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WO1998047639A1 - Verfahren und vorrichtung zum dreidimensionalen biegen von metall-hohlprofilen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum dreidimensionalen biegen von metall-hohlprofilen Download PDF

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Publication number
WO1998047639A1
WO1998047639A1 PCT/EP1998/002417 EP9802417W WO9847639A1 WO 1998047639 A1 WO1998047639 A1 WO 1998047639A1 EP 9802417 W EP9802417 W EP 9802417W WO 9847639 A1 WO9847639 A1 WO 9847639A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
station
bending head
bending
bent
slide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP1998/002417
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walter E. SPÄTH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suban AG
Original Assignee
Suban AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suban AG filed Critical Suban AG
Priority to EP98924189A priority Critical patent/EP0944445A1/de
Publication of WO1998047639A1 publication Critical patent/WO1998047639A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

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

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the three-dimensional bending of hollow metal profiles, wherein these hollow profiles can be closed, semi-open or open.
  • hollow metal profiles are, in particular, profiles made of light metal alloys, steel or non-ferrous metals or high-strength alloys, such as e.g. Titan and other metals in this group.
  • the press nip is defined by at least four opposing press shoes, which can be set in the Y-Z direction to one another, so that there is a variable press nip, through which said
  • a simple profile cross section is e.g. a square profile cross-section or a tube with relatively strong walls, because otherwise this profile will be deformed strongly during bending.
  • the invention is therefore based on the object
  • the invention is characterized in that the profile to be bent is introduced into a cross bending head defined by rolling, which cross bending head is at least semi-gimbal, i.e. Rotatable about an axis, is mounted in a bending head station, which bending head station is designed to be adjustable at least in the Y-Z direction.
  • Rotation of the profile around the X-axis can do (torsion), but that this cross-bending head can also perform a tilting movement at an angle to the X-axis, so that a torsion bend of the hollow profile to be bent, which can be freely extended and controlled in space, takes place results.
  • the cross bend head according to the invention is namely defined by rollers which are each rotatably mounted in pairs of bearing plates in a disc ring, which disc ring is tiltably arranged in an inner ring and the inner ring is in turn rotatably mounted in an axis perpendicular to this in an outer ring and the outer ring is in turn rotatably mounted in a vertical axis at a mutually spacing cross-piece of a Z-carriage, which Z-carriage is displaceable in the Z-direction on a Is attached slidably arranged carriage, which Y-carriage in turn is slidably arranged on a slidable in the X direction.
  • this 3D bending head station in conjunction with other bending stations results in a completely new type of bending machine, with a center roller station being arranged directly in front of the 3D bending head station and in front of the center roller station, viewed in the feed direction of the hollow profile to be bent A support roller station is arranged (on the inlet side of the bending machine).
  • the mentioned support roller station and the center roller station are each linearly lockable and adjustable on the machine bed 1 in the XY direction, while it is provided according to a preferred embodiment of the invention that the station associated with the 3D bending head station is adjustable and lockable on the XYZ direction Machine bed is arranged.
  • the propulsion is carried out by rotatingly driven rollers of the middle station and / or by rotatingly driven rollers of the support roller station.
  • a pushing effect is additionally effected by a slide which, in the alternative, additionally drives the profile to be bent in the X direction and pushes it through the 3D bending head station.
  • a thrust slide can be arranged alone without the need for a rotary drive for the stations, or alternatively the thrust force of the slide in connection with the rotary drive can be arranged in one or more of the
  • Stations (support roller station and / or middle roller station) are executed.
  • a mandrel is arranged in the interior of the hollow profile, which is designed as a link mandrel, lamellar mandrel or as a shaft mandrel and which is guided with a mandrel rod so that the corresponding mandrel always bends in the bending area of the Profile.
  • the mandrel is arranged by means of a mandrel rod at a mandrel station, which mandrel station is the Drives the mandrel bar in the X direction.
  • the drive can take place, for example, via a hydraulic cylinder.
  • the mandrel station and also the slide for guiding the profile to be bent are not only driven in the X direction, but that there is also an adjustment in the Y direction.
  • the setting in the Y direction is necessary to take account of different profiles, which can always be centered precisely on the bending station.
  • FIG. 1 in perspective a machine for 3D bending of hollow profiles
  • Figure 2 Front view of the 3D bending head station
  • Figure 3 Section along the line III-III in Figure 2
  • Figure 4 schematically an embodiment of a fully gimbal modified compared to Figure 2
  • FIG. 5 a schematic explanation of the function of the bending machine according to FIG. 1.
  • the support roller station 8 consists of four support rollers which are assigned to one another, with each support roller pair 9 bearing laterally against the profile 12 to be bent, while upper and lower support rollers 10 lie against the top and bottom of the profile 12 to be bent.
