EP2691195B1

EP2691195B1 - Biegekopf zum biegen stab- und rohrförmiger werkstücke

Info

Publication number: EP2691195B1
Application number: EP12700601.3A
Authority: EP
Inventors: Stefan Fries; Jörg Möck; Frank Weiblen; Carina BAIER
Original assignee: Wafios AG
Current assignee: Wafios AG
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2032-01-13
Also published as: CN103429365B; WO2012130350A1; US9468963B2; US20140000335A1; DE102011015570B4; DE102011015570A1; EP2691195A1; CN103429365A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Biegekopf zum Biegen stab- und rohrförmiger Werkstücke, mit einem um eine Drehachse verdrehbaren Halter, der an einem axialen Ende einen Biegedorn trägt, sowie mit mindestens zwei weiteren Werkzeugen, die jeweils einen Haltekörper mit an dessen dem Biegedorn zugewandten axialen Ende einem Biegestift umfassen und von denen jedes, jeweils von den anderen Werkzeugen unabhängig, verdrehbar ist.
Aus der EP 1 591 174 B1 ist ein Biegekopf für eine Biegevorrichtung für stab- und rohrförmige Werkstücke bekannt, bei der das Werkstück zwischen einem zentralen Biegedorn und einer relativ zu diesem verfahrbaren Spanneinrichtung eingespannt und durch Verschwenken des Biegedornes und der Spanneinrichtung bei eingespanntem Werkstück gebogen wird. Dieser bekannte Biegekopf arbeitet mit mehreren Drehachsen, deren eine zum Verdrehen des Biegedornes dient, während eine andere dem Verschwenken der Spanneinrichtung zugeordnet ist. Eine weitere Drehachse ist dafür vorgesehen, eine Spannbewegung durch radiales Zustellen der Spanneinrichtung gegen das Werkstück (bzw. zurück) zu bewirken. Diese bekannte Biegemaschine läßt zwar ein Biegen des Werkstückes in zwei einander entgegengesetzte Biegerichtungen ohne Änderung des Biegekopfes zu, ist jedoch sehr kompliziert aufgebaut und bei Verwendung eines einmal montierten Biegedornes nicht sehr flexibel, wobei auch komplexe Bauteile nicht herstellbar sind.
Aus der WO 2007/122346 A1 ist eine Biegemaschine für stab- und rohrförmige Werkstücke bekannt, die einen Biegekopf mit einer kreisförmigen Scheibe aufweist, der in seiner Mitte einen Biegedorn trägt und um eine zentrale Biegeachse verschwenkbar ist. Ferner ist eine Klemmbacke vorgesehen, die um eine zweite Achse verdrehbar am Umfang einer Drehscheibe angebracht ist, die ihrerseits um eine zur zentralen Biegeachse parallele und in einem Abstand von dieser angebrachte Achse auf der kreisförmigen Scheibe verdreht werden kann. Mit diesem bekannten Biegekopf kann ein Biegen von rohrförmigen Werkstücken mit sehr dünnen Wandstärken in zwei Biegerichtungen ohne großen Aufwand durchgeführt werden, wobei allerdings auch hier das Biegen sehr komplexer Biegeteile nicht möglich ist.
Einen Biegekopf der eingangs genannten Art beschreibt die WO 2010/080522 A2 . Dieser bekannte Biegekopf kann mit zwei oder mehr Werkzeugen arbeiten, die auf einer Drehscheibe, auf der zentrisch ein Biegedorn sitzt, um diesen herum und in einem Abstand von ihm entfernt angebracht und unabhängig voneinander durch eigene Drehantriebe verdrehbar ausgebildet sind. Dieser bekannte Biegekopf gestattet auch das Herstellen komplizierter Biegeformen, ist jedoch sehr komplex in seinem Gesamtaufbau bei einem gleichzeitig sehr großen Raumbedarf.
Ausgehend hiervon stellt die Erfindung darauf ab, einen solchen bekannten Biegekopf derart weiterzuentwickeln, daß er unter Beibehaltung seiner Eignung zur Herstellung sehr komplexer Biegeteile einen deutlich verringerten Raumbedarf und einen weniger aufwendigen Aufbau aufweist.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung einen Biegekopf der eingangs genannten Art vor, bei dem die Haltekörper der Werkzeuge konzentrisch zum Halter des Biegedornes und um dessen Drehachse herum verschwenkbar angeordnet sind.
Ganz besonders vorzugsweise sind dabei die Haltekörper der Werkzeuge als konzentrisch ineinander laufende Hohlwellen ausgebildet, in deren radial innerster der Halter des Biegedornes verdrehbar sitzt.
Das erfindungsgemäß vorgesehene konzentrische Ineinanderanordnen der Haltekörper aller Werkzeuge sowie des Biegedornes führt zu einer teleskopartigen Gesamtanordnung mit minimalem Platzbedarf, was noch dadurch begünstigt wird, daß jedes Werkzeug aus einem Haltekörper mit einem an dessen radialer Endfläche vorstehenden Biegestift besteht. Da dessen Durchmesser in der Regel nicht sehr groß ist, kann auch die Wandstärke des Haltekörpers, an dem der Biegestift befestigt ist, in radialer Richtung ebenfalls relativ klein ausgeführt werden, so daß sich insgesamt in Verbindung mit der konzentrischen Anordnung der Haltekörper und des Biegedornes ein ganz erheblich kleinerer Platzbedarf für den erfindungsgemäßen Biegekopf als bei dem gattungsgemäßen Biegekopf ergibt.
