Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen von Rohren über einen Biegedorn, insbesondere Rohre mit dünnen Wandungen, auf einem rotatorischen Ziehbiegewerkzeug, das eine Biegeschablone, eine oberhalb des Rohres angeordnete Gleitschiene, die das Rohr und den Biegedorn auf Position hält und zumindest eine obere, äußere Klemmbacke aufweist, die um einen Biegewinkel rotierend das Rohr an die Biegeschablone anpresst. Die Erfindung betrifft außerdem ein Biegewerkzeug zum Durchführen des Verfahrens sowie ein für das Verfahren und das Biegewerkzeug zur Verwendung kommendes Sickenwerkzeug.

Beim Biegen von Rohren, d. h. von zylindrischen und unrunden Hohlprofilen, insbesondere solchen mit dünnen Wandungen, lassen sich an der Innenseite des Rohrbogens ausbildende Falten häufig nicht vermeiden. Diese entstehen selbst dann, wenn ein Biegedorn, z. B. Löffel- oder Gliederdorn, eine Federung oder eine Sandfüllung zur Stützung des Bogens in das Rohr eingebracht wird. Dies deshalb, weil die dünne Wandung des Rohres gegen Stauchen nicht ausreichend stabil ist und daher wegen des beim Biegen auftretenden Stauchdruckes Vorsprünge ausgeformt werden. Die Gefährdung von Faltenausbildung ist umso größer, je dünner die Wandung des Rohres und je kleiner der Biegeradius in Abhängigkeit vom Rohrdurchmesser ist.

Um bei einem dornlos gebogenen dünnwandigen Metallrohr die Faltenbildung zu begrenzen bzw. zu vermeiden und eine akzeptable äußere Gestaltung des Rohres zu erreichen, ist es durch das DE 297 08 498 U1 bekannt geworden, den direkten Kontakt der Biegerolle auf das zu biegende Metallrohr gänzlich zu vermeiden. Die Biegerolle wird stattdessen in Distanz zur Formrolle gehalten, wobei der Zwischenraum zwischen Biegerolle und Formrolle durch ein gliederartiges Biegeorgan ausgefüllt wird, welches seinerseits auf das zu biegende Metallrohr einwirkt.

Auch durch den Einsatz von Faltenglättern in Biegewerkzeugen, wie aus der Veröffentlichung des Vortrags „FEM - Modellierung und Simulation des Biegens von Rundrohren", Seiten 25 - 30, des Symposiums „Simulation in der Produkt- und Prozessentwicklung" 5.-7. November 2003, Bremen, bekannt, wobei der Faltenglätter innen, unterhalb des Rohres in Richtung auf die Biegeschablone angeordnet ist, lässt sich die Faltenbildung nicht vermeiden. Dieser die Ergebnisse zur Modellierung und Simulation des Biegens von Rundrohren vorstellenden Veröffentlichung lässt sich die Wichtigkeit einer exakten Positionierung der Werkzeuge entnehmen, um die Forderung nach hoher Präzision zu erfüllen. In diesem Zusammenhang ist ebenfalls die richtige Winkellage des Faltenglätters zum Rohr ein Thema. Durch mehrere Simulationen konnte nachgewiesen werden, dass die Variante ohne Anstellung, d. h. mit parallelem Verlauf des Faltenglätters zum Rohr zu einer gleichmäßigeren Wanddickenverteilung im Rohrbogen führt, als ein um drei Grad angestellter Faltenglätter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Biegewerkzeug sowie ein für diese zum Einsatz geeignetes Sickenwerkzeug zu schaffen, mit denen sich der Faltenbildung beim Biegeprozess wirksam entgegenwirken lässt.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass durch mindestens ein gegen den Biegedornschaft anstellbares Biegedom- Rückhaltemittel eine beim Biegeprozess auf das Rohr ausgeübte Zugkraft und damit das Nachlaufen von Rohrmaterial in der Biegezone auf der Innenseite des Rohrbogens gebremst wird, wobei am Rohrbogen-Innenradius eine Zugspannung eingeleitet und die zur Faltenbildung führende kritische Druckspannung unterschritten wird. Indem nicht mehr ein wie bisher passives Werkzeug, das der FaI- tenbildung nicht entgegenwirken kann, zum Einsatz kommt, sondern erfindungsgemäß vielmehr am Ort des Geschehens auf den Biegeprozess Einfluss genommen wird, wird die Faltenbildung nachweislich wirksam verhindert.