  • the mentioned support roller pairs 9, 10 are arranged in an X-Y slide, e.g. the carriage 11 is designed to be adjustable and lockable by the pairs of spindles 2, while the X-Y- assigned to the center roller station 20
  • Carriage 5 is made adjustable by the pairs of spindles 3 and the X-slide 25 assigned to the 3D bending head station 23 is made adjustable and fixable by the pairs of spindles 4.
  • the free end of the profile to be bent is received in a slide 13 which is driven in a slidable manner in the X direction on a slide track 14, the drive being effected, for example, by a cable pull 6 which is guided over a deflection roller 7 and acted upon by the slide drive 15 is.
  • the slide 13 can also be arranged on an XY slide 18, which allows an additional adjustment in the Y direction.
  • a mandrel 56 is preferably guided in the profile at the bending point (FIG. 5), which mandrel 56 is connected to a mandrel rod 16 which is displaceably driven by a mandrel station 17.
  • the mandrel station 17 can also be mounted on an X-Y slide 19, which permits a Y displacement of the mandrel station 17.
  • the central roller station 20 consists - in a manner analogous to the previously mentioned support roller station 8 - also of rollers arranged in pairs, namely of lateral rollers
  • rollers of the center roller station 20 are driven in rotation. It is sufficient here to drive only one pair of central rollers 21 or 22 in rotation.
  • Figure 1 shows a drive 24 for the center rollers of the center roller station 20. It is clear here that such a drive 24 is present in mirror image and that additional drives are available for possibly driving the upper center roller pairs 22.
  • roller pairs 9, 10 of the support roller station 8 is additionally driven in rotation.
  • the 3D bending head station 23 essentially consists of an X-slide 25 which is mounted on the machine bed 1 so as to be adjustable in the X-direction via the pairs of spindles 3.
  • a slide 26 adjustable in the Y-direction is mounted, which has a vertical support 28, on which two mutually parallel rails 55 are arranged, in which a Z-slide 27 is adjustable and driven, which consequently guides the Z slide 27 is adjustable in the Z direction.
  • the rotary drive takes place here by the drive 30, which accomplishes this rotary drive in the direction of arrow 57 via a gear train or a chain.
  • the drive 30 accomplishes this rotary drive in the direction of arrow 57 via a gear train or a chain.
  • horizontal pins 37 are formed on an inner ring 36 and are received in corresponding receiving bores in the outer ring 35.
  • the rotary drive in the direction of arrow 58 about the horizontal axis 38 takes place here via a drive 31, which in turn accomplishes this rotary drive, for example, via a gear train or a chain.
  • a drive 32 for the torsion axis 41 there is also a drive 32 for the torsion axis 41.
  • a ring gear 39 is arranged on the inner ring in a rotationally fixed manner, which meshes with a pinion 50 of the drive 31, which drive is fastened on an inner disk ring 46. In this way, the disc ring 46 rolls on the inner circumference of the inner ring 36 while rotating about the axis 41.
  • the disc ring 46 carries pairs of mutually arranged and parallel to each other bearing plate pairs 42, 43, 44, 45, which each accommodate a roller 51-54, so that all rollers 51-54 with their radially inner end have a passage gap for the profile to be bent 12 form.
  • rollers 51-54 with their radially inward circumferences defined one precisely
  • Forming the passage gap results in an excellently guided system for the profile 12 to be bent which passes through this passage gap and which can thus be bent, twisted and tilted with high precision.
  • FIG. 4 which is modified compared to FIG. 2 differs only in that the function of the outer ring and inner ring has been interchanged, which means that the inner ring 36 'in the outer ring 35 can be rotated about a horizontal axis 38, while the inner ring 36' is a carrier 59, which in turn forms the pivot bearing for the inner disk ring 46 'which can be rotated in the direction of the arrow 60.
  • the horizontal axis 38 is received in a slide 61 which is designed to be movable in the Z direction on the outer ring 35 ', as a result of which the Z slide 27 according to FIGS. 2 and 3 can be omitted.
  • the slide 61 thus replaces the Z slide 27 in FIGS. 2 and 3.
  • the bending contour in the Y direction is already set. Then become one or more
  • the disk ring 46 is rotated in the direction of the arrows 60, which also corresponds to the rotation about the axis 41 in FIGS. 2 and 3. So there is a free torsion.
  • the profiles can also be assigned a tilt by tilting the entire arrangement about the horizontal axis in the arrow directions 58, as a result of which the profile emerging from the cross-bending head 40 is tilted downwards or upwards.
  • each station 8, 20, 23 has four roles. With simple and small profiles and with weak bends, only one pair of rollers can be used, while the pair of rollers perpendicular to this can be omitted.