Dadurch, daß die Haltekörper der einzelnen Werkzeuge und der Halter des Biegedornes, jeweils voneinander unabhängig, verdrehbar sind, können bei Betrieb der Biegedorn und die Biegestifte entsprechend unabhängig voneinander verdreht werden, wobei für jedes dieser Elemente ein Verdrehen in beide Drehrichtungen möglich ist. Sind hierbei neben dem Biegedorn auch nur noch zwei Werkzeuge bei dem erfindungsgemäßen Biegekopf vorhanden, kann durch diese drei konzentrisch ineinander angeordneten Einzelelemente unter Berücksichtigung der beiden möglichen Drehrichtungen jedes derselben eine außerordentlich große Vielzahl unterschiedlicher Konstellationen von Biegedorn und Biegestiften untereinander erreicht werden, wodurch eine bemerkenswert große Flexibilität gegeben ist. Gleichzeitig ist die Herstellung sehr komplexer Biegeteile möglich.
Werden bei einem erfindungsgemäßen Biegekopf die Haltekörper der Werkzeuge als konzentrisch ineinander laufende Hohlwellen ausgebildet, in deren radial innerster der Halter des Biegedornes verdrehbar sitzt, wird hierdurch ein ganz besonders geringer Platzbedarf des erfindungsgemäßen Biegekopfes ohne irgendeine Einschränkung seiner Flexibilität erreicht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Biegekopfes besteht auch darin, daß der Biegedorn und/oder die Biegestifte zwischen einer aktiven Wirkstellung, in der sie beim Biegevorgang auf das zu biegende Werkstück einwirken, und einer nicht aktiven Ruhestellung parallel zur Drehachse des Biegedornes verstellbar sind. Dadurch wird erreicht, daß Teile des Biegekopfes zusätzlich zu den Drehbewegungen, die sie ausführen können, auch noch absenkbar sind, was bedeutet, daß die Werkzeugkränze (einzelne oder mehrere, unabhängig oder gemeinsam) oder der Biegedorn unter die Biegeebene abgesenkt und z. B. auf der anderen Seite eines eingelegten Werkstückes wieder angehoben werden können. Gleichermaßen ist es dadurch auch möglich, bei der Ausführung eines ganz bestimmten Biegevorganges einen Biegestift, der für diesen Biegevorgang nicht benötigt wird, durch Absenken seines Haltekörpers aus der Biegeebene herauszufahren, so daß er dort bei dem nachgeschalteten Biegevorgang nicht stören kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen werden, daß auf mindestens einem Biegestift eine um diesen frei drehbare Biegerolle angebracht ist, so daß, was insbesondere bei größeren Durchmessern der zu verformenden Werkstücke wünschenswert ist, der Biegevorgang im Rahmen eines Rollbiegens vorgenommen werden kann.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn bei einem erfindungsgemäßen Biegekopf der Haltekörper des Werkzeuges mit dem radial äußersten Biegestift verdrehbar auf einer oberen Abschlußwand eines Gehäuses angebracht ist und mit einem an diesem Gehäuse, insbesondere an dessen oberer Abschlußwand, befestigten ersten Drehantrieb in Antriebsverbindung steht. Dabei weist der Haltekörper des Werkzeuges mit dem radial äußersten Biegestift vorzugsweise eine Außenverzahnung, bevorzugt in der Nähe der oberen Fläche der Abschlußwand des Gehäuses, auf, die mit einem mit dem ersten Drehantrieb verbundenen Zahnrad in Zahneingriff steht, wobei, erneut bevorzugt, der erste Drehantrieb auf der den Biegestiften der Werkzeuge abgewandten Seite der oberen Abschlußwand des Gehäuses an dieser befestigt ist. Bei dieser Ausgestaltung ist also das von dem Drehantrieb angetriebene Antriebszahnrad für den Haltekörper des Werkzeuges mit dem radial äußersten Biegestift, das mit einer Außenverzahnung dieses Haltekörpers kämmt, auf der Außenseite des Gehäuses (über der oberen Abschlußwand) angebracht, während der es antreibende erste Drehantrieb im Inneren, also auf der anderen Seite der oberen Abschlußwand, angeordnet und bevorzugt an dieser befestigt ist, wobei die Abtriebswelle dieses ersten Drehantriebes durch die obere Gehäusewand hindurchgeführt ist, um das Antriebszahnrad anzutreiben. Auch dies bewirkt einen relativ geringen Platzbedarf eines solchermaßen ausgestatteten Biegekopfes.
Eine ganz besonders große Flexibilität des erfindungsgemäßen Biegekopfes läßt sich dadurch erreichen, daß der Halter für den Biegedorn ebenso wie die Haltekörper für die weiteren Werkzeuge jeweils an einen eigenen Drehantrieb angeschlossen sind, so daß eine völlige Unabhängigkeit ihrer Bewegungen voneinander erreichbar ist.
Von Vorteil ist es ferner, wenn der erste Drehantrieb an eine erste Hubeinrichtung angeschlossen ist, die zur ortsfesten Montage an einem Maschinengestell einer Biegevorrichtung ausgebildet ist und, nachdem sie dort montiert ist, ein Verfahren des gesamten Biegekopfes mit allen ihm zugeordneten Einrichtungen parallel zur Biegeachse gestattet.
Vorteilhafterweise wird bei einem erfindungsgemäßen Biegekopf der Haltekörper jedes Werkzeuges an eine Einrichtung angeschlossen, mittels derer er von einer nicht-aktiven Ruhestellung in eine aktive Wirkstellung (und umgekehrt) verfahrbar ist, was das Herausfahren aus der Biegeebene bzw. das Hineinfahren in diese bei jedem der eingesetzten Werkzeuge ermöglicht.
