Verfahren und Vorrichtung zum Biegen von rohr- oder stabförmigem Material

Abstract

 Die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Biegen von rohr- oder stabförmigem Material (20), mit einer Biegeeinheit (1), einer Fördereinheit (3) zum Zuführen des rohr- oder stabförmigem Materials (20) in die Biegeeinheit (1), und einer Steuereinheit zum Ansteuern der Fördereinheit (3) und der Biegeeinheit (1). Die Biegeeinheit (1) weist mehrere auf Führungsachsen (4, 5, 6) geführte Biegeköpfe (21, 22, 23, 24) auf, die derart miteinander gekoppelt sind, so dass mehrere Biegungen des rohr- oder stabförmigen Materials (20) in einem Biegevorgang durchführbar sind.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Biegen von rohr- oder stabförmigem Material gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Gattungsgemäße Biegevorrichtungen zum Biegen von rohr- oder stabförmigem Material, insbesondere zum Biegen von Rohren, Drähten oder Profilen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Solche gebogenen Rohre werden beispielsweise in Solarkollektoren oder Wärmetauschern in Form von Wärmetauscherschlangen eingesetzt. Diese bestehen aus mäandernden Rohrleitungen, durch die ein Wärmeträgermedium gepumpt wird. Zur Herstellung solcher mäandernder Rohre, beispielsweise Kupferrohre, werden Biegemaschinen eingesetzt, welche das Rohrmaterial von einer Haspel über eine Richtstrecke ziehen. Anschließend wird das Rohr an einem Biegekopf entlang geschoben und schließlich an der gewünschten Stelle die Biegung durchgeführt. Dabei entsteht nach und nach ein mäanderndes Rohrgebilde. Da die Flächen solcher Kollektoren oder Wärmetauscher mitunter sehr groß sind, wird gerade bei den letzten Biegevorgängen zur Fertigstellung des mäandernden Rohrgebildes der bereits gebogene Teil des Rohrgebildes einer starken Belastung aufgrund der Bewegung des bereits gebogenen Teils des Rohrgebildes um den Biegepunkt ausgesetzt. Das mäandernde Rohrgebilde wird dabei sehr instabil.

[0003] Um diesem Problem zu begegnen, sind an den herkömmlichen Biegemaschinen Tische zur Unterstützung des mäandernden Rohrgebildes angebracht.

[0004] Nachteilig ist, dass auch diese Tische zur Unterstützung des mäandernden Rohrgebildes bei einem Biegevorgang mit bewegt werden müssen. Diese Tische müssen ebenfalls mit Antrieben und entsprechenden Steuerungen sowie Führungen ausgerüstet sein. Der maschinenbautechnische Aufwand und damit auch die Kosten zur Herstellung und zum Betrieb einer solchen Biegemaschine sind dadurch bedingt sehr hoch.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die oben genannten Nachteile zu beseitigen und insbesondere eine Biegevorrichtung für rohr- oder stabförmiges

[0006] Material bereitzustellen, welche auf solche mitbewegten Unterstützungstische verzichten kann.

[0007] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Biegen von rohr- oder stabförmigem Material mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.

[0008] Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zum Biegen von rohr- oder stabförmigem Material eine Biegeeinheit mit mehreren, auf Führungsachsen geführten Biegeköpfen auf, die derart miteinander gekoppelt sind, dass mehrere Biegungen des rohr- oder stabförmigen Materials in einem Biegevorgang durchführbar sind. Durch die erfindungsgemäße Biegevorrichtung ist ermöglicht, dass bei einem Biegevorgang nicht jeweils nur eine Biegung des zu biegenden Materials erzeugt wird, sondern mehrere Biegungen gleichzeitig oder kurz nacheinander ausführbar sind.

