WO2020052890A1 - Verfahren zur herstellung eines biegeteils und biegemaschine zur durchführung des verfahrens - Google Patents
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- B21D11/14—Twisting
Definitions
- the invention relates to a method for producing a bent part according to the preamble of claim 1 and to a bending machine set up to carry out the method according to the preamble of claim 5.
- a preferred area of application is the bending of workpieces with a rectangular cross section.
- the movements of the machine axes of a bending machine are controlled in a coordinated manner with the aid of a control device in order to allow the workpiece, e.g. a rod or a tube or a wire to create one or more permanent bends by plastic forming.
- the workpiece is shaped with the aid of a bending machine which has a bending head with a bending shape and with a bending arm which can be rotated about the bending shape.
- the bending arm has a clamping device for clamping an end section of the workpiece against a peripheral section or an outer contour of the bending mold.
- the bending arm can be rotated about a bending axis by means of a bending drive controlled by the control device.
- the bending machine furthermore has a counter-holding device which can be brought into engagement with a feed-side section of the workpiece for the bending operation in order to stabilize the alignment of the longitudinal axis of the feed-side section during a bending operation by absorbing transverse forces.
- a section of the workpiece to be formed is first brought into a starting position in the engagement area of the bending head. If pre-assembled, already cut individual workpieces are to be bent, they can be inserted into the bending machine. It is also possible to move a piece of suitable length from a longer supply of workpieces into the starting position by means of a feed operation.
- the tensioner is brought into contact with the end portion to tension the end portion against a peripheral portion of the bending die and on the bending die to clamp.
- the end section can be fixed between a clamping jaw of the clamping device and the bending shape.
- the counter-holding device is brought into engagement with a feed-side section of the workpiece in order to stabilize the alignment of the longitudinal axis of the feed-side section during a bending operation.
- a bend is generated between the feed-side section stabilized against transverse forces by the counter-holding device and the end section. Due to the synchronous rotation of the bending mold and the clamping device around the bending axis, the workpiece is “pulled” as it were around the bending mold or a circumferential section thereof.
- the outer contour of the bending shape can stabilize the inner contour of the bend and precisely specify its radius.
- the rear, straight leg of the workpiece that is to say the section on the feed side, is supported by the counter-holding device, which, as a counter-bearing, absorbs the transverse forces resulting from the bend and thus ideally remains aligned parallel to a feed direction.
- the feed direction is the direction in which material is fed or drawn in the direction of the bending shape during bending.
- Rotational tensile bending is a widespread and precise bending process, especially for pipes with a small bending ratio (bending radius / pipe diameter) and a high wall thickness factor (pipe diameter / wall thickness).
- the counter-holding device acts on the feed-side section of the workpiece.
- the counter-holding device engages or engages on the workpiece in such a way that a torsional moment is introduced into the workpiece by means of the counter-holding device and / or a torsional moment can be absorbed.
- the counter-holding device and / or the bending head is then rotated at least in phases around an axis of rotation before, during and / or after the rotation of the bending arm.
- the bending arm is rotated around its bending axis.
- the axis of rotation of the counter-holding device and / or the bending head runs parallel to the longitudinal direction of the feed-side section.
- the counter-holding device and / or the bending head are rotated in such a way that a twisted section is generated in a region between the counter-holding device and the bending mold arranged behind it.
- the twisted section is also referred to as a twisted section.
- the relative rotation between the counter-holding device and the bending head i.e. the rotation of the counter-holding device and / or the bending head, which leads to the production of the twisted section, only begins after the end section has been clamped between the bending mold and the clamping device, so that the end section can no longer twist .
- a further shaping operation is carried out, namely a torsion of the workpiece in an area between the bending shape and the counter-holding device.
- the workpiece is held on one side (at the end section) by the fixation between the bending mold and the clamping device and on the other side by the counter-holding device, which acts on the feed-side section in such a way that a torsional torque can be introduced into the workpiece and / or that a torsional moment generated by rotating the bending shape about the axis of rotation can be absorbed.
- a permanent deformation in the form of a twisted or twisted section in the vicinity of a bend can thus be generated.
- the bend and the twisted section can merge directly into one another.
- Decisive for the production of the twisted section is a relative rotation between the bending head and the counter-holding device about the axis of rotation, which runs parallel to the longitudinal direction of the section on the feed side.
- the relative rotation can be on different ways are created. It is possible that only the counter holder device is rotated, while there is no rotation around the axis of rotation on the bending head. It is also possible for the counter-holding device to stand still during the production of the twisted section and for only the bending head to be rotated about the axis of rotation. It is also possible for both the counter-holder device and the bending head to be rotated about the axis of rotation in order to generate the relative rotation.
- the two rotations which usually run in opposite directions to one another, can be generated synchronously or at different times.
- This new functionality can be implemented on the bending machine in accordance with the claimed invention in that the counter-holding device is designed for introducing and / or absorbing a torsional moment on the feed-side section and in that the counter-holding device and / or the bending head is rotated about an axis of rotation by means of a rotary drive that can be controlled by the control device is rotatable, which runs parallel to a feed direction of a workpiece.
- the control device of the bending machine is configured or configurable to rotate the counter-holding device and / or the bending head before, during and / or after a rotation of the bending arm about the bending axis at least in phases about an axis of rotation running parallel to the longitudinal direction of the feed-side section such that in a permanent deformation in the form of a twisted or twisted section can be generated in an area between the counter-holding device and the bending shape of the bending head arranged behind it in the material feed direction.
- the torsional moment can be transmitted from the counter-holding device to the workpiece and / or absorbed by the form-fitting and / or non-positive connection.
- the control device can be configured to carry out the method if it can provide an operating mode in which a simultaneous coordinated rotation of the bending arm and the counter-holding device and / or the bending head takes place at least in phases.
- the torsional moment is first initiated by rotating the counter-holding device before the bending arm is subsequently rotated about the bending axis.
- the rotation of the counter-holding device can be completed before the rotation of the bending mold begins, so that these two operations take place in succession at different times.
- particularly strong twists or torsions can be generated in the workpiece if required. It is also possible to coordinate the movements in such a way that the introduction of the torsional moment (by rotating the counter-holding device) takes place in phases or completely simultaneously or synchronously with the rotation of the bending arm, so that these operations overlap in time.
- Analog variants can be used if the bending machine has a bending head which can be rotated in a controlled manner about the axis of rotation running parallel to the section on the feed side.
- the torsional moment is first initiated by turning the bending head before the bending arm is then rotated around the bending axis.
- the rotation of the bending head can be completely completed before the rotation of the bending shape begins, so that these two operations take place in succession at different times. It is also possible to coordinate the movements so that the introduction of the torsional moment (by rotating the bending head) takes place in phases or completely simultaneously or synchronously with the rotation of the bending arm, so that these operations overlap in time.
- the bending geometry of the finished bent part can be positively influenced, since an additional degree of freedom for material forming creates a bend in the immediate vicinity or overlaps with a bend. This can be used to correct the bending geometries in order to adapt the actual geometry achieved exactly to the desired target geometry. It is also possible to realize very complex, possibly completely new, bending geometries, that is, bending geometries that could not previously be produced using pure bending processes.
- Round material can be processed, i.e. workpieces with a circular cross-section.
- profile material including workpieces with a non-circular cross-sectional shape, e.g. Oval wire or wire or tube with a rectangular cross-section.
- the bent part is produced from an elongated workpiece with a rectangular cross section.
- the bending machine is accordingly designed to produce a bent part from an elongated workpiece with a rectangular cross section.
- the workpiece is therefore a profile material which, in the non-bent state, has four essentially flat side surfaces which extend parallel to the longitudinal direction of the workpiece, the side surfaces adjacent in the circumferential direction in each case being essentially at right angles to one another. Rounding can be provided on the edges lying between them.
- the workpiece can have a substantially square cross-section in which all four side surfaces are essentially of the same width.
- the workpiece can have two opposite broad sides and two narrow sides, which are arranged perpendicular to the broad sides and are opposite one another and have a smaller width. It can be flat material, for example, as is used, for example, to produce electrically conductive conductor sections with a special bending geometry.
- the counter-holding device is preferably designed in such a way that it has a guide for the workpiece, which is adapted to the rectangular cross section of the workpiece in such a way that the guide guides the feed-side section of the workpiece on at least two opposite side surfaces if the counter-holding device is in engagement with the workpiece.
- a guide for the workpiece which is adapted to the rectangular cross section of the workpiece in such a way that the guide guides the feed-side section of the workpiece on at least two opposite side surfaces if the counter-holding device is in engagement with the workpiece.
- an attack on only one side surface can be sufficient to initiate torsional moments.
- the torque can be transmitted in the direction of rotation via a positive connection acting in the direction of rotation (circumferential direction) between the counter-holder device and the workpiece.
- the guide can be a rectangular groove that is open on one side, so that the workpiece engages in the guide groove from the open side when producing the engagement between the counter-holding device and the workpiece.
- the counter-holding device can have a through opening which is parallel to the longitudinal direction of the feed-side section and has a rectangular shape which is adapted to the rectangular cross section of the workpiece.
- the guidance to be realized in that the workpiece is passed through a gap between pairs of rollers or rollers with a cylindrical peripheral surface.
- the inventors have recognized that, in particular when bending profiles, e.g. those with a rectangular cross-section can be useful during the rotation, i.e. overlapping in time with the bending operation, to initiate a plane rotation in the profile.
- bending profiles e.g. those with a rectangular cross-section
- it can be such that after the bending of the two 90 ° bends spaced apart from one another, the bent part does not lie completely flat on a flat contact surface, that is to say that the legs of the U-shape are mutually intertwined are.
- the reason for this can be e.g. Torsion within the workpiece material.
- This bending error can be reduced or avoided by deliberately rotating the profile in such a way that during the bending of at least one of the bends an additional twisted section is additionally generated, so that the two legs of the U-shaped bent part are then combined with high accuracy Level.
- the introduction of a twisted section can also be useful if the angle of the profile position has to be influenced.
- the invention in connection with the rotational tensile bending enables a targeted change in the profile position of legs with respect to a bend or an arc. For example, in the case of a rectangular profile, the wider side surfaces of the legs running parallel to one another can be aligned obliquely to one another in front of and behind a U-shaped bend.
- advantages of the claimed invention can also be described in this way.
- the legs stand in front of and behind the bend at an angle to one another.
- the front leg is formed by the end section changed in its orientation, the rear leg by the feed-side section not changed in its orientation.
- a twisted section can be produced in the vicinity of the bend, so that connected side surface sections of the legs in front of and behind the bend now have different orientations or no longer lie in a common plane.
- a flat bend of a rectangular material around one of the side surfaces can ideally be carried out in such a way that side surface sections of a side surface lie in front of and behind the bend in a common plane, just as before the generation of the bend.