Besonders empfehlenswert ist es bei der Erfindung ferner, wenn der Biegedorn an seinem Halter und die Werkzeuge an ihren Haltekörpern auswechselbar befestigt sind, so daß sich auch ein rasches Auswechseln des Biegedornes und/oder der Biegestifte an den Werkzeugen ohne große Schwierigkeiten und bei nur geringem Maschinenstillstand durchführen läßt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich auch, wenn der Halter des Biegedornes an seinem dem Biegedorn entgegengesetzten axialen Ende an einen zweiten Drehantrieb angeschlossen ist, der an einer ersten Platte befestigt ist, welche ihrerseits mittels eines zweiten Hubantriebes gemeinsam mit dem zweiten Drehantrieb und dem Halter für den Biegedorn in Richtung der Drehachse des letzteren verfahrbar ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Biegedornes besteht auch darin, daß der erste Hubantrieb abtriebsseitig eine Spindelwelle umfaßt, auf der eine an der ersten Platte befestigt Spindelmutter angebracht ist, wobei die Spindelwelle mit ihrem axial vorstehenden Endbereich in einer von der ersten Platte um einen Abstand entfernten zweiten Platte drehbar, in Achsrichtung der Spindelwelle jedoch ortsfest, gelagert ist, und die zweite Platte den den Biegedorn umgebenden Haltekörper des Werkzeuges für den radial innersten Biegestift an dessen dem Biegedorn abgewandten axialen Ende ihr gegenüber verdrehbar, jedoch in Richtung der Drehachse ortsfest festgelegt, trägt. Diese Ausgestaltung ergibt die Möglichkeit, die Halterung für den radial innersten Biegestift relativ zum Biegedorn und den Halter des letzteren in Längsrichtung der Drehachse des Biegedornes zu verschieben, um damit insbesondere den Biegestift unter Beibehaltung des Biegedornes in der Biegeebene oder den Biegedorn unter Beibehaltung des innersten Biegestiftes in der Biegeebene abzusenken.
Bevorzugt umfaßt hierfür der zweite Hubantrieb abtriebsseitig eine Spindelwelle, auf der eine an der ersten Platte befestigte Spindelmutter sitzt, wobei die Spindelwelle mit ihrem axial vorstehenden Endbereich in einer von der ersten Platte um einen Abstand entfernten zweiten Platte drehbar, in Achsrichtung der Spindelwelle jedoch ortsfest gelagert ist und die zweite Platte den den Biegedorn umgebenden Haltekörper des Werkzeuges für den radial innersten Biegestift an dessen dem Biegedorn abgewandten axialen Ende ihr gegenüber verdrehbar, jedoch in Richtung der Drehachse ortsfest gehaltert, trägt. Hierbei könnte, bei ansonsten gleicher Ausgestaltung, die Spindelwelle des zweiten Hubantriebes mit ihrem axial vorstehenden Endbereich aber auch statt an der zweiten Platte am Gehäuse drehbar, in ihrer Achsrichtung jedoch ortsfest gelagert sein, wodurch erreichbar ist, daß dann eine unabhängige Verstellung von erster und zweiter Platte möglich ist.
Vorteilhafterweise trägt die zweite Platte auch noch einen dritten Drehantrieb, mittels dessen die Halterung für den radial innersten Biegestift in Drehrichtung antreibbar ist. Dies ermöglicht es, den Antrieb für die Halterung für den radial innersten Biegestift in einer besonders platzsparenden Weise innerhalb der Gesamtvorrichtung anzubringen.
Vorzugsweise wird dabei noch ein dritter Hubantrieb vorgesehen, mittels dessen die zweite Platte in Richtung der Drehachse des Biegedornes längsverschieblich ist.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn bei der Erfindung alle Dreh- und Hubantriebe von einem nach unten hin offenen Gehäuse überdeckt werden, an dessen oberer Abschlußwand der Biegekopf nach außen hin vorragt.
Dabei ist bevorzugt der dritte Hubantrieb abtriebsseitig mit einer Spindelwelle versehen, auf der eine mit der zweiten Platte verbundene Spindelmutter sitzt, wobei die Spindelwelle an ihrem axial vorstehenden Ende drehbar, jedoch in Achsrichtung der Spindelwelle ortsfest an der oberen Abschlußwand des Gehäuses befestigt ist. Bei dieser Ausgestaltung läßt sich in einer erneut sehr platzsparenden Weise eine in Richtung der Drehachse des Biegedornes gerichtete Relatiwerschiebung zwischen der Halterung für den radial inneren Biegestift und der für den radial äußeren Biegestift (bei zwei Werkzeugen zusätzlich zum Biegedorn) erreichen.