[0009] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0010] Die Biegeköpfe bestehen vorzugsweise aus einer Biegekontur und einer Biegerolle. Die Biegekonturen sind dabei derart senkrecht zur Biegerichtung drehbar an der Vorrichtung angeordnet, dass sie zwischen eine das rohr- oder stabförmige Material teilweise umgreifenden Position und einer das rohr- oder stabförmige Material freigebenden Position erstellbar sind. Dadurch ist ermöglicht, dass das zu biegende Material nach dem Biegevorgang in einfacher Weise freigegeben werden kann.

[0011] In einer Ausführungsvariante sind die Biegerollen drehbar an Koppelstangen angeordnet, wobei die Koppelstangen in einer nochmals bevorzugten Ausführungsvariante in ihrer Länge verstellbar ausgebildet sind. Mit solchen verstellbaren Koppelstangen ist es ermöglicht, das zu biegende Material beispielsweise zu Mäandern unterschiedlicher Länge zu biegen.

[0012] Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer mäandernden Rohrleitung mit einer Vielzahl von Biegungen, wobei erfindungsgemäß eine Vielzahl von Biegungen gleichzeitig in einem Schritt hergestellt wird. Vorzugsweise werden dabei gleichzeitig vier Biegungen hergestellt. Hierdurch können mehrere Windungen gleichzeitig hergestellt werden und neben einer schnelleren Herstellungszeit auch eine exaktere Maßeinhaltung sichergestellt werden. Vorzugsweise werden die erzeugten Windungen dann um einen Betrag entsprechend der Länge des erzeugten Windungskörpers vorgeschoben und die nächsten Windungen in einem Schritt erzeugt.

[0013] Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1

eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Biegeposition,

Figur 2

eine schematische perspektivische Darstellung der Biegevorrichtung aus Figur 1 in einer zweiten Biegeposition,

Figur 3

eine schematische perspektivische Detailansicht einer Ausführungsvariante eines Biegekopfes,

Figur 4

eine schematische Ansicht von vorn auf eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Biegevorrichtung mit mehreren Biegeeinheiten, und

Figur 5

eine schematische Ansicht von vorn auf eine weitere Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Biegevorrichtung.

[0014] In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den jeweiligen in den Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position der Vorrichtung und anderer Teile. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, das heißt, durch verschiedene Arbeitsstellungen oder die spiegelsymmetrische Auslegung oder dergleichen können sich diese Bezüge ändern.

[0015] In Figur 1 ist eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Biegen von rohr- oder stabförmigem Material 20 gezeigt. Diese weist eine Richtstrecke 18 auf, in der das Ausgangsmaterial, das beispielsweise von einem nicht dargestellten Coil abgewickelt wird, gerade gebogen wird. Diese Richtstrecke 18 besteht beispielsweise aus dem Stand der Technik bekannten Blöcken mit jeweiligen Richtrollen. Neben der Richtstrecke ist eine Fördereinheit 3 zum Zuführen des rohr- oder stabförmigen Materials 20 in eine Biegeeinheit 1 vorgesehen, wobei die Fördereinheit 3 von einem Antrieb antreibbare Walzen 2 aufweist, zwischen denen das rohr- oder stabförmige Material 20 eingeklemmt ist und durch die Rotation der Walzen vorgeschoben wird. Das zu biegende Material 20 wird von der Fördereinheit 3 in die Biegeeinheit 1 eingeschoben.

[0016] Die Biegeeinheit 1 befindet sich in Figur 1 in einer Ausgangssituation vor der Ausführung eines Biegevorgangs, das heißt in einer gestreckten Stellung. In Figur 2 ist eine Situation nach einem vollendeten Biegevorgang gezeigt.

[0017] Die Biegeeinheit 1 weist mehrere Biegeköpfe 21, 22, 23, 24 auf, die, wie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt, jeweils aus einer Biegekontur 8, 9, 10, 11 und eine Biegerolle 14, 15, 16, 17 bestehen. Die Biegeköpfe 21, 22, 23, 24 sind dabei auf jeweiligen Führungsachsen 4, 5, 6 angeordnet. Dabei ist eine der Führungsachsen 5 an einem Rahmen der Biegevorrichtung fixiert, während die beiden anderen Führungsachsen 4 und 6 senkrecht zur Längsausdehnung der Führungsachsen 4, 5, 6 und parallel zur Einschubrichtung des zu biegenden Materials 20 verschiebbar sind.