  • Pair of rollers can also be used with sliding jaws. Drawing legend
  • Machine bed 26 Y-slide
  • Cable 31 drive (horizontal axis
  • Deflection roller 32 drive (torsion axis)
  • Support roller station 33 vertical axis
  • Support roller pair 34 pins
  • Carriage drive 40 cross bending heads

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren und Vorrichtung zum dreidimensionalen Biegen von Metall-Hohlprofilen (12), wobei das zu biegende Hohlprofil in einen Kreuzbiegekopf (40) eingeführt und hindurchgeführt wird, welcher mindestens halbkardanisch in einer mindestens in Y-Z-Richtung einstellbar ausgebildeten Biegekopfstation (23) gelagert ist, wobei das Hohlprofil zusätzlich zur Biegung in der Y-Z-Ebene eine gesteuerte Torsion in mindestens einer Ebene erfährt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum dreidimensionalen Biegen von
Metall-Hohlprofilen
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum dreidimensionalen Biegen von Metall- Hohlprofilen, wobei diese Hohlprofile geschlossen, halboffen oder offen sein können. Derartige Metall-Hohlprofile sind insbesondere Profile aus Leichtmetall-Legierungen, aus Stahl oder aus Nichteisen-Metallen oder aus hochfesten Legierungen, wie z.B. Titan und andere Metalle dieser Gruppe.
Bisher ist es lediglich bekannt, eine dreidimensionale Biegung von derartigen Hohlprofilen in der Weise vorzunehmen, daß ein Profil mit hoher Schubkraft durch einen Press-Spalt gedrückt wird. Der Press-Spalt wird definiert durch mindestens vier einander gegenüberliegende Press-Schuhe, die in Y-Z-Richtung zueinander zustellbar sind, so daß sich ein variabler Press-Spalt ergibt, durch den das besagte
Hohlprofil hindurchgeschoben wird. Je nach Stellung der in Y- Z-Richtung zueinander verschiebbar und einstellbar ausgebildeten Press-Schuhe kann somit das Profil in Y-Z-Ebene gebogen werden und noch zusätzlich - bei entsprechender Drehung aller Press-Schuhe zusammen - tordiert werden.
Eine derartige bekannte Vorrichtung ist nur geeignet zur Verformung von einfachen Profilquerschnitten mit starken Wandungen. Ein einfacher Profilquerschnitt ist z.B. ein quadratischer Profilquerschnitt oder ein Rohr mit relativ starken Wandungen, weil es andernfalls zu einer starken Deformation dieses Profils beim Biegen kommt.
Es ist deshalb mit dem bekannten Verfahren und der Vorrichtung nicht möglich, dünnwandige Profile zu biegen und Profile mit anspruchsvollerem Querschnitt, wie z.B. Profile mit Nutausbildung, mit Stegen und unterschiedlichen Konturquerschnitten, wie z.B. ein Tür- oder Fensterprofil oder Spaceframe-Profile für die Automobilindustrie.
Das eingangs genannte, bekannte Verfahren war zum freien Biegen von Profilen verwendbar. Es ist im übrigen bekannt, ein dreidimensionales Biegen mit einer zusätzlichen Torsion im sogenannten Kernwickelbiegen zu verwirklichen, wo allerdings das zu biegende Profil über eine dreidimensional sich bewegende Kernform im Streckverfahren gebogen wird.
Bei diesem letztgenannten Verfahren ist jedoch ein freies Biegen im Raum nicht möglich, weil der im Raum verstellbare Kern die Kontur vorgibt und eine andersartige Kontur während des Biegevorgangs nicht möglich ist.
Es kann also während des Biegevorgangs nur immer eine durch den Kern vorgegebene Kontur hergestellt werden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei einem freien, dreidimensionalen Biegen im Raum auch empfindliche und dünnwandige Profile beliebiger Art gebogen werden können.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das zu biegende Profil in einen durch Walzen definierten Kreuzbiegekopf eingeführt wird, welcher Kreuzbiegekopf mindestens halbkardanisch, d.h. um eine Achse drehbar, in einer Biegekopfstation gelagert ist, welche Biegekopfstation mindestens in Y-Z-Richtung einstellbar ausgebildet ist.
Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich also der wesentliche Vorteil, daß aufgrund der in Y-Z-Richtung einstellbar ausgebildeten Biegekopfstation das durch den Kreuzbiegekopf hindurchgeführte Profil in der Y-Z-Ebene in beliebiger Art gebogen werden kann. Nachdem zusätzlich nach einem weiteren Erfindungsmerkmal vorgesehen ist, daß der Kreuzbiegekopf mindestens halbkardanisch in der Biegekopf- Station gelagert ist, ist hierdurch die Möglichkeit gegeben, daß noch zusätzlich eine gesteuerte Torsion in mindestens einer Ebene stattfindet. Ist nach einem weiteren Merkmal hingegen vorgesehen, daß der Kreuzbiegekopf vollkardanisch in der 3D-BiegekopfStation gelagert ist, dann kann eine vollräumliche Torsion zusätzlich zu diesem räumlich in der Y- Z-Achse gebogenen Profil zugeordnet werden.
Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich also der Vorteil, daß der besagte Kreuzbiegekopf bei vollkardanischer Aufhängung in der 3D-BiegekopfStation nicht nur eine
Verdrehung des Profils um die X-Achse herum ausführen kann (Torsion) , sondern daß dieser Kreuzbiegekopf noch zusätzlich eine Kippbewegung im Winkel zu der X-Achse ausführen kann, wodurch sich also eine voll im Raum beliebig erstreckbare und genau steuerbare Torsionsbiegung des zu biegenden Hohlprofils ergibt .
Mit der gegebenen Vorrichtung ergibt sich also der wesentliche Vorteil, daß nun erfindungsgemäss auch empfindliche und in ihrem Querschnitt komplizierte
(inhomogene) und auch asymmetrische Profile gebogen werden können. Der erfindungsge ässe Kreuzbiegekopf wird nämlich durch Walzen definiert, die jeweils drehbar in paarweise zueinander angeordneten Lagerschildpaaren in einem Scheibenring gelagert sind, welcher Scheibenring kippbar in einem Innenring angeordnet ist und der Innenring seinerseits in einer hierzu senkrechten Achse in einem Außenring drehbar gelagert ist und der Aussenring wiederum drehbar in einer vertikalen Achse in einem gegenseitigen Abstand zueinander einnehmenden Traversen eines Z-Schlittens gelagert ist, welcher Z-Schlitten in Z-Richtung verschiebbar an einem in Y- Richtung verschiebbar angeordneten Schlitten befestigt ist, welcher Y-Schlitten seinerseits verschiebbar auf einem in X- Richtung verschiebbaren Schlitten angeordnet ist.
Auf diese Weise wird eine X-Y-Z-Schlittenanordnung geschaffen, die eine 3D-BiegekopfStation definiert.
Es wird nochmals darauf hingewiesen, daß es für das Hauptmerkmal der Erfindung ausreicht, den Kreuzbiegekopf halbkardanisch in den X-Y-Z-Schlitten zu lagern. In einer Weiterbildung ist es jedoch vorgesehen, daß dieser Kreuzbiegekopf vollkardanisch in diesem X-Y-Z-Schlitten gelagert ist.
Außerdem wird darauf hingewiesen, daß die X-Verstellung des X-Y-Z-Schlittens nicht lösungsnotwendig ist; es kann ausreichen, diesen Schlitten lediglich in Y-Z-Richtung verstellbar und feststellbar anzutreiben.
Es wird also in erster Linie in der vorliegenden Erfindung gesonderter Schutz und isolierter Schutz für einen derartig halbkardanisch und vollkardanisch aufgehängten Kreuzbiegekopf in einer 3D-BiegekopfStation beansprucht.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß diese 3D-BiegekopfStation in Verbindung mit anderen Biegestationen eine komplette neuartige Biegemaschine ergibt, wobei, gesehen in Vorschubrichtung des zu biegenden Hohlprofils, direkt vor der 3D-BiegekopfStation eine Mittelrollenstation angeordnet ist und vor der Mittelrollenstation (an der Einlaufseite der Biegemaschine) eine Stützrollenstation angeordnet ist.
Alle drei genannten Stationen (Stützrollenstation, Mittelrollenstation und 3D-BiegekopfStation) bilden die
Grundmodule der hier dargestellten, neuartigen Biegemaschine . Die genannte Stützrollenstation und die Mittelrollenstation sind jeweils in X-Y-Richtung linear feststellbar und einstellbar auf dem Maschinenbett 1 gelagert, während es nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, daß die der 3D-BiegekopfStation zugeordnete Station in X-Y-Z- Richtung einstellbar und feststellbar auf dem Maschinenbett angeordnet ist.
Der Vorschub des zu biegenden Profils wird durch verschiedene Maßnahmen bewirkt. In einer ersten Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß der Vortrieb durch drehend angetriebene Rollen der Mittelstation und/oder durch drehend angetriebene Rollen der Stützrollenstation verwirklicht wird.
In einer anderen Ausgestaltung kann es hierbei vorgesehen sein, daß noch zusätzlich eine Schubwirkung durch einen Schlitten bewirkt wird, welcher hilfsweise das zu biegende Profil noch zusätzlich in X-Richtung antreibt und durch die 3D-BiegekopfStation schiebt.