Bei dem erfindungsgemäßen Biegekopf kann der Biegedorn in jeder geeigneten Weise ausgebildet sein, ist bevorzugt jedoch ein Mehrradienwerkzeug oder ein Vier-Stift-Werkzeug.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im Prinzip beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Prinzipdarstellung einer Biegevorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Biegekopf;
Fig. 2: eine vergrößerte Darstellung des Biegebereiches mit dem erfindungsgemäßen Biegekopf bei der Biegevorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig.3: eine schematische, teils geschnittene, Darstellung eines erfindungsgemäßen Biegekopfes mit allen Hub- und Dreheinrichtungen im Falle eines Biegedornes mit zwei weiteren Werkzeugen, wobei hier der Biegdorn und die Biegestifte gemeinsam in einer Biegeebene liegen;
Fig. 4: die Darstellung aus Fig. 2, jedoch mit aus der Biegeebene nach unten abgesenktem Biegedorn;
Fig. 5: den Biegekopf aus Fig. 3, jedoch mit Absenkung des Biegedornes und des inneren Biegestiftes aus der Biegeebene;
Fig. 6: die Darstellung aus Fig. 5, jedoch mit einem wieder angehobenen Biegedorn, der weiter als in Fig. 3 ausgefahren ist, wodurch in der unteren Ebene des Biegedornes gearbeitet werden kann, und mit einem abgesenkten inneren Biegestift, sowie
die Fig. 7-13: zeigen jeweils prinzipielle Draufsichten auf einen erfindungsgemäßen Biegekopf bei der Herstellung unterschiedlich komplexer Biegeteile.

In der nachfolgenden Beschreibung sind gleiche Teile in den unterschiedlichen Figuren auch mit durchgängig gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt in Schrägansicht ganz prinzipiell eine Biegemaschine 1 zum Bearbeiten stab- oder rohrförmiger Werkstücke 2, die eine Vorschub- und Richteinheit 3 sowie eine Biegeeinheit 4 umfaßt, die in Vorschubrichtung nach der Vorschub- und Richteinheit 3 angebracht ist.
Die Biegeeinheit 4 umfaßt dabei einen Biegekopf 5, der innerhalb einer Aussparung 6 in einem Biegetisch 7 angebracht ist.
Das Werkstück 2 wird in Richtung des Pfeils A von der Vorschub- und Richteinheit 3 zunächst einer dem Biegekopf 5 vorgeschalteten Führungseinrichtung 8 zugefördert, in der auch eine Schneideinrichtung 9 (Fig. 1 und 2) vorgesehen ist.
Biegetisch 7 sowie Vorschub- und Richteinheit 3 sitzen auf einem Untergestell 10. Dabei ist der Biegetisch 7 schräg zum Aufstellboden angeordnet, um ein Herunterrutschen des Werkstückes 2 nach der Bearbeitung zu ermöglichen. In Fig. 1 ist allerdings keine Einrichtung zur Aufnahme der herabrutschenden, bearbeiteten Werkstücke 2 dargestellt.
Der in Fig. 2 in einer Ausschnittsvergrößerung aus Fig. 1 dargestellte Biegekopf 5 weist einen zentral angeordneten Biegedorn 11 auf, der in der gezeigten Ausführungsform als Zwei-Stift-Werkzeug ausgeführt ist und an seiner oberen radialen Stirnfläche zwei zueinander um 180° diagonal versetzte Biegestifte 13, 14 umfaßt. Der Biegestift 13 hat einen größeren Durchmesser als der Biegestift 14, so daß beide Biegestifte 13, 14 zwei unterschiedliche Biegeradien zur Verfügung stellen. Die beiden Biegestifte 13, 14 bilden zusammen mit einem Formsockel 15 einen Formdorn als Biegedorn 11 aus, wobei der Formsockel 15 an seiner äußeren Umfangsfläche ebenfalls zwei einander diametral gegenüberliegende Umfangsflächen ausbildet, die wiederum zwei weitere Biegeradien aufweisen. Beim Biegevorgang kann dabei das Werkstück 2 entweder, wie aus Fig. 2 ersichtlich, im oberen Bereich des Biegedornes 11 durch Einwirken der Biegestifte 13, 14 oder auch in einer darunter liegenden Ebene um die beiden Biegeflächen des Formsockels 15 des Biegedornes 11 herumgebogen werden. Je nachdem, auf welcher der beiden Biegeebenen das Werkstück 2 gerade gebogen werden soll, wird der Biegedorn 11, parallel in Richtung seiner Drehachse 12, so verschoben, daß entweder die beiden Biegestifte 13, 14 oder der Formsockel 15 sich in der Biegeebene befinden.
Der Biegedorn 11 sitzt an der oberen axialen Endfläche 16 eines zylindrischen Halters 17, wie dies aus den Fig. 3 bis 6 erkennbar ist, die jeweils eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines solchen Biegekopfes 5 illustrieren.
Der zentrale zylindrische Halter 17 des Biegedornes 11 sitzt seinerseits, wie die Fig. 2 bis 6 zeigen, verdrehbar innerhalb einer als Hohlwelle ausgebildeten Halterung 18, die an ihrer oberen, dem Biegedorn 11 zugeordneten axialen Abschlußfläche 19 einen von dieser axial vorragenden Biegestift 20 trägt (vgl. Fig. 2 und 3).
Die Halterung 18, die mit dem Biegestift 20 ein Werkzeug bildet, sitzt ihrerseits, wiederum verdrehbar, innerhalb einer äußeren Halterung 21, die, wie Fig. 3 zeigt, ebenfalls als eine Hohlwelle ausgebildet ist.
Die am Biegekopf 5 radial außen liegende Halterung 21 bildet an ihrem oben liegenden Bereich einen radial zurückspringenden Abschnitt 22 aus, in dem die Halterung 18 drehbar gelagert und an dessen axialer oberer Endfläche 23 wiederum ein axial vorspringender Biegestift 24 angebracht ist.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Darstellung befinden sich die Oberfläche des Formsockels 15, von der aus die Biegestifte 13 und 14 vorspringen, sowie die axialen Endflächen 19 der Halterung 18 sowie 23 der Halterung 21 in einer durchgehenden Ebene, wobei die Biegung des Werkstückes 2 in dieser Biegeebene und damit, hinsichtlich des Biegedornes 11, in dessen oberer Biegeebene im Zusammenwirken der Biegestifte 13 und 14 vorgenommen wird.