- a side surface section in one leg lies in a first plane in front of the bend and a side surface section of the same side surface behind the bend defines a second plane which is oblique to the first plane.
- the angle included by the two planes can be determined by the amount of torsion.
- the method according to the invention can be used for different types of starting workpieces.
- the procedure is such that the workpiece is already cut to length as a pre-assembled workpiece and is inserted manually or mechanically into the bending machine in order to carry out a bending operation.
- a feed end can e.g. be clamped in a pipe wrench or other clamping device to allow controlled self-rotation and axial feed movements.
- a longer workpiece stock (coil) is often used, particularly in the case of a thinner cross section, and the finished bent part is separated from the supplied workpiece material by means of a cutting device after all the intended bending operations have been completed.
- the bending machine has a drawing-in device for drawing in workpiece material from a material supply in the direction of the bending head.
- the feed device can be rotated about a feed axis.
- the feed direction of the workpiece then runs parallel to the feed axis, a longitudinal central axis of the workpiece being essentially coaxial with the feed axis.
- This functionality is often provided if bends in different bending planes which are at an angle to one another are required on a bent part, so that the resulting bent parts are bent three-dimensionally.
- a separate drive which can be controlled by means of the control device, is generally provided for the rotation of the feed device about the feed axis. If such a pull-in device is provided, it can be provided in addition to the counter-holding device. As a rule, the pull-in device is then rotated synchronously when the counter-holding device is rotated about its axis of rotation, so that there is no torsion in the workpiece between the pull-in device and the downstream counter-holding device.
- a separate counter-holding device can be dispensed with.
- the feed device is used as a counter-holding device.
- the counter-holding device is formed by the pull-in device.
- the drawing-in direction can then be rotated about its drawing-in axis, while the bending around the bending axis is generated on the workpiece with the aid of the bending head in order to produce a twisted section between the bending head and the drawing-in device.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a plan view of the bending head and the counter-holding device of a bending machine according to one embodiment before clamping the workpiece;
- FIG. 2 shows the components from FIG. 1 after the workpiece has been clamped before the bending operation begins
- Figure 3 shows the components of Figures 1 and 2 during or after the bending operation
- FIGS. 6 and 7 show views of an embodiment of a bending machine with a rotatable feed device which is used as a counter-holding device;
- FIG. 8 and 9 show views of an embodiment with a bending head rotatable about the feed axis; 10 and 11 show views of the embodiment of FIG. 8 in the direction of the feed axis before (FIG. 10) and after (FIG. 11) the generation of a torsion.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a top view of the bending head 100 of the bending machine, which is designed to provide an elongated workpiece 110 in the form of a flat wire with a rectangular cross section by cold forming with one or more bends.
- the bending machine has a right-angled machine coordinate system MK, identified by lowercase letters x, y and z, with a vertical z axis and horizontal x and y axes.
- MK right-angled machine coordinate system
- the x-axis runs parallel to the workpiece axis 112 of the workpiece that has not yet been bent.
- capital letters e.g. C, V, P and Y.
- an initially straight workpiece section is brought into the starting position shown in the engagement area of the bending head 100.
- the workpiece In the case of workpieces with a relatively large diameter or large cross-section, the workpiece is often already cut to length as a pre-assembled workpiece and is inserted into the bending machine manually or by machine. In the case of thinner cross sections, a longer workpiece supply (coil) is often used, and a separate feed device (not shown) is provided, by means of which a workpiece section to be formed is conveyed into the starting position parallel to a feed direction or feed direction.
- the machine axis for the feed is called the C-axis and includes a drive in the form of an electric servo motor. In the starting position shown, the workpiece axis 112 of the workpiece which has not yet been bent runs in a straight line, parallel to a feed direction.
- the bending head 100 has a bending arm 120 which can be rotated or pivoted with respect to the machine frame about a bending axis 125 running parallel to the z-axis of the machine coordinate system.
- the associated machine axis is referred to here as the Y axis and comprises a bending drive in the form of an electric servo motor. This is coupled to the bending arm 120 via a drive train.
- the bending arm includes a clamping device 130, which can be pivoted with it about the bending axis and serves to clamp an end section 115 of the workpiece for the bending operation.
- the clamping device includes a clamping jaw 135 which can be moved linearly on the bending arm transversely to the longitudinal direction of the workpiece and which has a rectangular receiving groove 136 on the side facing the workpiece for engaging the end section which is rectangular in cross section.
- the associated machine axis for linear displacement of the clamping jaw is referred to as the P axis and has an electric motor as the drive.
- the clamping jaw 135 moving in the direction of the workpiece presses the workpiece against a straight section 142 (clamping area) contoured with a rectangular groove, which can be rotated coaxially with the bending arm about the bending axis 125 and then against the clamping area over a large one Part of its circumference is circularly curved and has curved sections of the rectangular groove.
- the bending shape can be firmly connected to the bending arm.
- a drive separate from the bending drive is provided for the bending mold in order to change the rotational position of the bending mold relative to the rotational position of the bending arm.
- the inner contour of the bent workpiece is predetermined and stabilized in the area of the generated bend by the outer contour of the bending shape.
- the section of the workpiece 110 that is located in front of the bending mold is referred to here as the “feed-side section” 118 because workpiece material is fed or moved in the direction of the bending mold in the bending process explained later.
- a counter-holding device 150 is provided to stabilize the feed-side section 118 during the bending operation.
- the counter-holding device has two machine axes, each of which has its own drive.
- V axis causes a horizontal linear movement parallel to the y axis or an infeed of the counter-holding device in the direction of the workpiece perpendicular to the workpiece axis or perpendicular to the x direction.
- the other machine axis which is referred to here as the counter-holder rotation axis or G-axis, causes the counter-holder device 150 to rotate about an axis of rotation which runs parallel to the feed direction or to the x-axis and is arranged coaxially to the workpiece longitudinal axis in the feed-side section.
- a receiving contour in the form of a rectangular groove 152 is provided, which defines the feed-side section 1 18 in the delivered state of the counter-holding device encompasses at least up to the middle or over its entire width and stabilizes it over a relatively long length.
- This rectangular groove serves as a guide 152 for the workpiece.
- All drives for the machine axes are electrically connected to a control device, not shown, which contains, among other things, the power supply for the drives, a central computer unit and storage units. With the help of the control software active in the control device, the movements of all machine axes are variably controlled in order to generate a coordinated movement of the elements involved in the bending process.
- a display and control unit connected to the control device serves as an interface to the machine operator.
- the free end section 115 is then clamped in by means of the clamping device 130, in that the clamping jaw 135 is pushed in the direction of the workpiece by means of the P-axis and the workpiece is thereby pressed against the outer contour of the bending mold 140 (cf. FIG. 2).
- the end section 115 is clamped between the clamping jaw 135 and the bending mold 140, but without plastically deforming the cross-sectional shape.
- the workpiece is secured in the clamped area due to the precisely fitting engagement in the rectangular grooves on the bending shape and clamping jaw by means of positive locking against rotation around the workpiece longitudinal axis.
- the bending operation begins, which is illustrated in FIG. 3.
- the bending operation begins with the bending drive (Y axis) being activated in order to pivot the bending arm 120 and the bending mold 140 in a bending movement around the bending axis 125 in the bending direction 127.
- a flat bend 119 is generated on the workpiece between the feed-side section 118 and the clamped end section 115, the center of curvature of which lies at the bending axis 125 and the inner contour of which is determined by the outer contour of the bending shape.
- the feed-side section is drawn parallel to the x-axis or the feed direction in the direction of the bending head or is fed to the bending mold 140.
- the counter-holding device 150 remains unchanged in its position along the x-direction during this bending process, ie it is not moved in the feed direction during the bending operation.
- the supplied section slides along contact surfaces (at least one) to the counter-holding device.
- the counter-holding device 150 is controlled by the control device during the entire rotation of the bending mold or at least during one phase of this rotary movement in such a way that it is rotated by the associated machine axis (counter-holder rotating axis, G-axis) about an axis of rotation which is coaxial with the Workpiece axis 1 12 runs on the feed side.
- This rotary movement exerts a torsional moment on the section of the workpiece guided on the counter-holding device, since the counter-holding device acts on the workpiece guided in the guide groove in a manner similar to an open-ended wrench.
- the torque is positively transmitted from the counter-holding device to the workpiece in the direction of rotation, since the workpiece is held between mutually opposite guide surfaces of the guide groove.
- the broad side of the workpiece 110 which is visible in plan view, runs parallel to the bending plane in the region of the bending shape (which lies parallel to the drawing plane).
- the feed-side section 118 is rotated out of this plane during the pulling movement in the direction of the bending shape by the rotation of the counter-holding device 150, so that the broad sides of the workpiece are inclined in the section which lies beyond the bending shape (upwards in the drawing) in front of the counter-holding device to this level.
- a twisted section 11 1 is generated in an intermediate section 170 between the end of the counter-holding device 150 facing the bending mold 140 and the location at which the workpiece engages in the circumferential groove on the bending mold, in which the orientation of the to the wide surfaces parallel planes changes continuously.
- the twisted section 11 1 represents a permanent deformation on the finished bent part.
- the counter-holding device is controlled by the control device before the bending operation begins so that it is rotated about its axis of rotation by the associated machine axis (counter-holder rotation axis, G-axis) (runs coaxially with the workpiece axis 1 12 on the feed side).
- a torsional moment is exerted on the section of the workpiece guided on the counter-holding device via this rotary movement.
- the torsion is thus introduced before the bending arm 130 is pivoted about the bending axis 125. This can create particularly strong torsions.
- the twisting or torsion takes place over a certain length of the workpiece, which is referred to as the twisting length.
- the twisting length is essentially determined by the distance between the bending shape and the counter-holding device in the area 170.
- the twisting length can be, for example, in the range from 50% to 250% of the (maximum) width of the workpiece, possibly also significantly more (for example 1000% or more).
- Workpiece sections in front of and behind the twisted section are twisted relative to one another in relation to a neutral line of the workpiece running centrally along the tool, for example in such a way that the twist angle is between 1 ° and approximately 90 °, in particular in the range from 1 ° to 20 °. Other angles of rotation are also possible.
- the geometry of the bent part shown by way of example in FIG. 3 can be described as follows.
- the workpiece has a single flat bend 1 19, to which a first leg (formed by the former end section 1 15) and on the other side a second leg (formed by the former feed section 11 18) adjoins.
- the broad side 1 17 of the workpiece on the first leg visible in the drawing runs parallel to the bending plane (parallel to the drawing plane).
- the part of the feed-side section rotated by rotation of the counter-holding device 150 is oriented in such a way that the broad side 117 no longer runs parallel to the bending plane, but is inclined to it.
- the transition between the different orientations of these levels is continuous in the area of the twisted section 11.
- FIG. 4 shows some components of a bending machine according to another embodiment in an isometric view.
- Fig. 5 shows the same arrangement in plan view.