Es kann hierbei nur allein ein Schubschlitten angeordnet sein, ohne daß es eines Drehantriebes der Stationen bedarf, oder alternativ kann die Schubkraft des Schlittens in Verbindung mit dem Drehantrieb in einer oder mehreren der
Stationen (Stützrollenstation und/oder Mittelrollenstation) ausgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß im Innenraum des Hohlprofils ein Dorn angeordnet ist, der als Gliederdorn, Lamellendorn oder als Schaftdorn ausgebildet ist und der so mit einer Dornstange geführt ist, daß der entsprechende Dorn sich immer im Biegebereich des zu biegenden Profils befindet. Hierzu kann es vorgesehen sein, daß der Dorn mittels einer Dornstange an einer Dornstation angeordnet ist, welche Dornstation die Dornstange in X-Richtung verschiebbar antreibt. Der Antrieb kann z.B. über einen Hydraulikzylinder erfolgen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es im übrigen vorgesehen, daß auch die Dornstation und auch der Schlitten zur Führung des zu biegenden Profils nicht nur in X-Richtung angetrieben sind, sondern daß noch zusätzlich eine Einstellung in Y-Richtung gegeben ist.
Die Einstellung in Y-Richtung ist notwendig, um unterschiedlichen Profilen Rechnung zu tragen, die dadurch immer genau auf die Biegestation zentriert werden können.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen
Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
Figur 1 : perspektivisch eine Maschine zur 3D-Biegung von Hohlprofilen,
Figur 2: Stirnansicht der 3D-BiegekopfStation, Figur 3: Schnitt gemäss der Linie III-III in Figur 2,
Figur 4: schematisiert ein gegenüber Figur 2 abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer vollkardanischen
Aufhängung des Kreuzbiegekopfs,
Figur 5: eine schematisierte Erläuterung der Funktion der Biegemaschine nach Figur 1.
In Figur 1 sind auf einem Maschinenbett 1 drei hintereinander liegende Stationen angeordnet, nämlich eine Stützrollenstation 8, eine Mittelrollenstation 20 und eine 3D-BiegekopfStation 23.
Die Stützrollenstation 8 besteht aus vier einander zugeordneten Stützrollen, wobei jeweils Stützrollenpaare 9 sich seitlich an das zu biegende Profil 12 anlegen, während obere und untere Stützrollen 10 sich an die Ober- und Unterseite des zu biegenden Profils 12 anlegen.
Die genannten Stützrollenpaare 9, 10 sind in einem X-Y- Schlitten angeordnet, wobei z.B. der Schlitten 11 durch die Spindelpaare 2 einstellbar und feststellbar ausgebildet ist, während der der Mittelrollenstation 20 zugeordnete X-Y-
Schlitten 5 durch die Spindelpaare 3 einstellbar ausgebildet ist und der der 3D-BiegekopfStation 23 zugeordnete X- Schlitten 25 durch die Spindelpaare 4 einstellbar und feststellbar ausgebildet ist.
Das freie Ende des zu biegenden Profils wird in einem Schlitten 13 aufgenommen, welcher in X-Richtung verschiebbar auf einer Schlittenbahn 14 angetrieben ist, wobei der Antrieb z.B. über einen Seilzug 6 erfolgt, welcher über eine Umlenkrolle 7 geführt ist und von dem Schlittenantrieb 15 beaufschlagt ist. Zusätzlich kann der Schlitten 13 noch auf einem X-Y-Schlitten 18 angeordnet sein, der eine zusätzliche Einstellung in Y- Richtung gestattet.
Im Profil ist bevorzugt ein Dorn 56 im Biegepunkt (Figur 5) geführt, welcher Dorn 56 mit einer Dornstange 16 verbunden ist, die von einer Dornstation 17 verschiebbar angetrieben ist .
Die Dornstation 17 kann hierbei ebenfalls auf einem X-Y- Schlitten 19 gelagert sein, welcher eine Y-Verschiebung der Dornstation 17 gestattet.
Die Mittelrollenstation 20 besteht - in analoger Weise zu der vorher erwähnten Stützrollenstation 8 ebenfalls aus paarweise angeordneten Rollen, nämlich aus seitlichen
Mittelrollenpaaren 21 und aus oberen Mittelrollenpaaren 22, die sich oben und unten an das zu biegende Profil anlegen.
Es wird hierbei bevorzugt, wenn die Rollen der Mittelrollenstation 20 drehend angetrieben sind. Hierbei reicht es aus, lediglich ein Mittelrollenpaar 21 oder 22 drehend anzutreiben.
Figur 1 zeigt einen Antrieb 24 für die Mittelrollen der Mittelrollenstation 20. Es ist hierbei klar, daß ein derartiger Antrieb 24 spiegelbildlich vorhanden ist und noch zusätzliche Antriebe für ggf. den Antrieb der oberen Mittelrollenpaare 22 vorhanden sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann es jedoch auch vorgesehen sein, eines oder beide der Rollenpaare 9, 10 der Stützrollenstation 8 zusätzlich noch drehend anzutreiben.