Die spezielle Ausrichtung des Biegekopfes 5 aus Fig. 2 ist auch in Fig. 3 dargestellt.
Es sei nunmehr Bezug genommen auf die Darstellungen der Fig. 3 bis 6, in denen die konzentrische Ineinander-Anordnung der äußeren Halterung 21, der mittleren Halterung 18 und des inneren zylindrischen Halters 17 für den Biegedorn 11 dargestellt ist, wobei auf die zeichnerische Darstellungen der Fig. 3 bis 6 ausdrücklich als wesentlich hingewiesen wird.
Die äußere Halterung 21, die den radial außen liegenden Biegestift 24 trägt, ist an der oberen Abschlußwand 25 eines nach unten offenen Gehäuses 26 angebracht, und zwar so, daß sie relativ zu diesem verdrehbar, jedoch in Richtung der Drehachse 12 unverschieblich angebracht ist.
An ihrem unteren, unmittelbar über der oberen Abschlußwand 25 des Gehäuses 26 liegenden Abschnitt ist die Halterung 21 mit einer in den Fig. 3 bis 6 nicht näher dargestellten Außenverzahnung 27 versehen, die mit einem in den Fig. 3 bis 6 ebenfalls nur schematisch dargestellten Zahnrad 28 in Eingriff steht.
Das Zahnrad 28 wird von einem auf der gegenüberliegenden Seite der Abschlußwand 25 an dieser befestigten ersten Drehantrieb 29 angetrieben, mit dem das Zahnrad 28 durch die Abschlußwand 25 hindurch verbunden ist.
Der erste Drehantrieb 29 ist mittels einer an ihm befestigten Spindelmutter 30 mit einer Drehspindel 31 verbunden, die ihrerseits an ihrem unteren Ende auf einem ortsfesten Maschinengehäuse, etwa dem Untergestell 10 des Biegetisches 7, befestigt wird. Durch den ersten Hubantrieb 32 kann bei Verdrehung der Drehspindel 31 der erste Drehantrieb 29 zusammen mit dem Gehäuse 26 und der an diesem befestigten Halterung 21 und damit auch der gesamte Biegekopf parallel zur Drehachse 12 verfahren werden.
Wie die Fig. 3 bis 6 weiter zeigen, ist der zylindrische Halter 17 für den Biegedorn 11 an seinem dem letzteren gegenüberliegenden axialen (unteren) Ende mit einem zweiten Drehantrieb 33 verbunden, der seinerseits an seinem dem Halter 17 zugewandten axialen Ende an einer ersten Platte 34 befestigt ist.
Mit der ersten Platte 34 ist ferner eine Spindelmutter 35 verbunden, die mit einer Drehspindel 36 in Eingriff steht, welche ihrerseits von einem zweiten Hubantrieb 37 angetrieben ist.
An ihrem dem zweiten Hubantrieb 37 gegenüberliegenden axialen Ende ist die Drehspindel 36 mit einer zweiten Platte 45 verbunden, und zwar derart, daß sie dieser gegenüber verdrehbar gelagert ist, jedoch in Längsrichtung der Drehspindel 36 nicht gegenüber der zweiten Platte 45 bewegt werden kann. Statt mit der zweiten Platte 45 könnte die Drehspindel 36 mit ihrem vorstehenden axialen Ende aber auch am Gehäuse 26 verdrehbar, in Richtung ihrer Längsachse jedoch ortsfest, verbunden sein, wobei in diesem Fall die erste Platte 34 und die zweite Platte 45 jeweils völlig unabhängig voneinander vertikal verstellbar sind.
Wie die Fig. 3 bis 6 zeigen, ist außerdem die zweite Platte 45 mit der axial unteren Endfläche der mittleren Halterung 18 derart verbunden, daß letztere an der zweiten Platte 45 verdrehbar gelagert ist, jedoch in Längsrichtung der Drehachse 12 nicht relativ zur zweiten Platte 45 bewegt werden kann.
Der innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten Halterung 18 verlaufende zylindrische Halter 17 für den Biegedorn 11 läuft durch eine entsprechende Öffnung (in den Figuren nicht dargestellt) durch die zweite Platte 45 frei drehbar hindurch bis zur ersten Platte 34, die unterhalb der zweiten Platte 45 angebracht ist.
Die zweite Platte 45 ist auf ihrer der Drehspindel 36 bezüglich der Halterung 18 gegenüberliegenden Seite an eine weitere Spindelmutter 38 angeschlossen, die mit einer Drehspindel 39 kämmt, welche an ihrem unteren Ende von einem dritten Hubantrieb 40 antreibbar ist. An ihrem gegenüberliegenden axialen (oberen) Ende ist die Drehspindel 39 auf der Unterseite der Abschlußwand 25 des Gehäuses 26 befestigt, und zwar zu diesem relativ verdrehbar, jedoch in Richtung der Längsachse der Drehspindel 39 nicht gegenüber der Abschlußwand 25 bewegbar. Durch diese Anordnung besteht nun die Möglichkeit, durch Aktivierung des dritten Hubantriebes 40 die Spindelmutter 38 und damit die zweite Platte 45 in Längsrichtung der Drehspindel 39 (entsprechend parallel zur Richtung der Drehachse 12) zu bewegen und dabei die mittlere Halterung 18 (mit dem von ihr getragenen Biegestift 20), den zentralen Halter 17 und den Biegedorn 11 in Richtung der Drehachse 12 zu verschieben.