- components that are structurally and / or functionally similar or identical to corresponding components of the arrangement in FIGS. 1 to 3 are identified by the same reference numerals.
- the workpiece 110 is a cut-to-length piece of wire with a square or almost square rectangular cross section.
- the bending mold 140 which is rotatable about the bending axis 125, has a rectangular section on the clamping jaw 135 opposite and on a cylindrical section adjoining it, into which the workpiece is relative fits a part perfectly.
- a corresponding rectangular groove is formed on the end face of the clamping jaw facing the bending shape.
- the rectangular groove can also be omitted, so that those surfaces on the clamping jaw and bending shape that come into engagement with the workpiece are smooth and act on opposite side surfaces of the workpiece.
- the bending mold and the clamping jaw are shown in a configuration in which the end section 115 is clamped firmly between them and a bending operation by rotating the bending mold and the clamping device acting thereon has already taken place about the bending axis 125.
- the counter-holding device 150 acts on the workpiece at a distance from the bending mold.
- a rectangular groove is formed on the side facing the workpiece 110, so that the flat upper and lower sides of the workpiece lie between mutually parallel guide surfaces of the circumferential groove and the counter-holding device can engage the workpiece in a manner similar to an open-end wrench.
- the counter-holder device can be rotated by means of the counter-holder axis of rotation about an axis of rotation lying coaxially to the workpiece axis in the feed-side section 118, in order to produce a twisted section.
- the end of the workpiece opposite the end section 115 is clamped in a clamping device in the form of a pipe wrench 180.
- the pipe wrench can be rotated about the feed direction on the one hand by means of suitable controllable machine axes and on the other hand can be displaced in a controlled manner parallel to the feed direction. If, during the bending operation, that is to say while the bending mold 140 rotates around the bending axis 125 with the clamping jaw 135 adjacent to it, a twisted section is to be produced after the bending, the counter-holding device 150 is rotated about the longitudinal workpiece axis on the feed side with the aid of its own rotary drive.
- the pipe wrench 180 is also rotated synchronously therewith so that the section of the workpiece lying between the pipe wrench 180 and the counter-holding device 150 is not twisted.
- the associated bending machine is intended for processing workpiece material, which is initially available in a large material supply on the so-called coil and is drawn into the bending machine piece by piece for the successive production of bent parts.
- the bending machine has a feed device 190 for pulling in workpiece material from a material supply.
- the feed device can be displaced linearly parallel to the x-direction of the machine coordinate system and thereby specifies the feed direction or feed direction of the material and the orientation of the workpiece longitudinal axis in the feed-side section 118.
- the feed device can be rotated with the aid of its own rotary drive about a feed axis 192 running parallel to the x direction.
- the feed axis is coaxial with the workpiece longitudinal axis in the feed-side section 118 or specifies its position.
- the feed device 190 has in its interior roller-like or roller-like components (feed rollers or rollers) which act in pairs on opposite flat side surfaces of the rectangular workpiece material and bring about the feed. The workpiece material is clamped against rotation between these pull rollers. Accordingly, when the feed device 190 rotates about its feed axis, a torsional moment can be exerted on the section of the workpiece passed with the aid of the feed rollers.
- feed rollers or rollers Other types are possible, e.g. a forceps feeder or a tape feeder.
- the pull-in device 190 simultaneously takes over the function of the counter-holding device, which guides the feed-side section 118 of the workpiece at a distance in front of the bending mold 140 by absorbing transverse forces during bending and at the same time is able to rotate the counter-holding device / pull-in device before and / or after the bending operation to produce a twisted section in the area between the drawing-in device / counter-holding device and the bending mold.
- the term “bending machine” denotes a computer-numerically controlled forming machine which is capable of producing one or more permanent bends on an elongated workpiece, for example on a wire or a rod or a tube made of a metallic material, in order to produce one To produce a bent part with a predefinable bending geometry.
- the bending machines include, for example, pipe bending machines, wire bending machines or also spring machines that are configured to produce bent parts in the form of springs (eg tension springs, compression springs, leg springs) by means of spring winches or spring coils.
- the combination with bending mold 140 and clamping device or clamping jaw 135 can be in the form of a separate forming tool.
- the counter-holding device can be integrated in the forming tool or can be formed by a unit separate from the forming tool, in particular by a rotatable drawing-in device of the bending machine.
- FIGS. 8 to 11 Another embodiment will now be described with reference to FIGS. 8 to 11.
- components that are structurally and / or functionally similar or identical to corresponding components of the arrangement in FIGS. 4 and 5 are identified by the same reference numerals.
- FIGS. 8 and 9 show an oblique perspective view and a top view of some components of the bending machine similar to FIGS. 4 and 5.
- FIGS. 10 and 11 show views of the bending head of the bending machine from the feed direction, that is to say from that direction to which the material to be bent is fed.
- the feed-side end of the workpiece opposite the end section 115 is clamped in a clamping device in the form of a pipe wrench 180.
- the pipe wrench can be moved parallel to the feed direction by means of suitable controllable machine axes, but is fixed during the forming process.
- the counter-holding device 150 is also fixed.
- a special feature of the bending machine is that the bending machine has a machine axis with which the bending mold 140 and the clamping jaw 135 can be rotated around an axis of rotation 160 which runs parallel to the feed direction or to the feed-side section 118.
- the bending mold 140 with the clamping jaw 135 applied is turned around with the aid of a rotary drive or rotary drive the workpiece longitudinal axis on the supply side (axis of rotation 160) is rotated.
- the counter-holding devices 150 and the pipe wrench 180 are fixed so that the section of the workpiece lying between the pipe wrench 180 and the counter-holding device 150 is not twisted.
- the torsion or twisting can be initiated before, during and / or after the bending operation, as in the previous exemplary embodiments.
- an arcuately curved support 11 16 with an arc guide 113 is mounted on the machine frame.
- the bending head 100 is rotatably mounted in a suitable mounting in such a way that it can be pivoted in a predetermined angular range, for example + 45 °, about the axis of rotation 160, which runs parallel to the feed-side section 118 of the workpiece. A part of the bending head further away from the axis of rotation 160 is guided in the arc guide for this purpose.
- FIG. 10 shows the bending head in its neutral position, in which the bending axis 125 of the bending head is oriented parallel to the z-axis of the machine coordinate system.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
Abstract
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Biegeteils aus einem langgestreckten Werkstück wird eine Biegemaschine verwendet, die einen Biegekopf (100) mit einer Biegeform (140) und mit einem um die Biegeform drehbaren Biegearm (120) aufweist, der eine Spanneinrichtung (130) zum Spannen eines Endabschnitts (115) des Werkstücks gegen einen Umfangsabschnitt der Biegeform aufweist und um eine Biegeachse (125) drehbar ist. Zunächst wird ein Abschnitt des Werkstücks in eine Ausgangsstellung im Eingriffsbereich des Biegekopfs (100) gebracht. Die Spanneinrichtung (130) wird in Kontakt mit dem Endabschnitt gebracht und spannt den Endabschnitt gegen einen Umfangsabschnitt der Biegeform (140). Eine Gegenhaltereinrichtung (150) wird in Eingriff mit einem zufuhrseitigen Abschnitt (118) des Werkstücks gebracht. Dann wird in einer Biegeoperation durch Drehen des Biegearms (120) um die Biegeachse (125) eine Biegung (119) zwischen dem zufuhrseitigen Abschnitt (118) und dem Endabschnitt (115) erzeugt. Die Gegenhaltereinrichtung (150) greift zum Einleiten und/oder Aufnehmen eines Torsionsmoments am zufuhrseitigen Abschnitt (118) an. Die Gegenhaltereinrichtung (150) und/oder der Biegekopf (100) wird vor, während und/oder nach der Drehung des Biegearms (120) um die Biegeachse (125) um eine parallel zur Längsrichtung des zufuhrseitigen Abschnitts (118) verlaufende Drehachse derart gedreht, dass in einem Bereich (170) zwischen der Gegenhaltereinrichtung (150) und der Biegeform (140) ein tordierter Abschnitt (111) erzeugt wird.
Description
Verfahren zur Herstellung eines Bieqeteils und Bieqemaschine zur Durchführung des
Verfahrens
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Biegeteils gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf eine zur Durchführung des Verfahrens eingerichtete Biegemaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 5. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist das Biegen von Werkstücken mit einem Rechteckquerschnitt.
Bei der automatisierten Herstellung von zwei- oder mehrdimensional gebogenen Biegeteilen mit Hilfe numerisch gesteuerter Biegemaschinen werden die Bewegungen von Maschinenachsen einer Biegemaschine mit Hilfe einer Steuereinrichtung koordiniert angesteuert, um an dem Werkstück, z.B. einem Stab oder einem Rohr oder einem Draht, durch plastisches Umformen eine oder mehrere bleibende Biegungen zu erzeugen.
In einem automatisierten Biegeprozess der in dieser Anmeldung betrachteten Art wird das Werkstück mit Hilfe einer Biegemaschine umgeformt, die einen Biegekopf mit einer Biegeform und mit einem um die Biegeform drehbaren Biegearm aufweist. Der Biegearm weist eine Spanneinrichtung zum Spannen eines Endabschnitts des Werkstücks gegen einen Umfangsabschnitt bzw. eine Außenkontur der Biegeform auf. Der Biegearm ist mittels eines durch die Steuereinrichtung gesteuerten Biegeantriebs um eine Biegeachse drehbar.
Die Biegemaschine weist weiterhin eine Gegenhaltereinrichtung auf, die für die Biegeoperation in Eingriff mit einem zufuhrseitigen Abschnitt des Werkstücks gebracht werden kann, um durch Aufnahme von Querkräften die Ausrichtung der Längsachse des zufuhrseitigen Abschnitts während einer Biegeoperation zu stabilisieren.
Beim Biegeprozess wird zunächst ein umzuformender Abschnitt des Werkstücks in eine Ausgangsstellung im Eingriffsbereich des Biegekopfs gebracht. Wenn vorkonfektionierte, bereits abgelängte Einzelwerkstücke gebogen werden sollen, können diese hierzu in die Biegemaschine eingelegt werden. Es ist auch möglich, von einem längeren Werkstückvorrat ein Stück geeigneter Länge durch eine Zufuhroperation in die Ausgangsstellung zu bewegen.
Danach wird die Spanneinrichtung in Kontakt mit dem Endabschnitt gebracht, um den Endabschnitt gegen einen Umfangsabschnitt der Biegeform zu spannen und an der Biegeform
festzuklemmen. Der Endabschnitt kann dabei zwischen einer Spannbacke der Spanneinrichtung und der Biegeform fixiert werden.
Zeitgleich oder zeitlich versetzt dazu wird die Gegenhaltereinrichtung in Eingriff mit einem zufuhrseitigen Abschnitt des Werkstücks gebracht, um die Ausrichtung der Längsachse des zufuhrseitigen Abschnitts während einer Biegeoperation zu stabilisieren.