[0018] In der hier gezeigten Ausführungsvariante ist ein erster Biegekopf 21 an der feststehenden Führungsachse 5, ein zweiter Biegekopf 24 an einer ersten linear verschiebbaren Führungsachse 6 und ein dritter und vierter Biegekopf 22, 23 auf einem senkrecht zur Verschieberichtung der ersten linear verschiebbaren Führungsachse 6 verschiebbaren Schlitten 7 angeordnet, wobei der Schlitten 7 an der zweiten parallel zur ersten Führungsachse 6 linear verschiebbaren Führungsachse 4 angeordnet ist.

[0019] Um das zu biegende rohr- oder stabförmige Material 20 beispielsweise mäanderförmig zu biegen, sind in der den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsvariante der Biegevorrichtung die Führungsachsen 4, 5, 6 über Koppelstangen 12, 13 verbunden. Die verschiebbaren Führungsachsen 4, 6 sind dabei von einem an der fest stehenden Führungsachse 5 montierten Antrieb 28, 29 oder von an den einzelnen Führungsachsen 4, 6 angeordneten Antrieben 25, 26 antreibbar. In einer alternativen, in Figur 5 gezeigten Ausführungsvariante ohne Koppelstangen 12, 13, sind die Führungsachsen mit einzelnen oder gekoppelten Antrieben 30, 31, 32, 33, 34, 35 versehen und über diese einzeln oder gekoppelt antreibbar.

[0020] Die Biegekonturen 8, 9, 10, 11 sind bevorzugt so ausgebildet, dass sie einen Biegeabschnitt mit einer umfangsseitigen Nut 19 aufweisen, welche das zu biegende rohr- oder stabförmige Material 20 während eines Biegevorgangs teilweise umgreift. Um das Material nach dem Biegevorgang wieder freigeben zu können, sind die Biegekonturen 8, 9, 10, 11 senkrecht zur Biegerichtung rotierbar an den Führungsachsen 4, 5, 6 angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass das zu biegende Material 20 nach dem Biegevorgang durch Drehen der Biegekontur in eine bestimmte Winkelstellung, bei der die Biegekontur das Material nicht mehr umschließt, freigegeben und das fertig gebogene Material 20 für einen nächsten Biegevorgang vorgeschoben werden kann.

[0021] Den Biegekonturen 8, 9, 10, 11 stehen jeweils Biegerollen 14, 15, 16, 17 gegenüber, die drehbar an den Koppelstangen 12, 13 angeordnet sind. Die Biegerollen 14, 15, 16, 17 sind dabei derart an den Koppelstangen 12, 13 positioniert, dass sie beim Verfahren des Schlittens 7 quer zur Längsrichtung des noch nicht gebogenen Biegematerials 20 um die Biegekonturen 8, 9, 10, 11 geführt werden und dabei das zu biegende Material entlang der Biegekonturen 8, 9, 10, 11 biegen.

[0022] Wie in den Figuren 1 und 2 außerdem zu erkennen ist, sind an der feststehenden Führungsachse 5 der erste Biegekopf 21 angeordnet, die Biegeköpfe 22 und 23 sind an dem auf der beweglichen Führungsachse 4 gelagerten Schlitten 7 angeordnet und der vierte Biegekopf 24, bestehend aus der Biegekontur 11 und dem der Biegerolle 17 ist auf der linear verschiebbaren Führungsachse 6 angeordnet. Wird der Schlitten 7 und die Führungsachse 4 bewegt, so ergibt sich eine Bewegung der Biegeköpfe 22 und 23 in einer Ebene mit den Biegeköpfen 21 und 24.

[0023] Die Koppelstangen 12, 13 haben in einer ersten Variante der Vorrichtung eine feststehende Länge, welche bei Produktionsbeginn einstellbar ist. Dadurch resultiert ein geometrischer Zusammenhang der Abstände der Führungsachsen zueinander mit der Auslenkung des Schlittens 7.

