Rollen- Biegewerkzeug wie in der Figur 6 schematisch angedeutet oder eines der vielen anderen bekannten Rohrbiegewerkzeuge. Die Werkzeugstation 6 mit einem solchen reinen Biegewerkzeug kann dann natürlich auch nur eine reine Biegeumformung ausführen, die jedoch mit der einen oder den mehreren inkrementellen Umformungen der anderen Werkzeugstationen 1 kombiniert zu einer Gesamtumformung des Rohres 2 kombiniert werden kann. Eine solche Aufteilung der inkrementellen Umformung auf eine oder mehrere Werkzeugstationen 1 mit separat verstellbaren Werkzeugen 3 der vorstehend beschriebenen Form mit einer Werkzeugstation 6 mit einer reinen Biegeumformung hat den Vorteil, dass bei der Biegeumformung in der Werkzeugstation 6 größere Umformgrade für die Biegeumformung in einem Durchlauf realisiert werden können. Rotationszugbiegewerkzeuge 6 wie in Figur 2 bzw. Figur 3b oder auch Drei-Rollen-Biegewerkzeuge sind an sich bekannt und sollen daher hier auch nicht weiter erläutert werden. Es versteht sich von selbst, das derartige Biegeumformwerkzeuge ebenfalls automatisiert gesteuert und in die vorstehend geschilderte Bearbeitung des Rohres 2 einbezogen werden können. So kann z.B. gemäß Figur 3a eine Umlenkrolle 11 in einer Werkzeugstation 6 nach dem Durchtritt des Rohres 2 durch die Werkzeugstation 1 derart beweglich in den Vorschub 4 des Rohres 2 eingefahren werden, dass das Rohr 2 seitlich (in der Figur 3a nach unten) abgelenkt und dadurch gebogen wird. Durch die mehr oder weniger starke Anstellung der Rolle 1 an den Vorschubweg des Rohres 2 wird damit der Grad der Biegeumformung und damit die Biegung des Rohres 2 verändert.
Ebenso ist es gemäß Figur 3b vorstellbar, eine Werkzeugstation 6 mit einem Rotati- onszugbiegewerkzeug 18 auszustatten und das in der Werkzeugstation 1 inkremen- tell umgeformte und biegeumgeformte Rohr 2 durch eine weitere Biegebewegung 9 weiter zu verformen.
Weiterhin ist es auch denkbar, gemäß den Figuren 4 und 5 die Bearbeitungsreihenfolge der Werkzeugstationen 1 bzw. 6 zu verändern, wobei gemäß Figur 4 das Rohr 2 zuerst in der Werkzeugstation 1 nur inkrementell umgeformt und in der Werkzeugstation 6 nur biegeumgeformt wird oder gemäß Figur 5 zuerst in der Werkzeugstation 6 nur biegeumgeformt und dann das vorgebogene Rohr 2 in der Werkzeugstation 1 inkrementell umgeformt und gleichzeitig biegeumgefomt wird. In der Figur 6 ist eine entsprechend modifizierte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines speziellen Bearbeitungszentrums zu erkennen, bei dem auf einem plattenförmigen Maschinentisch 16 senkrecht zueinander zwei Führungen 15 angeordnet sind, auf denen in der Ebene des Maschinentischs 16 frei verfahrbar ein Maschinenkopf 10 zur Aufnahme des Rohres 3 angeordnet werden kann. Ebenfalls auf der Ebene des Maschinentischs 16 sind eine erste Werkzeugstation 1 in Form eines Aufnahmerahmens 5 mit Werkzeugen 3 zu erkennen, durch die das Rohr 2 hindurch geschoben werden kann. In Bearbeitungsrichtung hinter der Werkzeugstation 1 mit einem Aufnahmerahmen 5 ist eine weitere Werkzeugstation 6 in Form eines Rotationszugbiegewerkzeugs und eine weitere Werkzeugstation 6' in Form eines Drei-Rollen-Biegewerkzeuges auf der Ebene des Maschinentischs 16 angeordnet und können ebenfalls durch das Rohr 2 durchlaufen werden.
Die Funktionsweise des speziellen Bearbeitungszentrums gemäß der Figur 6 ist ganz kurz derart zu schildern, dass durch die relative Positionierung von Maschinenkopf 0, Werkzeugstation 1 und den Werkzeugstation 6 bzw. 6' sowie auch weiteren, hier nicht .dargestellten Werkzeugstationen 1 oder 6 das Rohr 2 sehr frei bearbeitet werden kann und dadurch eine Vielzahl von verschiedensten Rohrquerschnitten und Rohrbiegungen hergestellt werden kann.