Des weiteren ist auf derselben Seite der zweiten Platte 45, auf der diese an die Spindelmutter 38 angeschlossen ist, auch noch ein dritter Drehantrieb 41 mit seinem oberen Ende an der zweiten Platte 45 ortsfest befestigt. Durch die zweite Platte 45 hindurch kann der dritte Drehantrieb 41 ein darüberliegendes, oberes Zahnrad 42 antreiben, das mit einem drehfest an der Halterung 18 befestigten Zahnrad (oder einer dort ausgebildeten Außenverzahnung) 43 in Eingriff steht, so daß die mittlere Halterung 18 in Drehrichtung über den dritten Drehantrieb 41 angetrieben werden kann.
Die mittlere Halterung 18, die mit dem von ihr getragenen Biegestift 20 ein erstes Werkzeug bildet (ein zweites Werkzeug bildet die äußere Halterung 21 mit dem von ihr getragenen Biegestift 24), kann somit über den dritten Drehantrieb 41 relativ zum mittleren Halter 17 und zur äußeren Halterung 21 verdreht und mittels des dritten Hubantriebs 37 durch Verschieben der zweiten Platte 45 angehoben bzw. abgesenkt werden.
Der zentrale Halter 17 mit dem an seinem oberen Ende angebrachten Biegedorn 11 wird über den zweiten Drehantrieb 33 in Drehrichtung angetrieben und kann durch Aktivierung des zweiten Hubantriebs 37 relativ zur zweiten Platte 45 parallel zur Ausrichtung der Drehachse 12 verschoben und damit angehoben bzw. abgesenkt werden.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausrichtung der einzelnen Teile des Biegekopfes 5 zueinander ist auch bei der Darstellung der Fig. 3 gegeben.
In Fig. 4 ist nun der Biegekopf 5 aus Fig. 3 gezeigt, wobei hier durch Betätigung des zweiten Hubantriebs 37 die Spindelmutter 35 auf der Drehspindel 36 nach unten läuft, damit die erste Platte 34 nach unten mitnimmt und in Folge dessen auch der zweite Drehantrieb 33 mit dem daran angekoppelten zylindrischen Halter 17 samt Biegedorn 11 auf seiner Oberseite nach unten verfahren wird. Damit wird eine Situation erreicht, bei der, wie Fig. 4 zeigt, der Biegedorn 11 unter die Biegeebene, in der sich die axialen Endflächen 19 und 23 der Halterungen 18 und 21 befinden, abgesenkt ist.
In diesem Fall stehen nur noch die Biegestifte 20 und 24 in die Biegeebene vor und können dort den gewünschten Biegevorgang ausführen.
Fig. 5 zeigt nun eine Einstellung des Biegekopfes 5, bei welcher der Biegedorn 11 noch weiter als bei der Position in Fig. 4 abgesenkt und zudem die mittlere Halterung 18 ebenfalls so weit abgesenkt wurde, daß der obere Biegestift 20 der mittleren Halterung 18 unter die Biegeebene abgesenkt ist.
Dies wird dadurch erreicht, daß nach Erreichen der Stellung, die in Fig. 4 dargestellt ist, anschließend (oder gleichzeitig während des in Verbindung mit Fig. 4 gezeigten Absenkens des zentralen Halters 17) durch Aktivieren des dritten Hubantriebs 40 über dessen Drehspindel 39 die mit ihr kämmende Spindelmutter 38 und mit ihr die zweite Platte 45 mit der auf ihr ruhenden mittleren Halterung 18 nach unten gefahren werden. Auf diese Weise wird durch das Absenken der mittleren Halterung 18 auch der von ihr getragene Biegestift 20 aus der Biegeebene nach unten herausgefahren, wie dies Fig. 5 zeigt.
Damit befindet sich nunmehr nur noch der Biegestift 24 oben an der äußeren Halterung 21 in der Biegeebene.
Fig. 6 zeigt schließlich den Biegekopf 5 aus Fig. 5, wobei der dort gezeigten Position gegenüber nunmehr der mittlere zylindrische Halter 17 durch Aktivierung des zweiten Hubantriebs 37 in Gegenrichtung (verglichen zu der zum Erreichen der Position in Fig. 4) über die Drehspindel 36 und die mit ihr kämmende Spindelmutter 35 die erste Platte 34 mit dem zweiten Drehantrieb 33 und dem auf ihr sitzenden zentralen Halter 17 mit dem Biegedorn 11 an seinem oberen axialen Ende in Richtung seiner Drehachse 12 nach oben ausgefahren ist. Dabei wird der Biegedorn 11 so weit hochgefahren, daß - wie Fig. 6 zeigt - der Formsockel 15 des Biegedorns 11 sich in der Biegeebene befindet und die oben an ihm befestigten Biegestifte 13 und 14 außerhalb der Biegeebene liegen. Auf diese Weise ist die Möglichkeit gegeben, die untere Biegeebene des Biegedorns 11 in Zusammenwirken mit dem Biegestift 24 oben an der äußeren Halterung 21 beim Biegevorgang einzusetzen.