[0024] In einer weiteren Variante ist die Länge der Koppelstangen 12, 13 veränderbar ausgeführt, beispielsweise durch ein in die Koppelstangen 12, 13 integriertes Schiebeelement. Dadurch kann die Länge der Koppelstangen 12, 13 während des Biegeprozesses verändert werden, so dass die Abstände der Führungsachsen 4, 5, 6 im Verhältnis zur Schlittenbewegung des Schlittens 7 unabhängig gesteuert werden können. Dadurch sind Variationen der Biegegeometrien, insbesondere Mäandergeometrien, ermöglicht.

[0025] Bei der in Figur 2 gezeigten Stellung der Biegevorrichtung ist zu erkennen, dass in einem einzigen Biegevorgang das zu biegende Material 20 vier Biegungen erfahren hat und somit in einem einzigen Biegevorgang das zu biegende Material 20, wie hier gezeigt, zu einem Mäander gebogen ist.

[0026] Wie in Figur 4 zu erkennen ist, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mehrerer nebeneinander angeordnete Biegeeinheiten 1, 1', 1 ", 1"', 1"" aufweisen. Dabei erzeugt jede einzelne Biegeeinheit in einem Zug eine Mäanderwindung, so dass mit einer solchen Vorrichtung mehrere Windungen gleichzeitig herstellbar sind und sich dadurch die Produktionsgeschwindigkeit deutlich erhöhen lässt.

[0027] Bei der in Figur 5 gezeigten Ausführungsvariante der Biegevorrichtung sind insgesamt drei Biegekonturen 37, 38, 39 vorgesehen, wobei eine der Biegekonturen 38 an der an der feststehenden Führungsachse 5 angeordnet ist, die zweite Biegekontur 39 an der gegenüber der feststehenden Führungsachse 5 entlang von Führungen 46, 47 verschiebbaren und von einem Antrieb 33 antreibbaren Führungsachse 44 und die dritte Biegekontur 37 auf einem senkrecht zur Verschieberichtung einer entlang von Führungen 48, 49 linear verschiebbaren und von einem Antrieb 32 antreibbaren Führungsachse 45 verschiebbaren Schlitten angeordnet. Die Biegekonturen 38 und 39 sind dabei wie die Biegekonturen 14, 15, 16, 17 der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsvariante so geformt, dass das zu biegenden Material 20 bei einem Biegevorgang um etwa 90 Grad gebogen wird. Die Biegekontur 37 ist in dieser in Figur 5 gezeigten Ausführungsvariante etwa umgeformt, so dass das zu biegende Material 20 bei einem Biegevorgang entsprechend um etwa 180 Grad gebogen wird.

[0028] Die den jeweiligen Biegekonturen 38 und 39 zugeordneten Biegerollen 40 und 41 sind über separate Antriebe 30, 31 antreibbar, wobei der Antrieb 31 der Biegerolle 41 an der linear verschiebbaren Führungsachse 44 angeordnet und mit dieser verschiebbar ist. Die der Biegekontur 37 zugeordneten Biegerollen 42 und 43 sind auf einem Bügel 36 angeordnet, der an der linear verschiebbaren Führungsachse 45 angeordnet und senkrecht zur Verschieberichtung der Führungsachse 45 verfahrbar ist.

Bezugszeichenliste

[0029] 

1, 1', 1", 1"', 1""

Biegeeinheit

2

Walzen

3

Fördereinheit

4, 5, 6

Führungsachse

7

Schlitten

8, 9, 10, 11

Biegekontur

12, 13

Koppelstange

14, 15, 16, 17

Biegerolle

18

Richtstrecke

19

Nut

20

rohr- oder stabförmiges Material

21,22,23,24

Biegeköpfe

25, 26

Antrieb

27

Antriebsleisten

28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35

Antrieb

36

Bügel

37, 38, 39

Biegekontur

40, 41, 42, 43

Biegerolle

44, 45

Führungsachse

46, 47, 48, 49

Führung

50, 51

Kopplung

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Biegen von rohr- oder stabförmigem Material (20), aufweisend