Danach wird in einer Biegeoperation durch Drehen des Biegearms um die Biegeachse eine Biegung zwischen dem durch die Gegenhaltereinrichtung gegen Querkräfte stabilisierten zufuhrseitigen Abschnitt und dem Endabschnitt erzeugt. Durch die synchrone Drehung der Biegeform und der Spanneinrichtung um die Biegeachse wird das Werkstück gleichsam um die Biegeform bzw. einen Umfangsabschnitt desselben „herumgezogen“. Die Außenkontur der Biegeform kann dabei die Innenkontur der Biegung stabilisieren und deren Radius genau vorgeben. Der hintere, gerade Schenkel des Werkstücks, also der zufuhrseitige Abschnitt, wird dabei von der Gegenhaltereinrichtung, die als Gegenlager die aus der Biegung resultierenden Querkräfte aufnimmt, gestützt und bleibt dadurch idealerweise parallel zu einer Zufuhrrichtung ausgerichtet. Die Zufuhrrichtung ist diejenige Richtung, in der beim Biegen Material in Richtung der Biegeform zugeführt bzw. nachgezogen wird.
Es wird im Idealfall eine ebene Biegung erzeugt, bei der die Schenkel vor und hinter der Biegung, gebildet durch den in seiner Orientierung veränderten Endabschnitt und den in seiner Orientierung nicht geänderten zufuhrseitigen Abschnitt, in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die relative Orientierung des Endabschnitts gegenüber dem zufuhrseitigen Abschnitt wird üblicherweise durch den Biegewinkel beschrieben.
Diese Charakteristika sind typisch für das Biegeverfahren „Rotationszugbiegen“. Das Rotationszugbiegen ist ein weit verbreitetes und präzises Biegeverfahren vor allem für Rohre mit kleinem Biegeverhältnis (Biegeradius/Rohrdurchmesser) und hohem Wanddickenfaktor (Rohrdurchmesser/Wanddicke).
AUFGABE UND LÖSUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Biegemaschine so weiterzubilden, dass damit Biegeteile mit verbesserter Biegegeometrie herstellbar sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Biegemaschine mit den Merkmalen von Anspruch 5 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Bei einem Verfahren gemäß der beanspruchten Erfindung greift die Gegenhaltereinrichtung am zufuhrseitigen Abschnitt des Werkstücks an. Der Angriff bzw. Eingriff der Gegenhaltereinrichtung am Werkstück erfolgt so, dass mittels der Gegenhaltereinrichtung ein Torsionsmoment in das Werkstück eingeleitet und/oder dass ein Torsionsmoment aufgenommen werden kann. Die Gegenhaltereinrichtung und/oder der Biegekopf wird dann vor, während und/oder nach der Drehung des Biegearms wenigstens phasenweise um eine Drehachse gedreht. Der Biegearm wird bei seiner Drehung um seine Biegeachse gedreht. Die Drehachse der Gegenhaltereinrichtung und/oder des Biegekopfs verläuft parallel zur Längsrichtung des zufuhrseitigen Abschnitts. Die Drehung der Gegenhaltereinrichtung und/oder des Biegekopfs erfolgt so, dass in einem Bereich zwischen der Gegenhaltereinrichtung und der dahinter angeordneten Biegeform ein verdrehter Abschnitt erzeugt wird. Der verdrehte Abschnitt wird auch als tordierter Abschnitt bezeichnet. Die Relativverdrehung zwischen Gegenhaltereinrichtung und Biegekopf, also die Drehung der Gegenhaltereinrichtung und/oder des Biegekopfs, die zur Erzeugung des tordierten Abschnitts führt, beginnt erst, nachdem der Endabschnitt zwischen der Biegeform und der Spanneinrichtung eingeklemmt wurde, so dass sich der Endabschnitt nicht mehr verdrehen kann.
Es wird also zusätzlich zu der ebenen Biegung um die Biegeachse eine weitere Umformoperation durchgeführt, nämlich eine Torsion des Werkstücks in einem Bereich zwischen der Biegeform und der Gegenhaltereinrichtung. Das Werkstück wird dabei auf der einen Seite (am Endabschnitt) durch die Fixierung zwischen Biegeform und Spanneinrichtung festgehalten und auf der anderen Seite durch die Gegenhaltereinrichtung, die derart am zufuhrseitigen Abschnitt angreift, dass damit ein torsionserzeugendes Drehmoment in das Werkstück eingeleitet werden kann und/oder das ein durch Drehung der Biegeform um die Drehachse erzeugtes Torsionsmoment aufgenommen werden kann. Es kann somit eine bleibende Verformung in Form eines verdrehten bzw. tordierten Abschnitts in der Nähe einer Biegung erzeugt werden. Die Biegung und der tordierte Abschnitt können unmittelbar ineinander übergehen.
Entscheidend für die Erzeugung des tordierten Abschnitts ist eine Relativverdrehung zwischen dem Biegekopf und der Gegenhaltereinrichtung um die Drehachse, die parallel zur Längsrichtung des zufuhrseitigen Abschnitts verläuft. Die Relativverdrehung kann auf
unterschiedliche Weisen erzeugt werden. Es ist möglich, dass nur die Gegenhaltereinrichtung gedreht wird, während am Biegekopf keine Drehung um die Drehachse stattfindet. Es ist auch möglich, dass die Gegenhaltereinrichtung während der Erzeugung des tordierten Abschnitts stillsteht und ausschließlich der Biegekopf um die Drehachse gedreht wird. Es ist auch möglich, dass sowohl die Gegenhaltereinrichtung als auch der Biegekopf um die Drehachse gedreht werden, um die Relativverdrehung zu erzeugen. Die beiden Drehungen, die in der Regel gegensinnig zueinander verlaufen, können synchron oder zeitlich versetzt erzeugt werden.
An der Biegemaschine kann diese neue Funktionalität gemäß der beanspruchten Erfindung dadurch realisiert werden, dass die Gegenhaltereinrichtung zum Einführen und/oder Aufnehmen eines Torsionsmoments am zufuhrseitigen Abschnitt ausgebildet ist und dass die Gegenhaltereinrichtung und/oder der Biegekopf mittels eines durch die Steuereinrichtung steuerbaren Drehantriebs um eine Drehachse drehbar ist, die parallel zu einer Zufuhrrichtung eines Werkstücks verläuft. Dabei ist die Steuereinrichtung der Biegemaschine dafür konfiguriert oder konfigurierbar, die Gegenhaltereinrichtung und/oder den Biegekopf vor, während und/oder nach einer Drehung des Biegearms um die Biegeachse wenigstens phasenweise um eine parallel zur Längsrichtung des zufuhrseitigen Abschnitts verlaufende Drehachse derart zu drehen, dass in einem Bereich zwischen der Gegenhaltereinrichtung und der in Materialzuführrichtung dahinter angeordneten Biegeform des Biegekopfs eine bleibende Verformung in Form eines verdrehten bzw. tordierten Abschnitts erzeugbar ist. Das Torsionsmoment kann durch Formschluss und/oder durch Kraftschluss von der Gegenhaltereinrichtung auf das Werkstück übertragen und/oder von diesem aufgenommen werden. Die Steuereinrichtung ist zur Durchführung des Verfahrens konfigurierbar, wenn sie einen Betriebsmodus bereitstellen kann, in welchem wenigstens phasenweise eine gleichzeitige koordinierte Drehung des Biegearms und der Gegenhaltereinrichtung und/oder des Biegekopfs erfolgen.
Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, die zur Torsion führende Drehung der Gegenhaltereinrichtung und/oder des Biegekopfs mit der Erzeugung der Biegung durch Drehung der Biegeform zeitlich zu koordinieren.
Bei einer Variante wird zunächst durch Drehen der Gegenhaltereinrichtung das Torsionsmoment eingeleitet, bevor im Anschluss der Biegearm um die Biegeachse gedreht wird. Die Drehung der Gegenhaltereinrichtung kann vollständig abgeschlossen sein, bevor die Drehung der Biegeform beginnt, so dass diese beiden Operationen zeitlich versetzt hintereinander ablaufen. Bei dieser Variante können bei Bedarf besonders starke Verdrehungen bzw. Torsionen im Werkstück erzeugt werden.
Es ist auch möglich, die Bewegungen so zu koordinieren, dass das Einleiten des Torsionsmoments (durch Drehung der Gegenhaltereinrichtung) phasenweise oder vollständig zeitgleich bzw. synchron mit der Drehung des Biegearms stattfindet, so dass sich diese Operationen zeitlich überlappen.
Es ist auch möglich, zuerst die Biegung über eine Drehung den Biegearms bzw. der Biegeform zu erzeugen und anschließend das Torsionsmoment einzuleiten.
Möglich sind auch andere Varianten. So ist es z.B. möglich, zunächst die Drehung der Gegenhaltereinrichtung zu beginnen und zeitlich versetzt dazu die Drehung des Biegearms einzuleiten, bevor die Gegenhaltereinrichtung ihre angestrebte End-Drehstellung erreicht hat. Dann verlaufen die Einleitung des Torsionsmoments (durch Drehung der Gegenhaltereinrichtung) und die Erzeugung der Biegung (durch Drehung des Biegearms) wenigstens phasenweise synchron. Es wäre auch möglich, zunächst die Biegung zu beginnen (durch Beginn der Drehung des Biegearms) und zeitlich versetzt dazu die Drehung der Gegenhaltereinrichtung einzuleiten, bevor der Biegearm seine End-Stellung erreicht hat. Auch in diesem Fall verlaufen die Einleitung des Torsionsmoments (durch Drehung der Gegenhaltereinrichtung) und die Erzeugung der Biegung (durch Drehung des Biegearms) wenigstens phasenweise synchron.
Bei den obigen Varianten ist eine Drehung des Biegekopfs um die parallel zum zufuhrseitigen Abschnitt nicht nötig und auch nicht vorgesehen. Diese Varianten können mit Biegemaschinen durchgeführt werden, deren Biegekopf nicht um die genannte Drehachse drehbar ist.
Analoge Varianten können genutzt werden, wenn die Biegemaschine einen Biegekopf aufweist, der gesteuert um die parallel zum zufuhrseitigen Abschnitt verlaufende Drehachse drehbar ist.
Bei einer Variante wird zunächst durch Drehen des Biegekopfs das Torsionsmoment eingeleitet, bevor im Anschluss der Biegearm um die Biegeachse gedreht wird. Die Drehung des Biegekopfs kann vollständig abgeschlossen sein, bevor die Drehung der Biegeform beginnt, so dass diese beiden Operationen zeitlich versetzt hintereinander ablaufen. Es ist auch möglich, die Bewegungen so zu koordinieren, dass das Einleiten des Torsionsmoments (durch Drehung des Biegekopfs) phasenweise oder vollständig zeitgleich bzw. synchron mit der Drehung des Biegearms stattfindet, so dass sich diese Operationen zeitlich überlappen.