In den Figuren 7 bis 13 sind nun verschiedene mit dem dargestellten Biegekopf 5 ausführbare Biegeabläufe gezeigt. Dabei kommen unterschiedliche Biegedorne 11 zum Einsatz, es wird auch in unterschiedlichen Ebenen des Biegedorns 11 gearbeitet und es werden unterschiedliche Biegeverfahren eingesetzt:
Die Figuren 7 und 8 zeigen Abrollbiegeverfahren um einen zentralen Formdorn 11, der unterschiedliche Biegeradien aufweist und wobei der radial innere Biegestift 20 das Werkstück 2 um einen Radius des zentralen Biegedorns 11 herum verbiegt, während der radial äußere Biegestift 24 als Gegenhalter wirkt.
In Fig. 8 wird der Endbereich des Werkstücks 2 wiederum durch den radial inneren Biegestift 20 durch Verdrehung dessen Halterung 19 um den zentralen Biegedorn 11 herum gebogen, wobei erneut der radial äußere Biegestift 24 als Gegenhalter wirkt.
Fig. 9 zeigt eine Anordnung des Biegekopfes 5, bei dem nicht mehr um die Formbacken des Biegedorns 11 herum, sondern in dessen unterer Biegeebene um den Formsockel 15 gebogen wird, der bei der Ausführungsform der Fig. 9 einen kreisrunden Biegeradius aufweist. Auch hier wird durch Verdrehen der den inneren radialen Biegestift 20 tragenden Halterung 19 das Werkstück 2 um den Formsockel 15 des Biegedornes 11 herum gebogen, wobei wieder der radial äußere Biegestift 24 als Gegenhalter für das Werkstück 2 beim Biegen dient.
Fig. 10 zeigt einen Biegevorgang, bei dem der Biegedorn 11 gedreht wird und gleichzeitig eine Ausgleichsbewegung des Biegekopfes 5 stattfindet, wobei hier die Biegestifte 24 und 20 gemeinsam als Gegenhalter dienen.
Bei dem in Fig. 11 dargestellten Biegevorgang wird das Werkzeug 2 wieder am Biegedorn 11 in dessen unteren Ebene gebogen, wobei zwei Biegeradien vorgesehen sind, wie dies aus Fig. 11 die Darstellung des Biegedornes 11 unmittelbar zeigt.
Fig. 12 zeigt vier Stadien zum Einrollen des Endes eines Werkstücks 2, bei dem ein möglichst kurzer gerader Endschenkel vorgesehen ist. Hierzu wird in den beiden letzten Stadien der Biegedorn 11 zusätzlich zur Bewegung des Biegestiftes 20 verdreht und damit der Abstand zwischen Biegestift 20 und Biegedorn 11 reduziert.
Schließlich ist in Fig. 13 ein Windevorgang gezeigt. Das Werkstück 2 wird vorgeschoben und der Biegedorn 11 durch Verdrehen mit seinem Biegestift 13 größeren Durchmessers gegen das Werkstück 2 angestellt. Die beiden Biegestifte 20 und 24 dienen als Gegenhalt beidseits des Werkstücks 2. Mit diesem Verfahren können größere Biegungen oder schraubenförmige Teile hergestellt werden, wobei durch eine Verdrehung des Biegedorns 11 auch der Durchmesser des hergestellten Produktes verändert werden kann.
Das Absenken eines Biegestiftes wird bei dem erfindungsgemäßen Biegekopf 5 immer dann notwendig, wenn dieser unter dem Werkstück 2 herum auf die andere Seite desselben gebracht werden muß.
Soll also z. B. in Fig. 7 in die andere Biegerichtung gebogen werden, kann der als Gegenhalt dienende Biegestift 24 sowie der biegende Biegestift 20 rasch unter dem Werkstück 2 hindurch auf die andere Seite desselben gebracht werden. Ebenso kann auch der Biegedorn 11 durch die bei ihm mögliche Absenkbewegung aus dem Werkstück 2 ausgefädelt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Biegekopf 5 kann grundsätzlich auch vorgesehen werden, daß dieser in seiner Gänze z. B. auch seitlich (rechtwinkelig zum angeförderten Werkstück 2) beweglich am Maschinengestellt angebracht ist (in den Figuren nicht dargestellt). Dadurch wird die Flexibilität eines solchen Biegekopfes 5 noch weiter erhöht.
Die Biegestifte können bei dem gezeigten Biegekopf 5 als starre Biegestifte oder als frei verdrehbare Biegerollen angebracht sein. Es können auch Biegestifte verwendet werden, bei denen auf einem starren Biegestift eine um diesen drehbaren Rolle angebracht ist. Bei den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen sind jedoch nur starre Biegestifte dargestellt.
Daneben besteht weiterhin die Möglichkeit, wie gleichfalls in den Figuren nicht gezeigt ist, daß die Biegestifte 20, 24 und der Biegenocken 11 auswechselbar an den jeweils zugeordneten Halterungen 19 bzw. 20 bzw. dem Halter 17 angebracht sind, so daß sie leicht und rasch auswechselbar sind, falls erforderlich.
Der Biegekopf 5 kann mit einer senkrechten Ausrichtung seiner Drehachse 12 an der zugeordneten Biegemaschine 1 angeordnet sein. Wie jedoch die Fig. 1 und 2 erkennen lassen, wird häufig der Biegekopf 5 aber auch mit einer gewissen seitlichen Neigung eingebaut, in der die Ausrichtung der Drehachse 12 zur Senkrechten unter einem Winkel, etwa unter 20° bis 30°, geneigt angeordnet ist, wodurch, insbesondere auch noch in Verbindung mit einem schräg angeordneten Biegetisch 7, ein leichtes Abführen der Teile nach der Bearbeitung durch Abrutschen gewährleistet wird.