In der Figur 7 ist eine besondere Art der Biegung in einer der schon beschriebenen Werkzeugstationen 1 zu erkennen, nämlich die Biegung in Form des sog. amerikanischen Bogens. Hierbei werden z.B. nur einige der Werkzeuge 3, in der Figur 7 angedeutet als unteres Werkzeug 3, in die Bahn des Vorschubs 4 des Rohres 2 eingefahren, die anderen Werkzeuge, in der Figur 7 angedeutet als oberes Werkzeug 3, berühren lediglich ein wenig die unverformte Kontur des Querschnittes des Rohres 2. Hierdurch werden bei Durchtritt des Rohres 2 durch die Werkzeug Station 1 im wesentlichen nur die unteren Fasern (die Innenfasern) des Rohres 2 beeinflusst und verkürzen sich. Hierdurch kommt es zu einer einseitigen Biegung des Rohres 2 nach unten, die als Biegung nach dem Prinzip des amerikanischen Bogens an sich bekannt ist. Dieser sog. amerikanische Bogen lässt sich mit Hilfe einer erfindungsgemäß gestalteten Werkzeug Station 1 ebenfalls besonders einfach herstellen. Sac nummernliste
1 - Werkzeugstation inkrementelle Umformung und Biegeumformung
2 - Rohr im Ausgangszustand
3 - Werkzeug
4 - relative Längsverschiebung Rohr
5 - Aufnahmerahmen
6 - Werkzeugstation Biegeumformumg
7 - gebogene Profilform
8 - relative Bewegungsrichtungen Werkzeug
9 - Biegerichtung
10 - Maschinen köpf
1 1 - Biegewerkzeug
12 - Bearbeitungsflächen
13 - Biegemaschine
14 - Maschinenbett
15 - Führungen
16 - Tisch
17 - Futter/Drehübertrager
18 - Rotationszugbiegewerkzeug

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Umformung von Profilrohren (2), insbesondere von Profilrohren (2) mit über die Längserstreckung variierenden Querschnitten, bei dem ein Rohr (2) mit einem Ausgangs-Profilquerschnitt mittels einer Vorschubeinrichtung (14, 15) mindestens einmal an einer Werkzeugstation (1 ) mit mindestens einem Werkzeug (3) vorbeigeführt wird, wobei das Werkzeug (3) und das Rohr
(2) in mindestens einem Freiheitsgrad zueinander verstellbar angeordnet sind und das Werkzeug (3) den Rohrquerschnitt bei der Relativbewegung zwischen Rohr (2) und Werkzeug (3) lokal inkrementell umformt, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) vor oder nach der inkrementellen Umformung in der ersten Werkzeugstation (1 ) mindestens einmal an mindestens einer weiteren Werkzeugstation (6) vorbeigeführt wird, deren Umformwirkung auf das Rohr (2) auch oder ausschließlich eine Biegeumformung des Rohres (2) entlang der Längserstreckung des Rohres (2) hervorruft.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge
(3) der mindestens zwei Werkzeugstationen (1 , 6) im wesentlichen gleichartig aufgebaut und im wesentlichen gleichartig in der jeweiligen Werkzeugstation (1 , 6) angeordnet werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (3) der mindestens zwei Werkzeugstationen (1 , 6) relativ zu der Vorschubbewegung (4) des Rohres (2) derart angeordnet werden und eine Art Umformkanal bilden, so dass das Rohr (2) mit seinen Vorschubbewegungen (4) durch die Werkzeugstationen {1 , 6) lokal inkrementell umgeformt und biegeumgeformt wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (3) der mindestens zwei im wesentlichen gleichartigen Werkzeugstationen (1 , 6) beim Vorbeiführen des Rohres (2) derart zueinander versetzt relativ zu der Vorschubrichtung (4) des Rohres (2) angeordnet werden und eine Art Umform- - 2 - kanal bilden, dass die Werkzeuge (3) auch oder ausschließlich eine Biegeumformung des Rohres (2) entlang der Profillänge hervorrufen.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (3) von zumindest einer der mindestens zwei im wesentlichen gleichartigen Werkzeugstationen (1 , 6) beim Vorbeiführen des Rohres (2) das Rohr (2) derart aus der Vorschubrichtung (4) ablenken, dass eine Biegeumformung des Rohres (2) entlang der Profillänge resultiert.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nur einzelne der Werkzeuge (3) einer Werkzeugstation {1 , 6) beim Vorbeiführen des Rohres (2) das Rohr (2) derart aus der Vorschubrichtung (4) ablenken, dass eine Biegeumformung des Rohres (2) nach dem Prinzip des amerikanischen Bogens entlang der Profillänge resultiert.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkung der Werkzeuge (3) jeder der Werkzeugstationen (1 , 6) sowie der Abstand der Werkzeugstationen (1 , 6) zueinander in Vorschubrichtung (4) des Rohres (2) derart verändert und gesteuert werden, dass beim Durchlauf des Rohres (2) durch die Werkzeugstationen (1 , 6) die gewünschte Biegeumformung des Rohres (2) hervorgerufen wird.
8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) in mehreren Stichen an den Werkzeugstationen (1 , 6) vorbei geführt und sukzessive immer stärker umgeformt und/oder biegeumformt wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch mehrfachen Durchlauf des Rohres (2) durch die Werkzeugstationen (1 , 6) der Grad der Biegeumformung sukzessive dadurch erhöht wird, dass die Stellung zumindest einzelner Werkzeuge (3) relativ zur Vorschubrichtung (4) des Rohres (2) immer weiter verändert wird. - 3 -
10. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (3) der mindestens zwei Werkzeugstationen (1 , 6) ungleichartig aufgebaut sind und ungleichartig umformend auf das Rohr (2) einwirken.