Es ist auch möglich, zuerst die Biegung über eine Drehung den Biegearms bzw. der Biegeform zu erzeugen und anschließend das Torsionsmoment durch Drehung des Biegekopfs um die
parallel zum zufuhrseitigen Abschnitt verlaufende Drehachse einzuleiten. Es ist auch möglich, zunächst die Drehung des Biegekopfs zu beginnen und zeitlich versetzt dazu die Drehung des Biegearms einzuleiten, bevor der Biegekopf seine angestrebte End-Drehstellung erreicht hat.
Mithilfe des Verfahrens kann die Biegegeometrie des fertigen Biegeteils positiv beeinflusst werden, da ein zusätzlicher Freiheitsgrad zur Materialumformung in unmittelbarer Nähe eine Biegung oder überlappend mit einer Biegung geschaffen wird. Dies kann zur Korrektur der Biegegeometire genutzt werden, um die erzielte Ist-Geometrie genau an die angestrebte Soll- Geometrie anzupassen. Es können auch sehr komplexe, ggf. auch völlig neuartige Biegegeometrien realisiert werden, also Biegegeometrien, die bisher mit reinen Biegeverfahren nicht herstellbar waren.
Es kann Rundmaterial verarbeitet werden, also Werkstücke mit kreisförmigem Querschnitt. Besondere Vorteile ergeben sich bei der Verarbeitung von Profilmaterial, worunter hier Werkstücke mit unrunder Querschnittsform gemeint sind, z.B. Ovaldraht oder Draht oder Rohr mit Rechteckquerschnitt.
Gemäß einer Weiterbildung wird das Biegeteil aus einem langestreckten Werkstück mit Rechteckquerschnitt hergestellt. Die Biegemaschine ist dementsprechend konstruktiv zur Herstellung eines Biegeteils aus einem lang gestreckten Werkstück mit Rechteckquerschnitt ausgebildet. Bei dem Werkstück handelt es sich also um Profilmaterial, welches im unverbogenen Zustand vier im Wesentlichen ebenen Seitenflächen aufweist, die sich parallel zur Längsrichtung des Werkstücks erstrecken, wobei die in Umfangsrichtung benachbarten Seitenflächen jeweils im Wesentlichen in einem rechten Winkel zueinander stehen. An den dazwischen liegenden Kanten kann eine Abrundung vorgesehen sein. Das Werkstück kann einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt haben, bei dem alle vier Seitenflächen im Wesentlichen gleich breit sind. Es ist auch möglich, dass das Werkstück zwei einander gegenüber liegende Breitseiten und zwei senkrecht zu den Breitseiten angeordnete, einander gegenüberliegende Schmalseiten mit geringerer Breite aufweist. Es kann sich beispielsweise um Flachmaterial handeln, wie es beispielsweise zur Herstellung von elektrisch leitenden Leiterabschnitten mit besonderer Biegegeometrie verwendet wird.
Für die Verarbeitung von Werkstücken mit Rechteckquerschnitt ist die Gegenhaltereinrichtung vorzugsweise so gestaltet, dass sie eine Führung für das Werkstück aufweist, welche dem Rechteckquerschnitt des Werkstücks derart angepasst ist, dass die Führung den zufuhrseitigen Abschnitt des Werkstücks an mindestens zwei gegenüberliegenden Seitenflächen führt, wenn
die Gegenhaltereinrichtung den Eingriff mit dem Werkstück steht. In manchen Fällen kann ein Angriff an nur einer Seitenfläche ausreichen, um Torsionsmomente einzuleiten.
Dann kann beim Drehen der Gegenhaltereinrichtung mittels Drehachse das Drehmoment über einen in Drehrichtung (Umfangsrichtung) wirkenden Formschluss zwischen Gegenhaltereinrichtung und Werkstück in Drehrichtung übertragen werden. Bei der Führung kann es sich um eine einseitig offene Rechtecknut handeln, so dass das Werkstück beim Herstellen des Eingriffs zwischen Gegenhaltereinrichtung und Werkstück von der offenen Seite in die Führungsnut eingreift. Es ist auch möglich, dass die Gegenhaltereinrichtung eine parallel zur Längsrichtung des zufuhrseitigen Abschnitts durchgehende Durchgangsöffnungen aufweist, die eine dem Rechteckquerschnitt des Werkstücks angepasste Rechteckform aufweist. Es ist auch möglich, dass die Führung dadurch realisiert wird, dass das Werkstück durch einen Spalt zwischen Paaren von Rollen oder Walzen mit zylindrischer Umfangsfläche hindurchgeführt wird.
Die Erfinder haben erkannt, dass es insbesondere beim Biegen von Profilen, z.B. solchen mit Rechteckquerschnitt, von Nutzen sein kann, während der Rotation, also zeitlich überlappend mit der Biegeoperation, eine Ebenenverdrehung in das Profil einzuleiten. Beispielsweise kann es beim Biegen von im Wesentlichen U-förmigen Biegeteilen so sein, dass nach dem Biegen der zwei mit Abstand zueinander liegenden 90°-Bögen das Biegeteil nicht völlig flach auf einer ebenen Auflagefläche aufliegt, dass also die Schenkel der U-Form gegeneinander verschränkt sind. Ursache dafür kann eine z.B. Verwindung innerhalb des Werkstückmaterials sein. Dieser Biegefehler kann durch eine gezielte Verdrehung des Profils in der Weise, dass während des Biegens wenigstens einer der Biegungen zusätzlich ein verdrehter Abschnitt erzeugt wird, verringert oder vermieden werden, so dass die beiden Schenkel des U-förmigen Biegeteils danach mit hoher Genauigkeit in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die Einführung eines verdrehten Abschnitts kann auch nützlich sein, wenn der Winkel der Profillage beeinflusst werden muss. Unter anderem kann durch die Erfindung in Verbindung mit dem Rotationszugbiegen eine gezielte Änderung der Profillage von Schenkeln in Bezug auf eine Biegung bzw. einen Bogen erreicht werden. Beispielsweise können bei einen Rechteckprofil die breiteren Seitenflächen der parallel zueinander verlaufenden Schenkel vor und hinter einer U- förmigen Biegung schräg zueinander ausgerichtet sein.
Gemäß einem anderen Aspekt kann man Vorteile der beanspruchten Erfindung auch so beschreiben. Nach Erzeugen einer Biegung durch die Biegeoperation stehen die Schenkel vor und hinter der Biegung in einem Biegewinkel zueinander. Dabei wird der vordere Schenkel durch den in seiner Orientierung geänderten Endabschnitt gebildet, der hintere Schenkel durch
den in seiner Orientierung nicht geänderten zufuhrseitigen Abschnitt. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zusätzlich zu der Biegung in das Werkstückmaterial in der Nähe der Biegung ein verdrehter Abschnitt erzeugt werden, so dass zusammenhängende Seitenflächenabschnitte der Schenkel vor und hinter der Biegung nun unterschiedliche Orientierung haben bzw. nicht mehr in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Anders ausgedrückt kann eine ebene Biegung eines Rechteckmaterials um eine der Seitenflächen idealerweise so ausgeführt sein, dass Seitenflächenabschnitte einer Seitenfläche vor und hinter der Biegung genau wie vor der Erzeugung der Biegung in einer gemeinsamen Ebene liegen. Durch die zusätzliche Torsion kann erreicht werden, dass ein Seitenflächenabschnitt in einem Schenkel vor der Biegung in einer ersten Ebene liegt und ein Seitenflächenabschnitt der gleichen Seitenfläche hinter der Biegung eine zweite Ebene definiert, die schräg zu der ersten Ebenen steht. Der von den beiden Ebenen eingeschlossene Winkel kann durch das Ausmaß der Torsion bestimmt werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann für unterschiedliche Arten von Ausgangswerkstücken genutzt werden. In manchen Fällen, insbesondere bei Werkstücken mit relativ großem Durchmesser bzw. großem Querschnitt, wird so vorgegangen, dass das Werkstück vor dem Biegen bereits in abgelängter Form als vorkonfektioniertes Werkstück vorliegt und zur Durchführung einer Biegeoperation manuell oder maschinell in die Biegemaschine eingelegt wird. Ein zufuhrseitiges Ende kann z.B. in eine Rohrzange oder eine andere Spanneinrichtung eingespannt sei, um gesteuerte Eigendrehungen und axiale Vorschubbewegungen zu ermöglichen. Insbesondere bei dünnerem Querschnitt wird häufig von einem längeren Werkstückvorrat (Coil) gearbeitet und das fertig gebogene Biegeteil wird nach Abschluss aller vorgesehenen Biegeoperation mittels einer Schnitteinrichtung vom zugeführten Werkstückmaterial abgetrennt.
Bei manchen Ausführungsformen hat die Biegemaschine eine Einzugseinrichtung zum Einziehen von Werkstückmaterial von einem Materialvorrat in Richtung des Biegekopfs. Die Einzugseinrichtung ist um eine Einzugsachse drehbar. Die Zufuhrrichtung des Werkstücks verläuft dann parallel zur Einzugsachse, wobei eine Längsmittelachse des Werkstücks im Wesentlichen koaxial mit der Einzugsachse liegt. Diese Funktionalität ist häufig vorgesehen, wenn an einem Biegeteil Biegungen in unterschiedlichen, im Winkel zueinander stehenden Biegeebenen benötigt werden, so dass die resultierenden Biegeteile dreidimensional gebogen sind. Für die Drehung der Einzugseinrichtung um die Einzugsachse ist in der Regel ein gesonderter Antrieb vorgesehen, der mittels der Steuereinrichtung gesteuert werden kann.
Wenn eine solche Einzugseinrichtung vorgesehen ist, kann sie zusätzlich zur Gegenhaltereinrichtung vorgesehen sein. In der Regel wird die Einzugseinrichtung dann beim Drehen der Gegenhaltereinrichtung um ihre Drehachse synchron mitgedreht, so dass sich zwischen der Einzugseinrichtung und der nachgeschalteten Gegenhaltereinrichtung im Werkstück keine Torsion ergibt.