- eine Biegeeinheit (1),

- eine Fördereinheit (3) zum Zuführen des rohr- oder stabförmigen Materials (20) in die Biegeeinheit (1), und

- eine Steuereinheit zum Ansteuern der Fördereinheit (3) und der Biegeeinheit (1),
dadurch gekennzeichnet, dass

- die Biegeeinheit (1) mehrere auf Führungsachsen (4, 5, 6) geführte Biegeköpfe (21, 22, 23, 24) aufweist, die derart miteinander gekoppelt sind, dass mehrere Biegungen des rohr- oder stabförmigen Materials (20) in einem Biegevorgang durchführbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Biegeköpfe (21, 22, 23, 24) aus einer Biegekontur (8, 9, 10, 11) und einer Biegerolle (14, 15, 16, 17) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Biegeköpfe (21, 22, 23, 24) auf einer separaten Führungsachse (4, 5, 6) geführt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegeeinheit (1) vier auf Führungsachsen (4, 5, 6) geführte Biegeköpfe (21, 22, 23, 24) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegekonturen (8, 9, 10, 11) senkrecht zur Biegerichtung zwischen einer das rohr- oder stabförmige Material (20) teilweise umgreifenden Position und einer das rohr- oder stabförmige Material (20) freigebenden Position drehbar ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Biegekonturen (8, 9, 10, 11) einen Biegeabschnitt mit einer umfangsseitigen Nut (19) aufweist, die das zu biegende rohr- oder stabförmige Material (20) beim Biegevorgang teilweise umgreift.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Biegekonturen (8, 9, 10, 11) einen Freigabeabschnitt zur Freigabe des gebogenen rohr- oder stabförmigen Materials (20) nach einem Biegevorgang aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegerollen (14, 15, 16, 17) drehbar an Koppelstangen (12, 13) angeordnet sind, wobei die Koppelstangen (12, 13) insbesondere in ihrer Länge verstellbar ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Biegekopf (21) an einer fest stehenden Führungsachse (5), ein zweiter Biegekopf (24) an einer ersten linear verschiebbaren Führungsachse (6) und mindestens ein dritter Biegekopf (22, 23) auf einem senkrecht zur Verschieberichtung (x) der ersten linear verschiebbaren Führungsachse (6) verschiebbaren Schlitten (7) angeordnet ist, wobei der Schlitten (7) an einer zweiten parallel zur ersten Führungsachse (6) linear verschiebbaren Führungsachse (4) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsachsen (4, 5, 6) über die Koppelstangen (12, 13) derart miteinander gekoppelt sind, dass eine Verschiebung des Schlittens (7) und der Führungsachse (4), an der der Schlitten (7) angeordnet ist, eine Bewegung der Biegeköpfe (21, 22, 23, 24) in einer Ebene erzeugt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegerollen (14, 15, 16, 17) derart an den Koppelstangen (12, 13) angeordnet sind, dass die Biegerollen (14, 15, 16, 17) bei einer Verschiebung des Schlittens (7) senkrecht zu den Führungsachsen (4, 5, 6) entlang der Biegekonturen (8, 9, 10, 11) geführt werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbaren Führungsachsen (4, 6) von mindestens einem Antrieb (25, 26) antreibbar sind, wobei die verschiebbaren Führungsachsen (4, 6) insbesondere von einem an der fest stehenden Führungsachse (5) montierten Antrieb antreibbar sind, wobei der Antrieb insbesondere als Spindelantrieb ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (7) von einem separaten Antrieb antreibbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch mehrere nebeneinander angeordnete Biegeeinheiten (1', 1 ", 1"', 1 "").

15. Verfahren zur Herstellung einer mäandernden Rohrleitung mit einer Vielzahl von Biegungen, wobei mehrere Biegungen, vorzugsweise vier Biegungen, gleichzeitig hergestellt werden.

Zeichnung