Ebenso ist es möglich, alternativ die Rollen der Stützrollen- Station paarweise oder alle beide Paare drehend anzutreiben, während der Drehantrieb für die Mittelrollenpaare der Mittelrollenstation 20 entfällt.
Damit wird im übrigen auf den allgemeinen Beschreibungsteil hingewiesen, wo angegeben wurde, daß entweder nur ein Drehantrieb über die Rollenstationen erfolgt, um das zu biegende Profil durch die 3D-BiegekopfStation 23 hindurchzuführen oder daß noch wahlweise der Schlitten 13 allein oder in Verbindung mit den Rollenantrieben das Profil antreibt .
Im folgenden wird nun die Funktion der 3D-BiegekopfStation anhand der Zeichnungen der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.
Aus der Figur 1 in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 ergibt sich, daß die 3D-BiegekopfStation 23 im wesentlichen aus einem X-Schlitten 25 besteht, der in X-Richtung verstellbar über die Spindelpaare 3 auf dem Maschinenbett 1 gelagert ist. Auf diesem X-Schlitten 25 ist ein in Y-Richtung einstellbarer Schlitten 26 gelagert, welcher einen vertikalen Träger 28 aufweist, an dem zwei zueinander parallele Schienen 55 angeordnet sind, in denen ein Z-Schlitten 27 einstellbar und angetrieben geführt ist, der demzufolge den Z-Schlitten 27 in Z-Richtung einstellbar ausbildet.
An den Z-Schlitten 27 sind zwei zueinander parallele Traversen 29 angeordnet, welche ein vertikales Lager für Zapfen bildet, welche Zapfen drehfest mit einem Außenring 35 der 3D-BiegekopfStation verbunden sind. Damit können die Zapfen 34 um die vertikale Achse 33 in Pfeilrichtung 57 drehend angetrieben werden.
Der Drehantrieb erfolgt hierbei durch den Antrieb 30, welcher über einen Getriebestrang oder eine Kette diesen Drehantrieb in Pfeilrichtung 57 bewerkstelligt. Für die horizontale Achse ist es vorgesehen, daß an einem Innenring 36 horizontale Zapfen 37 angeformt sind, die in entsprechenden Aufnahmebohrungen im Aussenring 35 aufgenommen sind. Der Drehantrieb in Pfeilrichtung 58 um die horizontale Achse 38 erfolgt hierbei über einen Antrieb 31, der beispielsweise wiederum über einen Getriebestrang oder eine Kette diesen Drehantrieb bewerkstelligt.
Es ist ferner ein Antrieb 32 für die Torsionsachse 41 vorhanden. Hierzu ist vorgesehen, daß am Innenring ein Zahnkranz 39 drehfest angeordnet ist, welcher mit einem Ritzel 50 des Antriebes 31 kämmt, welcher Antrieb auf einem inneren Scheibenring 46 befestigt ist. Auf diese Weise wälzt sich der Scheibenring 46 am Innenumfang des Innenringes 36 bei gleichzeitiger Drehung um die Achse 41 ab.
Der Scheibenring 46 trägt paarweise zueinander angeordnete und parallel zueinander gelagerte Lagerschildpaare 42,43, 44, 45, die zwischen sich jeweils eine Walze 51-54 aufnehmen, so daß alle Walzen 51-54 mit ihrem radial innenweisenden Ende einen Durchtrittsspalt für das zu biegende Profil 12 bilden.
Aufgrund der Tatsache, daß die Walzen 51-54 mit ihren radial einwärts gerichteten Umfangen einen genau definierten
Durchtrittsspalt bilden, ergibt sich eine ausgezeichnet geführte Anlage für das durch diesen Durchtrittsspalt hindurchtretende zu biegende Profil 12, welches damit mit hoher Präzision gebogen und tordiert sowie gekippt werden kann.
Aufgrund der drehbaren Lagerung der Walzen in den zugeordneten Lagerschildpaaren 42-45 wird damit die Reibung des zu biegenden Profils in diesem 3D-Biegekopf auf einen minimalen Wert reduziert, wodurch dementsprechend empfindliche, dünnwandige und asymmetrische Profile gebogen werden können.
Es wird noch hinzugefügt, daß zwischen dem Innenring 36 und dem Außenring 35 ein Drehspalt 47 vorhanden ist, und das ringförmige Lager 48 (Figur 3) trägt den um die Achse 41 drehbaren Scheibenring 46.