Bei manchen Ausführungsformen mit drehbarer Einzugseinrichtung kann dagegen auf eine gesonderte Gegenhaltereinrichtung verzichtet werden. Stattdessen wird die Einzugseinrichtung als Gegenhaltereinrichtung verwendet. In anderen Worten: die Gegenhaltereinrichtung wird durch die Einzugseinrichtung gebildet. In diesem Fall kann die Einzugsrichtung dann um ihre Einzugsachse gedreht werden, während mit Hilfe des Biegekopfs am Werkstück die Biegung um die Biegeachse erzeugt wird, um zwischen Biegekopf und Einzugseinrichtung einen tordierten Abschnitt zu erzeugen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf den Biegekopf und die Gegenhaltereinrichtung einer Biegemaschine gemäß einer Ausführungsform vor Einspannen des Werkstücks;
Fig. 2 zeigt die Komponenten aus Fig. 1 nach Einspannen des Werkstücks vor Beginn der Biegeoperation;
Fig. 3 zeigt die Komponenten aus Fig. 1 und 2 während oder nach der Biegeoperation;
Fig. 4 und 5 zeigen Ansichten einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 6 und 7 zeigen Ansichten einer Ausführungsform einer Biegemaschine mit einer drehbaren Einzugseinrichtung, die als Gegenhaltereinrichtung verwendet wird;
Fig. 8 und 9 zeigen Ansichten einer Ausführungsform mit einem um die Zufuhrachse drehbaren Biegekopf;
Fig. 10 und 1 1 zeigen Ansichten der Ausführungsform von Fig. 8 in Richtung der Zufuhrachse vor (Fig. 10) und nach (Fig. 11 ) der Erzeugung einer Torsion.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer computernumerisch gesteuerten Biegemaschine erläutert. Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf den Biegekopf 100 der Biegemaschine, die dafür ausgelegt ist, ein langgestrecktes Werkstück 1 10 in Form eines Flachdrahts mit Rechteckquerschnitt durch Kaltverformen mit einer oder mehreren Biegungen zu versehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel hat die Biegemaschine ein mit Kleinbuchstaben x, y und z gekennzeichnetes, rechtwinkliges Maschinenkoordinatensystem MK mit einer vertikalen z- Achse und horizontalen x- und y-Achsen. Im dargestellten Beispiel verläuft die x-Achse parallel zur Werkstückachse 1 12 des noch nicht gebogenen Werkstücks. Von den Koordinatenachsen sind die später noch erläuterten, geregelt angetriebenen Maschinenachsen zu unterscheiden, die jeweils mit Großbuchstaben (z.B. C, V, P und Y) bezeichnet werden.
Zur Erzeugung einer Biegung wird ein zunächst gerader Werkstückabschnitt in die gezeigte Ausgangsstellung im Eingriffsbereich des Biegekopfs 100 gebracht.
Bei Werkstücken mit relativ großem Durchmesser bzw. großem Querschnitt liegt das Werkstück häufig vor dem Biegen bereits in abgelängter Form als vorkonfektioniertes Werkstück vor und wird manuell oder maschinell in die Biegemaschine eingelegt. Bei dünneren Querschnitten wird häufig von einem längeren Werkstückvorrat (Coil) gearbeitet, und es ist eine gesonderte (nicht dargestellte) Zufuhreinrichtung bzw. Einzugseinrichtung vorgesehen, mit der ein umzuformender Werkstückabschnitt parallel zu einer Zufuhrrichtung oder Vorschubrichtung in die Ausgangsstellung befördert wird. Die Maschinenachse für die Zufuhr wird als C-Achse bezeichnet und umfasst einen Antrieb in Form eines elektrischen Servomotors. In der gezeigten Ausgangsstellung verläuft die Werkstückachse 1 12 des noch nicht gebogenen Werkstücks geradlinig, parallel zu einer Zufuhrrichtung.
Der Biegekopf 100 weist einen Biegearm 120 auf, der gegenüber dem Maschinengestell um eine parallel zur z-Achse des Maschinenkoordinatensystems verlaufende Biegeachse 125 drehbar bzw. verschwenkbar ist. Die zugehörige Maschinenachse wird hier als Y-Achse bezeichnet und umfasst einen Biegeantrieb in Form eines elektrischen Servomotors. Dieser ist über einen Antriebsstrang mit dem Biegearm 120 gekoppelt.
Zu dem Biegearm gehört eine Spanneinrichtung 130, die mit diesem um die Biegeachse herum verschwenkbar ist und dazu dient, einen Endabschnitt 115 des Werkstücks für die Biegeoperation einzuspannen. Zur Spanneinrichtung gehört eine auf dem Biegearm quer zur Werkstücklängsrichtung linear verfahrbare Spannbacke 135, die auf der dem Werkstück zugewandten Seite eine rechteckförmige Aufnahmenut 136 zum Anlegen an den im Querschnitt rechteckigen Endabschnitt. Die zugehörige Maschinenachse zur Linearverschiebung der Spannbacke wird als P-Achse bezeichnet und hat als Antrieb einen Elektromotor.
Beim Einspannen des Endabschnitts drückt die in Richtung Werkstück bewegte Spannbacke 135 das Werkstück an einen mit einer Rechtecknut konturierten, geraden Abschnitt 142 (Spannbereich) einer Biegeform 140, die koaxial mit dem Biegearm um die Biegeachse 125 drehbar ist und anschließend an den Spannbereich über einen großen Teil ihres Umfangs kreisförmig gekrümmt ist und gekrümmte Abschnitte der Rechtecknut aufweist. Die Biegeform kann fest mit dem Biegearm verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich, dass für die Biegeform ein vom Biegeantrieb gesonderter Antrieb vorgesehen ist, um die Drehstellung der Biegeform relativ zur Drehstellung des Biegearms zu verändern. Durch die Außenkontur der Biegeform wird die Innenkontur des gebogenen Werkstücks im Bereich der erzeugten Biegung vorgegeben und stabilisiert.
Derjenige Abschnitt des Werkstücks 110, der sich vor der Biegeform befindet, wird hier als „zufuhrseitiger Abschnitt“ 1 18 bezeichnet, weil beim später erläuterten Biegevorgang Werkstückmaterial in Richtung Biegeform zugeführt bzw. bewegt wird. Zur Stabilisierung des zufuhrseitigen Abschnitts 1 18 während der Biegeoperation ist eine Gegenhaltereinrichtung 150 vorgesehen. Die Gegenhaltereinrichtung hat zwei Maschinenachsen, die jeweils einen eigenen Antrieb aufweisen.
Eine der Maschinenachsen (V-Achse) bewirkt eine horizontale Linearbewegung parallel zur y- Achse bzw. eine Zustellung der Gegenhaltereinrichtung in Richtung auf das Werkstück senkrecht zur Werkstückachse bzw. senkrecht zur x-Richtung.
Die andere Maschinenachse, die hier als Gegenhalter-Drehachse bzw. G-Achse bezeichnet wird, bewirkt eine Rotation der Gegenhaltereinrichtung 150 um eine parallel zur Zufuhrrichtung bzw. zur x-Achse verlaufende Drehachse, die koaxial zur Werkstücklängsachse im zufuhrseitigen Abschnitt angeordnet ist.
An der dem Werkstück zugewandten Seite der Gegenhaltereinrichtung 150 ist eine Aufnahmekontur in Form einer Rechtecknut 152 vorgesehen, die den zufuhrseitigen Abschnitt
1 18 in zugestellten Zustand der Gegenhaltereinrichtung mindestens bis zur Mitte oder auf gesamter Breite umgreift und auf relativ großer Länge stabilisiert. Diese Rechtecknut dient als Führung 152 für das Werkstück.
Sämtliche Antriebe für die Maschinenachsen sind elektrisch an eine nicht dargestellte Steuereinrichtung angeschlossen, die unter anderem die Leistungsversorgung für die Antriebe, eine zentrale Rechnereinheit und Speichereinheiten enthält. Mit Hilfe der in der Steuereinrichtung aktiven Steuerungssoftware werden die Bewegungen sämtlicher Maschinenachsen variabel gesteuert, um eine koordinierte Bewegung der am Biegevorgang beteiligten Elemente zu erzeugen. Eine an die Steuereinrichtung angeschlossene Anzeige- und Bedieneinheit dient als Schnittstelle zum Maschinenbediener.
Anhand der Fig. 1 bis 3 werden nun aufeinander folgende Phasen einer Biegeoperation erläutert. Zunächst wird derjenige Abschnitt des Werkstücks, in welchem eine Biegung erzeugt werden soll, in seiner Ausgangsstellung im Eingriffsbereich des Biegekopfs 100 gebracht (Fig. 1 )·
Danach wird der freie Endabschnitt 1 15 mittels der Spanneinrichtung 130 eingespannt, indem die Spannbacke 135 mittels der P-Achse in Richtung Werkstück vorgeschoben und dadurch das Werkstück an die Außenkontur der Biegeform 140 angedrückt wird (vgl. Fig. 2). Hierdurch wird der Endabschnitt 1 15 zwischen Spannbacke 135 und Biegeform 140 eingeklemmt, jedoch ohne die Querschnittsform plastisch zu verformen. In Richtung Werkstückachse 1 12 liegt ein großflächiger Reibschluss vor, so dass das Werkstück in seiner Längsrichtung unbeweglich fixiert ist. Das Werkstück ist im eingeklemmten Bereich wegen des passgenauen Eingriffs in die Rechtecknuten an Biegeform und Spannbacke auch mittels Formschluss gegen Verdrehen um die Werkstücklängsachse gesichert.
Danach beginnt die Biegeoperation, die in Fig. 3 illustriert ist. Die Biegeoperation beginnt damit, dass der Biegeantrieb (Y-Achse) aktiviert wird, um den Biegearm 120 und die Biegeform 140 in einer Biegebewegung um die Biegeachse 125 in Biegerichtung 127 zu Verschwenken. Dabei wird zwischen dem zufuhrseitigen Abschnitt 118 und dem eingespannten Endabschnitt 115 am Werkstück eine ebene Biegung 119 erzeugt, deren Krümmungsmittelpunkt bei der Biegeachse 125 liegt und deren Innenkontur durch die Außenkontur der Biegeform bestimmt wird. Durch diesen Biegevorgang wird der zufuhrseitige Abschnitt parallel zur x-Achse bzw. der Zufuhrrichtung in Richtung des Biegekopfs gezogen bzw. der Biegeform 140 zugeführt.
Die Gegenhaltereinrichtung 150 bleibt bei diesem Biegevorgang in ihrer Position entlang der x- Richtung unverändert, wird also während der Biegeoperation nicht in Zufuhrrichtung verfahren. Der zugeführte Abschnitt gleitet entlang von Kontaktflächen (mindestens einer) zur Gegenhaltereinrichtung.
Bei einer Verfahrensvariante wird die Gegenhaltereinrichtung 150 während der gesamten Drehung der Biegeform oder wenigstens während einer Phase dieser Drehbewegung durch die Steuereinrichtung so gesteuert, dass sie durch die zugehörige Maschinenachse (Gegenhalter- Drehachse, G-Achse) um eine Drehachse gedreht wird, welche koaxial zur Werkstückachse 1 12 an der Zufuhrseite verläuft. Über diese Drehbewegung wird ein Torsionsmoment auf den an der Gegenhaltereinrichtung geführten Abschnitt des Werkstücks ausgeübt, da die Gegenhaltereinrichtung auf das in der Führungsnut geführte Werkstück ähnlich wie ein Maulschlüssel wirkt. Das Drehmoment wird in Drehrichtung formschlüssig von der Gegenhaltereinrichtung auf das Werkstück übertragen, da das Werkstück zwischen einander gegenüberliegenden Führungsflächen der Führungsnut gehalten wird.