1 1. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (3) mindestens einer der Werkzeugstationen (1 , 6) bei der Relativbewegung zwischen Rohr (2) und Werkzeug (3) das Rohr (2) ausschließlich lokal inkre- mentell umformen, wohingegen die Werkzeuge (3) mindestens einer der anderen Werkzeugstationen (1 , 6) ausschließlich eine Biegeumformung vornehmen.
12. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (3) mindestens einer der Werkzeugstationen {1 , 6) bei der Relativbewegung zwischen Rohr (2) und Werkzeug (3) das Rohr (2) lokal fnkrementell umformen und biegeumformen, wohingegen die Werkzeuge (3) mindestens einer der anderen Werkzeugstationen (1 , 6) ausschließlich eine Biegeumformung vornehmen. 3. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) als ein vorverformtes Halbzeug, insbesondere als vorgebogener Rohling weiterverformt wird.
14. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegumformung des Rohres (2) durch die Stellung der Werkzeuge (3) der Werkzeugstationen ( , 6) mehrdimensional, insbesondere in zwei Raumrichtungen senkrecht zur Vorschubrichtung (4) des Rohres (2) erfolgt.
15. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den oder einzelnen Werkzeugstationen (1 , 6) abhängig vom Grad der Biegumformung des Rohres (2) verändert wird.
16. Vorrichtung zur Umformung von Profilrohren (2), insbesondere von Profilrohren (2) mit über die Längsachse variierenden Querschnitten, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , wobei die Vorrichtung eine Spannvorrichtung (17) für das inkrernentell umzuformende Rohr (2) sowie mindestens eine Werkzeugstation (1 ) mit mindestens einem Werkzeug (3) auf- - 4 - weist, die Spannvorrichtung (17) und damit das eingespannte Rohr (2) und die Werkzeugstation (1 ) relativ zueinander verschiebbar (4) und/oder verdrehbar angeordnet sind und ein einzelnes oder jedes Werkzeug (3) in der Werkzeugstation (1 ) mindestens eine Relativbewegung (8) relativ zu der Werkzeugstation (1 ) ausführen kann, bei der das eingespannte Rohr (2) inkrementell umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung vor oder nach dem Durchlauf der ersten Werkzeugstatton (1 ) mindestens eine weitere Werkzeugstation (6) mit Werkzeugen (3) aufweist, deren Umformwirkung auf das Rohr auch oder ausschließlich eine Biegeumformung des Rohres (2) entlang der Längserstreckung des Rohres (2) hervorruft.
17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Werkzeugstationen (1 , 6) eine Anzahl von einzeln verstellbaren Werkzeugen (3) aufweist, zwischen denen das Rohr (2) lokal inkrementell umgeformt und/oder biegeumformt wird.
18. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne oder alle der Werkzeuge (3) der Werkzeugstationen (1 , 6) unabhängig voneinander relativ zu dem zu verformenden Rohr (1 ) verstellbar sind.
19. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung einzelner oder aller der Werkzeuge (3) der Werkzeugstationen (1 , 6) über automatisch, vorzugsweise programmgesteuert ansteuerbare Stellantriebe der Werkzeuge (3) erfolgt.
20. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugstation (1 , 6) einen vorzugsweise geschlossenen Aufnahmerahmen (5) aufweist, relativ zu dem die Werkzeuge (3) verstellbar angeordnet sind.
21 . Vorrichtung gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (3) derart an dem Aufnahmerahmen (5), vorzugsweise vier Werkzeuge - 5 -
(3) über Kreuz zueinander, angeordnet sind, dass das Rohr (2) von allen Seiten umgeformt und/oder biegeumformt werden kann.
22. Vorrichtung gemäß Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (3) unabhängig voneinander zum Rohr (2) radiale Verstellbewegungen (8) ausführen.
23. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (3) stichelartig ausgebildet sind.
24. Vorrichtung gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (3) einen kugeligen oder balligen Bearbeitungsabschnitt (12) aufweisen, der mit dem Rohr (2) bei der inkrementellen Umformung und der Biegeumformung wechselwirkt.
25. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugstation (1 , 6) in eine konventionelle Biegemaschine für Rohre (2) integrierbar ist.
26. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugstation (1 , 6) auf eine Drei-Rollen-Biegemaschine für Rohre (2) anpassbar ist.
27. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugstation (1 , 6) auf einem speziellen Bearbeitungszentrum für Rohre (2) aufbaubar ist.
28. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugstationen (1 , 6) in Vorschubrichtung (4) des Rohres (2) zueinander gestaffelt verstellbar angeordnet sind.
29. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Werkzeugstation (6) für die reine Biegeumformung konventionelle Rohrbbiegewerkzeuge verwendbar sind.
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