Claims

Biegekopf (5) zum Biegen stab- und rohrförmiger Werkstücke (2), mit einem um eine Drehachse (12) verdrehbaren Halter (17), der an einem axialen Ende einen Biegedorn (11) trägt, sowie mit mindestens zwei weiteren Werkzeugen (18, 20; 21, 24), die jeweils einen Haltekörper (18, 21) mit an dessen dem Biegedorn (11) zugewandten axialen Ende einem Biegestift (20, 24) umfassen und von denen jedes - jeweils von den anderen Werkzeugen unabhängig - verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltekörper (18, 21) der Werkzeuge konzentrisch zum Halter (17) des Biegedornes (11) und um dessen Drehachse (12) herum verschwenkbar angeordnet sind.
Biegekopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltekörper (18, 20) der Werkzeuge als konzentrisch ineinander laufende Hohlwellen ausgebildet sind, in deren radial Innerster (18) der Halter (17) des Biegedornes (11) verdrehbar sitzt.
Biegekopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegedorn (11) und/oder die Werkzeuge (18, 20; 21, 24) zwischen einer aktiven Wirkstellung, in der sie beim Biegevorgang auf das zu biegende Werkstück (2) einwirken, und einer nicht aktiven Ruhestellung parallel zur Drehachse (12) des Biegedornes (11) verfahrbar sind.
Biegekopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einem Biegestift (20, 24) eine um diesen frei drehbare Biegerolle angebracht ist.
Biegekopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekörper (21) des Werkzeuges mit dem radial äußersten Biegestift (24) verdrehbar auf einer oberen Abschlußwand (25) eines Gehäuses (26) angebracht ist und mit einem an diesem Gehäuse (26) befestigten ersten Drehantrieb (29) in Antriebsverbindung steht.
Biegekopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekörper (21) des Werkzeuges mit dem radial äußersten Biegestift (24) eine Außenverzahnung (27) aufweist, die mit einem mit dem ersten Drehantrieb (29) verbundenen Zahnrad (28) in Eingriff steht.
Biegekopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Drehantrieb (29) auf der den Biegestiften (20, 24) der Werkzeuge abgewandten Seite der oberen Abschlußwand (25) des Gehäuses (26) an dieser befestigt ist.
Biegekopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (17) für den Biegedorn (11) ebenso wie die Haltekörper (18, 21) für die Werkzeuge jeweils an einen eigenen Drehantrieb (33, 41, 29) angeschlossen sind.
Biegekopf nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Drehantrieb (29) an eine erste Hubeinrichtung (32) angeschlossen ist, die zur ortsfesten Montage an einem Maschinengestell (10) einer Biegevorrichtung (1) ausgebildet ist.
Biegekopf nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekörper (18, 21) jedes Werkzeuges an eine Einrichtung (37, 40) angeschlossen ist, mittels derer er von seiner nicht aktiven Ruhestellung in seine aktive Wirkstellung und umgekehrt verstellbar ist.
Biegekopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegedorn (11) an seinem Halter (17) und die Werkzeuge an ihren Haltekörpern (18, 21) auswechselbar befestigt sind.
Biegekopf nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (17) des Biegedornes (11) an seinem dem Biegedorn (11) entgegengesetzten axialen Ende an einen zweiten Drehantrieb (33) angeschlossen ist, der an einer ersten Platte (34) befestigt ist, die ihrerseits mittels eines zweiten Hubantriebes (37) gemeinsam mit dem zweiten Drehantrieb (33) und dem Halter (17) für den Biegedorn (11) in Richtung der Drehachse (12) des letzteren verfahrbar ist.
Biegedorn nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hubantrieb (37) abtriebsseitig eine Spindelwelle (36) umfaßt, auf der eine an der ersten Platte (34) befestigte Spindelmutter (35) angebracht ist, wobei die Spindelwelle (36) mit ihrem axial vorstehenden Endbereich in einer von der ersten Platte (34) um einen Abstand entfernten zweiten Platte (45) drehbar, in Achsrichtung der Spindelwelle (36) jedoch fest, gelagert ist und die zweite Platte (45) den den Biegedorn (11) umgebenden Haltekörper (18) des Werkzeuges für den radial innersten Biegestift (20) an dessen dem Biegedorn (11) abgewandten axialen Ende ihr gegenüber verdrehbar, jedoch in Richtung der Drehachse (12) festgelegt, trägt.
Biegekopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Platte (45) auch noch einen dritten Drehantrieb (41) trägt, mittels dessen die Halterung (18) für den radial innersten Biegestift (19) in Drehrichtung antreibbar ist.
Biegekopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Hubantrieb (40) vorgesehen ist, mittels dessen die zweite Platte (45) in Richtung der Drehachse (12) längsverschieblich ist.
Biegekopf nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß alle Dreh-(29, 33, 41) und Hubantriebe (32, 37, 40) von einem nach unten hin offenen Gehäuse (26) überdeckt werden, an dessen oberer Abschlußwand (25) der Biegekopf (5) nach außen hin vorragt.
Biegekopf nach Anspruch 16 in Kombination mit einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Hubantrieb (40) abtriebseitig eine Spindelwelle (39) aufweist, auf der eine mit der zweiten Platte (45) verbundene Spindelmutter (38) sitzt, wobei die Spindelwelle (39) an ihrem axial vorstehenden Ende drehbar, jedoch in Achsrichtung der Spindelwelle (39) ortsfest an der oberen Abschlußwand (25) des Gehäuses (26) befestigt ist.
Biegekopf nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegedorn (11) als Mehrradienwerkzeug oder als Vier-Stift-Werkzeug ausgebildet ist.