Im schematischen Beispiel von Fig. 3 verläuft die in Draufsicht sichtbare Breitseite des Werkstücks 1 10 im Bereich der Biegeform parallel zur Biegeebene (welche parallel zur Zeichenebene liegt). Der zufuhrseitige Abschnitt 1 18 wird während der Zugbewegung in Richtung Biegeform durch die Rotation der Gegenhaltereinrichtung 150 aus dieser Ebene herausgedreht, so dass die Breitseiten des Werkstücks in demjenigen Abschnitt, der jenseits der Biegeform (in der Zeichnung nach oben) vor der Gegenhaltereinrichtung liegt, schräg zu dieser Ebene liegen. Auf diese Weise wird in einem Zwischenabschnitt 170 zwischen dem der Biegeform 140 zugewandten Ende der Gegenhaltereinrichtung 150 und demjenigen Ort, an welchem das Werkstück in die Umfangsnut an der Biegeform eingreift, ein tordierter Abschnitt 11 1 erzeugt, in welchem sich die Orientierung der zu den Breitflächen parallelen Ebenen kontinuierlich ändert. Der tordierte Abschnitt 11 1 stellt eine bleibende Verformung am fertigen Biegeteil dar.
Bei einer anderen Verfahrensvariante wird die Gegenhaltereinrichtung vor Beginn der Biegeoperation durch die Steuereinrichtung so gesteuert, dass sie durch die zugehörige Maschinenachse (Gegenhalter-Drehachse, G-Achse) um ihre Drehachse (verläuft koaxial zur Werkstückachse 1 12 an der Zufuhrseite) gedreht wird. Über diese Drehbewegung wird ein Torsionsmoment auf den an der Gegenhaltereinrichtung geführten Abschnitt des Werkstücks ausgeübt. Die Torsion wird somit eingebracht, bevor der Biegearm 130 um die Biegeachse 125 verschwenkt wird. Dadurch können besonders starke Torsionen erzeugt werden.
Die Verdrehung bzw. Torsion erfolgt jeweils über eine gewisse Länge des Werkstücks, die als Verdrehlänge bezeichnet wird. Deren Länge wird im Wesentlichen durch den Abstand zwischen Biegeform und Gegenhaltereinrichtung im Bereich 170 bestimmt. Die Verdrehlänge kann z.B. im Bereich von 50% bis 250% der (maximalen) Breite des Werkstücks liegen, ggf. auch deutlich darüber (z.B. bei 1000% oder mehr). Werkstückabschnitte vor und hinter dem tordierten Abschnitt sind bezogen auf eine zentrisch entlang des Werkzeugs verlaufende neutrale Linie des Werkstücks relativ zueinander verdreht, beispielsweise so, dass der Verdrehwinkel zwischen 1 ° und etwa 90° liegt, insbesondere im Bereich von 1 ° bis 20°. Auch andere Verdrehwinkel sind möglich.
Die Geometrie des in Fig. 3 beispielhaft gezeigten Biegeteils kann wie folgt beschrieben werden. Das Werkstück weist eine einzelne ebene Biegung 1 19 auf, an die ein erster Schenkel (gebildet durch den ehemaligen Endabschnitt 1 15) und an der anderen Seite ein zweiter Schenkel (gebildet durch den ehemaligen zufuhrseitigen Abschnitt 1 18) anschließt. Die in der Zeichnung sichtbare Breitseite 1 17 des Werkstücks am ersten Schenkel verläuft parallel zur Biegeebene (parallel zur Zeichenebene). Der durch Drehung der Gegenhaltereinrichtung 150 verdrehte Teil des zufuhrseitigen Abschnitts ist so orientiert, dass die Breitseite 117 nicht mehr parallel zur Biegeebene verläuft, sondern schräg dazu angestellt ist. Der Übergang zwischen den unterschiedlichen Orientierungen dieser Ebenen ist im Bereich des tordierten Abschnitts 1 11 kontinuierlich.
Es gibt fertige Biegeteile, die nur eine einzige Biegung und einen daran anschließenden tordierten Abschnitt aufweisen, ähnlich wie beispielhaft in Fig. 3 gezeigt. Selbstverständlich ist es auch möglich, an unterschiedlichen Abschnitten des Werkstücks zwei oder mehr Biegungen mit oder ohne zugeordneten tordierten Abschnitt zu erzeugen.
In Fig. 4 sind einige Komponenten einer Biegemaschine gemäß einer anderen Ausführungsform in isometrischer Ansicht dargestellt. Fig. 5 zeigt die gleiche Anordnung in Draufsicht. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden Komponenten, die strukturell und/oder funktionell ähnlich oder identisch zu entsprechenden Komponenten der Anordnung in den Fig. 1 bis 3 sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Das Werkstück 110 ist ein abgelängtes Drahtstück mit quadratischem oder nahezu quadratischem Rechteckquerschnitt. Die um die Biegeachse 125 drehbare Biegeform 140 hat an dem Spannbacken 135 gegenüberliegenden Spannabschnitt und an einen daran anschließenden zylindrischen Abschnitt eine Rechtecknut, in die das Werkstück relativ
passgenau zu einem Teil hineinpasst. An der der Biegeform zugewandten Stirnseite der Spannbacke ist eine entsprechende Rechtecknut ausgebildet.
Da das Werkstück Rechteckquerschnitt hat, kann die Rechtecknut auch entfallen, so dass diejenigen Flächen an Spannbacke und Biegeform, die in Eingriff mit dem Werkstück kommen, glatt sind und an gegenüberliegenden Seitenflächen des Werkstücks angreifen.
Die Biegeform und die Spannbacke sind in einer Konfiguration dargestellt, in der der Endabschnitt 1 15 fest zwischen ihnen eingeklemmt ist und eine Biegeoperation durch Drehung der Biegeform und der daran angreifenden Spanneinrichtung um die Biegeachse 125 bereits stattgefunden hat. Entsprechend befindet sich im Bereich der Biegeform zwischen dem Endabschnitt 1 15 und dem vor der Biegeform liegenden zufuhrseitigen Abschnitt 1 18 eine Biegung 119.
Mit Abstand vor der Biegeform greift die Gegenhaltereinrichtung 150 am Werkstück an. An der dem Werkstück 110 zugewandten Seite ist eine Rechtecknut ausgebildet, so dass die ebenen Ober- und Unterseiten des Werkstücks zwischen zueinander parallelen Führungsflächen der Umfangsnut liegen und die Gegenhaltereinrichtung ähnlich wie ein Maulschlüssel am Werkstück angreifen kann. Während der Biegeoperation kann die Gegenhaltereinrichtung mittels der Gegenhalter-Drehachse um eine koaxial zur Werkstückachse im zuführseitigen Abschnitt 118 liegende Drehachse gedreht werden, um einen tordierten Abschnitt zu erzeugen.
Im Beispielsfall ist das dem Endabschnitt 1 15 gegenüberliegende Ende des Werkstücks in einer Spanneinrichtung in Form einer Rohrzange 180 eingespannt. Die Rohrzange ist mittels geeigneter steuerbarer Maschinenachsen einerseits um die Zufuhrrichtung drehbar und andererseits parallel zur Zufuhrrichtung gesteuert verschiebbar. Soll nun während der Biegeoperation, also während sich die Biegeform 140 mit anliegender Spannbacke 135 um die Biegeachse 125 dreht, ein tordierter Abschnitt anschließend an die Biegung erzeugt werden, so wird die Gegenhaltereinrichtung 150 mit Hilfe ihres eigenen Drehantriebs um die zufuhrseitige Werkstücklängsachse gedreht. Synchron damit wird auch die Rohrzange 180 gedreht, damit der zwischen Rohrzange 180 und Gegenhaltereinrichtung 150 liegende Abschnitt des Werkstücks nicht tordiert wird.
Die Fig. 6 und 7 zeigen Komponenten einer Biegemaschine gemäß einer anderen Ausführungsform. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden die Komponenten, die strukturell und/oder funktionell identisch oder ähnlich zu entsprechenden Komponenten der ersten Ausführungsform sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die zugehörige Biegemaschine ist zur Verarbeitung von Werkstückmaterial vorgesehen, welches zunächst in einem großen Materialvorrat auf dem sogenannten Coil vorliegt und Stück für Stück zur aufeinanderfolgenden Fertigung von Biegeteilen in die Biegemaschine eingezogen wird. Die Biegemaschine hat für diesen Zweck eine Einzugseinrichtung 190 zum Einziehen von Werkstückmaterial von einem Materialvorrat. Die Einzugseinrichtung ist parallel zur x-Richtung des Maschinenkoordinatensystems linear verschiebbar und gibt dadurch die Zufuhrrichtung bzw. Vorschubrichtung des Materials und die Ausrichtung der Werkstücklängsachse im zufuhrseitigen Abschnitt 118 vor. Weiterhin ist die Einzugseinrichtung mit Hilfe eines eigenen Drehantriebs um eine parallel zur x-Richtung verlaufende Einzugsachse 192 drehbar. Die Einzugsachse ist koaxial mit der Werkstücklängsachse im zufuhrseitigen Abschnitt 1 18 bzw. gibt deren Lage vor.
Die Einzugseinrichtung 190 hat in ihrem Inneren rollenartige oder walzenartige Komponenten (Vorschubwalzen oder -rollen), die paarweise an gegenüberliegenden ebenen Seitenflächen des rechteckigen Werkstückmaterials angreifen und den Vorschub bewirken. Das Werkstückmaterial ist verdrehsicher zwischen diesen Zugwalzen eingeklemmt. Dementsprechend kann bei Drehung der Einzugseinrichtung 190 um ihre Einzugsachse mit Hilfe der Vorschubwalzen ein Torsionsmoment auf den hindurchgeführten Abschnitt des Werkstücks ausgeübt werden. Andere Bauarten von Einzugseinrichtungen sind möglich, z.B. ein Zangeneinzug oder ein Bandeinzug.
Die Einzugseinrichtung 190 übernimmt bei dieser Konfiguration gleichzeitig die Funktion der Gegenhaltereinrichtung, die den zufuhrseitigen Abschnitt 1 18 des Werkstücks mit Abstand vor der Biegeform 140 durch Aufnahme von Querkräften beim Biegen führt und gleichzeitig in der Lage ist, durch Drehen der Gegenhaltereinrichtung/Einzugseinrichtung vor, während und/oder nach der Biegeoperation einen tordierten Abschnitt im Bereich zwischen der Einzugseinrichtung/Gegenhaltereinrichtung und der Biegeform zu erzeugen.