Es ist im übrigen noch ein Luftspalt 49 zwischen dem Außenumfang des Scheibenrings 46 und dem Innenumfang des Innenrings 36 vorhanden, um eine vollständig unabhängige Drehung der genannten 3 Teile (Außenring 35, Innenring 36 und Scheibenring 46) zu gewährleisten.
Die gegenüber Figur 2 abgewandelte Ausführungsform in Figur 4 unterscheidet sich lediglich dadurch, daß die Funktion von Außenring und Innenring vertauscht wurden, was bedeutet, daß der Innenring 36' im Aussenring 35 um eine horizontale Achse 38 drehbar ist, während der Innenring 36' einen Träger 59 aufweist, der seinerseits das Drehlager für den inneren in Pfeilrichtung 60 drehbaren Scheibenring 46' ausbildet.
Die horizontale Achse 38 wird hierbei in einem Schlitten 61 aufgenommen, der in Z-Richtung verfahrbar an dem Aussenring 35' ausgebildet ist, wodurch der Z-Schlitten 27 nach Figur 2 und 3 entfallen kann. Der Schlitten 61 ersetzt also den Z- Schlitten 27 in den Figuren 2 und 3.
Anhand der schematisierten Figur 4 kann nun die Funktion der Biegung näher erläutert werden. Es ist klar, daß der verstellbare Abstand in X-Richtung zwischen den einzelnen hintereinander liegenden Stationen 8,9,23 entsprechend des Profilquerschnittes eingestellt wird. Dies ist schematisiert in Figur 5 dargestellt, wobei der Einfachheit halber die einzelne Verstellung der Stationen 8,20,23 in X-Richtung nicht dargestellt ist. Diese sind jedoch individuell in X- Richtung zueinander einstellbar ausgebildet.
Gemäss Figur 5 wird damit schon die Biegekontur in Y-Richtung eingestellt. Werden dann noch zusätzlich eine oder mehrere
Stationen in Z-Richtung relativ zueinander verstellt, so wird damit auch die Biegung in Z-Richtung eingestellt, so daß hiermit bereits schon eine Biegung in Y-Z-Ebene gegeben ist.
Um nun erfindungsgemäss eine zusätzliche Torsion dem zu biegenden Profil zuzuordnen, ist es nun vorgesehen, daß gemäss Figur 4 der Scheibenring 46 in den Pfeilrichtungen 60 gedreht wird, was analog auch mit der Drehung um die Achse 41 in den Figuren 2 und 3 übereinstimmt. Damit ist also eine freie Torsion gegeben. Zusätzlich kann den Profilen noch eine Verkippung zugeordnet werden, indem die gesamte Anordnung um die horizontale Achse in den Pfeilrichtungen 58 gekippt wird, wodurch das aus dem Kreuzbiegekopf 40 heraustretende Profil nach unten oder oben verkippt wird.
Damit ist eine freie Biegung einschließlich einer freien Torsion in beliebigen Raumrichtungen gewährleistet.
Es wird noch darauf hingewiesen, daß gemäss Figur 5 jede Station 8,20,23 vier Rollen aufweist. Bei einfachen und kleinen Profilen und bei schwachen Biegungen kann jeweils nur mit einem Rollenpaar gearbeitet werden, während das senkrecht hierzu stehende Rollenpaar entfallen kann.
Statt des entfallenden, senkrecht hierzu stehenden,
Rollenpaares können auch Gleitbacken verwendet werden. Zeichnungs-Legende
Maschinenbett 26 Y-Schlitten
Spindelpaare 27 Z-Schlitten
28 Träger
29 Traverse
XY-Schlitten 30 Antrieb (Vertikalachse)
Seilzug 31 Antrieb (Horizontalachse
Umlenkrolle 32 Antrieb (Torsionsachse)
Stützrollenstation 33 Vertikalachse
Stützrollenpaar 34 Zapfen
// 35 Außenring
XY-Schlitten 36 Innenring
Profil 37 Zapfen
Schlitten 38 Horizontalachse
Schlittenbahn 39 Zahnkranz
Schlittenantrieb 40 Kreuzbiegeköpf
Dornstange 41 Achse von 40
Dornstation 42 Lagerschildpaar
XY-Schlitten 43 rr
XY-Schlitten 44 rr
Mittelrollenstation 45 rr
Mittelrollenpaar 46 Scheibenring rr 47 Drehspalt
3D-BiegekopfStation 48 Lager
Antrieb für 21 Mittel]rolle 49 Luftspalt
X-Schlitten 50 Ritzel
51 Walze
52 Walze
53 Walze
54 Walze
55 Schiene
56 Dorn
57 Pfeilrichtung 58 Pfeilrichtung
59 Träger
60 Pfeilrichtung
61 Schlitten

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum dreidimensionalen Biegen von Metall- Hohlprofilen, dadurch gekennzeichnet, daß das zu biegende Hohlprofil in einen Kreuzbiegekopf eingeführt und hindurchgeführt wird, welcher mindestens halbkardanisch in einer mindestens in Y-Z-Richtung einstellbar ausgebildeten Biegekopfstation gelagert ist, wobei das Hohlprofil zusätzlich zur Biegung in der Y-Z-Ebene eine gesteuerte Torsion in mindestens einer Ebene erfährt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch vollkardanische Lagerung des Kreuzbiegekopfs in der Biegekopfstation eine gesteuerte, vollräumliche Torsion des zu biegende Profils möglich ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreuzbiegekopf eine Kippbewegung in einem Winkel bezogen auf die X-Richtung ausführen kann.