Der Begriff „Biegemaschine“ bezeichnet in dieser Anmeldung eine computernumerisch gesteuerte Umformmaschine, die in der Lage ist, an einem langgestrecktem Werkstück, z.B. an einen Draht oder einem Stab oder einem Rohr aus einem metallischen Werkstoff, eine oder mehrere bleibende Biegungen zu erzeugen, um ein Biegeteil mit vorgebbarer Biegegeometrie herzustellen. Zu den Biegemaschinen gehören z.B. Rohrbiegemaschinen, Drahtbiegemaschinen oder auch Federmaschinen, die dafür konfiguriert sind, durch Federwinden oder Federwickeln Biegeteile in Form von Federn (z.B. Zugfedern, Druckfedern, Schenkelfedern) herzustellen.
Die Kombination mit Biegeform 140 und Spanneinrichtung bzw. Spannbacke 135 kann in Form eines eigenen Umformwerkzeuges vorliegen. Die Gegenhaltereinrichtung kann in das Umformwerkzeug integriert sein oder durch eine von dem Umformwerkzeug gesonderte Einheit gebildet sein, insbesondere durch eine drehbare Einzugseinrichtung der Biegemaschine.
Anhand der Fig. 8 bis 11 wird nun eine weitere Ausführungsform beschrieben. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden Komponenten, die strukturell und/oder funktionell ähnlich oder identisch zu entsprechenden Komponenten der Anordnung in den Figuren 4 und 5 ist, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine schrägperspektivische Ansicht bzw. eine Draufsicht auf einige Komponenten der Biegemaschine ähnlich der Fig. 4 und 5. Die Fig. 10 und 1 1 zeigen Ansichten des Biegekopfs der Biegemaschine aus der Zufuhrrichtung, also aus derjenigen Richtung, in der das zu biegende Material zugeführt wird.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das dem Endabschnitt 1 15 gegenüberliegende zufuhrseitige Ende des Werkstücks in einer Spanneinrichtung in Form einer Rohrzange 180 eingespannt. Die Rohrzange kann mittels geeigneter steuerbarer Maschinenachsen parallel zur Zufuhrrichtung gesteuert verschoben werden, steht jedoch während des Umformprozesses fest. Die Gegenhalteeinrichtung 150 steht ebenfalls fest.
Eine Besonderheit der Biegemaschine besteht darin, dass die Biegemaschine eine Maschinenachse aufweist, mit der die Biegeform 140 und die Spannbacke 135 um eine Drehachse 160 herum drehbar sind, welche parallel zur Zufuhrrichtung bzw. zum zufuhrseitigen Abschnitt 1 18 verläuft.
Soll nun während der Biegeoperation, also während sich die Biegeform 140 mit anliegender Spannbacke 135 um die Biegeachse 125 dreht, ein tordierter Abschnitt anschließend an die Biegung 1 19 erzeugt werden, so wird die Biegeform 140 mit anliegender Spannbacke 135 mit Hilfe eines Schwenkantriebs oder Drehantriebs um die zufuhrseitige Werkstücklängsachse (Drehachse 160) gedreht. Bei dieser Operation stehen die Gegenhalteeinrichtungen 150 sowie die Rohrzange 180 fest, damit der zwischen der Rohrzange 180 und der Gegenhalteeinrichtung 150 liegende Abschnitt des Werkstücks nicht tordiert wird. Das Einleiten der Torsion bzw. der Verdrillung kann wie in dem vorherigen Ausführungsbeispielen vor, während und/oder nach der Biegeoperation erfolgen.
Anhand der Figuren 10 und 1 1 wird nun eine beispielhafte Realisierungsmöglichkeit dieser Funktionalität dargestellt und eine Biegeoperation mit Torsion erläutert. Im Bereich des Biegekopfs 100 ist am Maschinengestell ein bogenförmig gekrümmter Träger 1 16 mit einer Bogenführung 1 13 montiert. Der Biegekopf 100 ist in einer geeigneten Lagerung derart drehbar gelagert, dass er sich um die Drehachse 160, die parallel zum zufuhrseitigen Abschnitt 1 18 des Werkstücks verläuft, in einem vorgegebenen Winkelbereich, beispielsweise + 45°, schwenken lässt. Ein der Drehachse 160 ferner Teil des Biegekopfs wird dazu in der Bogenführung geführt.
Figur 10 zeigt den Biegekopf in seiner Neutralstellung, in welcher die Biegeachse 125 des Biegekopfs parallel zur z-Achse des Maschinenkoordinatensystems orientiert ist. Bei dieser Stellung des Biegekopfs sind „normale“ Biegungen ohne Torsion realisierbar. Soll nun ein tordierter Abschnitt erzeugt werden, so wird vor, während und/oder nach der Drehung der Biegeform 140 um die Biegeachse 125 der Biegekopf maschinengesteuert verschwenkt, so dass die Ebene, die durch den zufuhrseitigen Abschnitt 1 18 und den Endabschnitt 1 15 verläuft, zunehmend schräg zur x/y-Ebene des Maschinenkoordinatensystems verläuft und ein tordierter Abschnitt zwischen der Gegenhalteeinrichtung 1 15 und dem Biegekopf erzeugt wird.
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Biegeteils aus einem langgestreckten Werkstück (110) mittels einer Biegemaschine, die einen Biegekopf (100) mit einer Biegeform (140) und mit einem um die Biegeform drehbaren Biegearm (120) aufweist, der eine Spanneinrichtung (130) zum Spannen eines Endabschnitts (115) des Werkstücks gegen einen Umfangsabschnitt der Biegeform aufweist und um eine Biegeachse (125) drehbar ist,
wobei ein Abschnitt des Werkstücks in eine Ausgangsstellung im Eingriffsbereich des Biegekopfs (100) gebracht wird,
die Spanneinrichtung (130) in Kontakt mit dem Endabschnitt gebracht wird und den Endabschnitt gegen einen Umfangsabschnitt der Biegeform (140) spannt,
eine Gegenhaltereinrichtung (150) in Eingriff mit einem zufuhrseitigen Abschnitt (118) des Werkstücks gebracht wird, und
in einer Biegeoperation durch Drehen des Biegearms (120) um die Biegeachse (125) eine Biegung (1 19) zwischen dem zufuhrseitigen Abschnitt (1 18) und dem Endabschnitt (1 15) erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gegenhaltereinrichtung (150) zum Einleiten und/oder Aufnehmen eines Torsionsmoments am zufuhrseitigen Abschnitt (1 18) angreift und die Gegenhaltereinrichtung (150) und/oder der Biegekopf (100) vor, während und/oder nach der Drehung des Biegearms (120) um die Biegeachse (125) um eine parallel zur Längsrichtung des zufuhrseitigen Abschnitts (1 18) verlaufende Drehachse derart gedreht wird, dass in einem Bereich (170) zwischen der Gegenhaltereinrichtung (150) und der Biegeform (140) ein tordierter Abschnitt (111 ) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Biegeteil aus einem Werkstück mit Rechteckquerschnitt hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Biegung (119) und ein daran anschließender tordierter Abschnitt (1 11 ) erzeugt werden in der Weise, dass ein Seitenflächenabschnitt einer Seitenfläche (1 17) in einem Schenkel vor der Biegung in einer ersten Ebene liegt, ein Seitenflächenabschnitt der gleichen Seitenfläche (117) hinter der Biegung eine zweite Ebene definiert, die schräg zu der ersten Ebenen steht, und ein von den Ebenen eingeschlossener Winkel durch das Ausmaß der Torsion bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegemaschine eine Einzugseinrichtung (190) zum Einziehen von Werkstückmaterial von einem Materialvorrat aufweist, dass die Einzugseinrichtung (190) um eine Einzugsachse (192) drehbar ist und dass die Einzugseinrichtung als Gegenhaltereinrichtung verwendet wird in der Weise, dass die Einzugsrichtung um die Einzugsachse gedreht wird, während mit Hilfe des Biegekopfs (100) am Werkstück (1 10) die Biegung (1 19) um die Biegeachse (125) erzeugt wird, so dass zwischen dem Biegekopf und der Einzugseinrichtung einen tordierten Abschnitt (1 11 ) erzeugt wird.
5. Biegemaschine zur Herstellung eines Biegeteils aus einem langgestreckten Werkstück (1 10) mit:
einer Steuereinrichtung;
einem Biegekopf (100), der eine Biegeform (140) und einen um die Biegeform drehbaren Biegearm (120) aufweist, der eine Spanneinrichtung (130) zum Spannen eines Endabschnitts (115) des Werkstücks gegen einen Umfangsabschnitt der Biegeform (140) aufweist, wobei der Biegearm mittels eines durch die Steuereinrichtung gesteuerten Biegeantriebs um eine Biegeachse (125) drehbar ist,
einer Gegenhaltereinrichtung (150), die der Biegeform (140) vorgeschaltet ist und die dafür konfiguriert ist, in Eingriff mit einem zufuhrseitigen Abschnitt (118) des Werkstücks gebracht zu werden, um eine Ausrichtung der Längsachse des zufuhrseitigen Abschnitts während einer Biegeoperation zu stabilisieren,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gegenhaltereinrichtung (150) zum Einführen und/oder Aufnehmen eines Torsionsmoments am zufuhrseitigen Abschnitt (1 18) ausgebildet ist,
die Gegenhaltereinrichtung (150) und/oder der Biegekopf (100) mittels eines durch die Steuereinrichtung gesteuerten Drehantriebs um eine Drehachse (160) drehbar ist, die parallel zu einer Zufuhrrichtung des Werkstücks verläuft; und
die Steuereinrichtung dafür konfiguriert oder konfigurierbar ist, die Gegenhaltereinrichtung (150) und/oder den Biegekopf (100) vor, während und/oder nach einer Drehung des Biegearms (120) um die Biegeachse (125) um eine parallel zur Längsrichtung des zufuhrseitigen Abschnitts (118) verlaufende Drehachse (160) derart zu drehen, dass in einem Bereich (170) zwischen der Gegenhaltereinrichtung (150) und der Biegeform (140) ein tordierter Abschnitt (11 1 ) erzeugbar ist.
6. Biegemaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegemaschine zum Biegen von Werkstücken mit Rechteckquerschnitt ausgelegt ist.
7. Biegemaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gegenhaltereinrichtung (150) eine Führung (152) für das Werkstück aufweist, welche dem Rechteckquerschnitt des Werkstücks (1 10) derart angepasst ist, dass die Führung den zufuhrseitigen Abschnitt (1 18) des Werkstücks in einer Eingriffskonfiguration mindestens an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen führt.
8. Biegemaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegemaschine eine Einzugseinrichtung (190) zum Einziehen von Werkstückmaterial von einem Materialvorrat aufweist und dass die Einzugseinrichtung um eine Einzugsachse drehbar ist.
9. Biegemaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gegenhaltereinrichtung durch die Einzugseinrichtung (190) gebildet wird.
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Legal Events
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
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NENP | Non-entry into the national phase |
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ENP | Entry into the national phase |
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