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegekopfstation in X-Richtung verschiebbar und feststellbar angeordnet ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zu biegende Hohlprofil vor Durchlaufen der Biegekopfstation eine Stützrollenstation und/oder eine Mittelrollenstation durchläuft.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschub des zu biegenden Hohlprofiles in X-Richtung durch Drehantrieb von mindestens zwei Rollen der Mittelrollenstation erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschub des zu biegenden Hohlprofiles in X-Richtung durch Drehantrieb von mindestens zwei Rollen der Stützrollenstation erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des zu biegenden
Hohlprofils in einem Schlitten gehalten ist und von diesem in X-Richtung vorgetrieben wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten zusätzlich in Y-Richtung verschiebbar und feststellbar ausgebildet ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des zu biegenden Hohlprofils ein Dorn vorgesehen ist, welcher durch eine Dornstange geführt ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dornstange in einer Dornstation angeordnet ist, durch welche der Dorn in X-Richtung verschiebbar ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dornstation und/oder der Schlitten zusätzlich in Y-Richtung verstellbar ausgebildet ist.
13. Vorrichtung zum dreidimensionalen Biegen von Metall- Hohlprofilen, gekennzeichnet durch: ein Maschinenbett (1) einer auf dem Maschinenbett (1) mindestens in Y-Z- Richtung verstellbar angeordneten Biegekopfstation (23) , einem verstellbaren und verschiebbaren Schlitten (13) zur Aufnahme des zu biegenden Hohlprofils (12) einer zwischen Biegekopfstation (23) und Schlitten (13) verstellbar angeordneten Stützrollenstation (8) und/oder Mittelrollenstation (20) , und einem Kreuzbiegekopf (40) , welcher mindestens halbkardanisch in der Biegekopfstation (23) gelagert ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegekopfstation (23) in X-Y-Z-Richtung einstellbar und feststellbar auf einem Maschinenbett (1) angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegekopfstation (23) einen X- Schlitten (25) aufweist, der in X-Richtung verstellbar auf dem Maschinenbett (1) gelagert ist, einen Y-Schlitten (26), der auf dem X-Schlitten in Y-Richtung verstellbar gelagert ist und einen Z-Schlitten (27) , der auf dem Y-Schlitten in Z- Richtung verstellbar gelagert ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreuzbiegekopf (40) vollkardanisch in der Biegekopfstation (23) gelagert ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreuzbiegekopf (40) mehrere Walzen (51-54) umfasst, die jeweils drehbar in paarweise zueinander angeordneten Lagerschildpaaren (42-45) in einem Scheibenring (46) gelagert sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenring (46) kippbar in einem Innenring (36) angeordnet ist und der Innenring (36) um eine erste Achse (38) in einem Außenring (35) drehbar gelagert ist, und der Außenring um eine zweite zur ersten Achse (38) senkrechte Achse (33) drehbar in zwei am Z-Schlitten (27) im Abstand zueinander parallele angeordneten Traversen (29) gelagert ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß am Innenumfang des Innenrings (36) ein Zahnkranz (39) drehfest angeordnet ist, welcher mit einem Ritzel (50) eines am inneren Scheibenring (46) befestigten Antriebs (32) kämmt.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelrollenstation (20) , gesehen in Vorschubrichtung des zu biegenden Hohlprofils (12), vor der Biegekopfstation (23) angeordnet ist und mindestens ein Mittelrollenpaar (21,22) umfasst.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Mittelrollenpaare (21,22) drehangetrieben ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelrollenstation (20) in X-Y- Richtung einstellbar und feststellbar auf einem Maschinenbett (1) angeordnet ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrollenstation (8), gesehen in Vorschubrichtung des zu biegenden Hohlprofils, vor der Biegekopfstation (23) bzw. der Mittelrollenstation (20) angeordnet ist und mindestens ein Stützrollenpaar (9,10) umfasst.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Stützrollenpaare (9,10) drehangetrieben ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrollenstation (8) in X-Y- Richtung einstellbar und feststellbar auf einem Maschinenbett (1) angeordnet ist.
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