Wenn nach einem bevorzugten Vorschlag der Erfindung das Biegedorn- Rückhaltemittel ein in einem Faltenglätter integriertes, dort selbständig anstellbares, z. B. durch ein hydraulisches Stellmittel, Werkzeugteil ist, wird der Faltenglätter insgesamt zu einem aktiven Werkzeug.

Hierdurch lässt sich eine Funktionstrennung von Kraft- und Geometriewirkung erreichen, wodurch gleichzeitig die komplexe Geometrie des ansonsten eine speziell an das Rohr und die Biegeschablone angepasste Form besitzenden Faltenglätters vermieden werden kann. Es lässt sich ein vereinfachter Aufbau mit stark verkürzter Faltenglätterschale erreichen, bei der nämlich keine nach der üblichen Technik zur passiv stützenden Wirkung erforderliche, komplexe Spitze mehr benötigt wird.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Anstellweg des Biegedorn-Rückhaltemittels mit von der benötigten Bremswirkung, die mittels Sensoren erfasst werden kann, abhängiger Eingriffstiefe in den Biegedomschaft gesteuert wird. Die Verhinderung von Faltenbildung durch Zugkraft-Überlagerung lässt sich somit prozessbedingt variieren und anpassen.

Hierzu trägt begünstigend weiterhin bei, dass erfindungsgemäß das Biegedorn- Rückhaltemittel während des Biegeprozesses durch Kraft- oder Wegeregelung / -Steuerung in Abhängigkeit vom sich verändernden Biegewinkel radial, optional tangential, zum Rohr positioniert werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme der Erfindung sieht vor, dass ein das Biege- dorn-Rückhaltemittel aufnehmender Faltenglätter um seine Längsachse verschwenkbar und / oder höhenverlagerbar abgestützt wird. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird für ein rotatorisches Biegewerkzeug zum Biegen von Rohren über einen Biegedorn dadurch gelöst, dass das Werkzeug mit einem gegen den Biegedornschaft anstellbaren, mit einem Vorsprung versehenen Sickenwerkzeug ausgebildet ist und der Biegedornschaft eine rillenartige Freidrehung aufweist, in die während des Biegeprozesses das Sickenwerkzeug mit seinem Vorsprung eingreift. Sobald das zu Beginn des Biegeprozesses zugefahrene Sickenwerkzeug mit seinem Vorsprung in die Kontur der Freidrehung eintaucht, setzt die die Faltenbildung verhindernde, das Nachlaufen des Rohrmaterials auf der Bogeninnenseite bremsende Wirkung ein.

Ein bevorzugter Vorschlag der Erfindung sieht vor, dass das Sickenwerkzeug in einer schlitzartigen Ausnehmung eines innen, unterhalb des Rohres in Richtung auf die Biegeschablone vorgesehenen schalenartigen Faltenglätters angeordnet ist.

Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist das Sickenwerkzeug auf einer den Faltenglätter mit federnder Lagerung tragenden Adapterplatte befestigt. Hierdurch wird eine sich bei Kraftbeaufschlagung während des Umformprozesses selbsttätig anpassende Beweglichkeit des Faltenglätters mit Begrenzung des Verfahrweges durch die federnde Lagerung, vorzugsweise Schraubendruckfedern, erreicht.

Das Sickenwerkzeug kann hierbei orthogonal oder winklig zur Rohrachse anstellbar sein, wobei es vorzugsweise auf der Biege-Innenseite des Rohres angeordnet ist.

Es wird vorgeschlagen, dass der Vorsprung des Sickenwerkzeugs ein um die Rohrachse rotationsförmig ausgebildetes Profil aufweist. Dieses kann mehreckig, halbrund oder in beliebiger Kurvenform ausgebildet sein. Als durch Versuche bestätigt vorteilhaftes Profil hat sich eine Sichelform des Vorsprungs herausgestellt.

Es kann vorteilhaft sein, wenn der Vorsprung mit Achsverschiebung ausgebildet ist.

Ein zur Lösung der Aufgabe erfindungsgemäßes Sickenwerkzeug besteht aus einem segmentförmigen Grundkörper mit einem an dessen Kopfseite profilierten Vorsprung. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kopfseite konkav ausgebildet ist und sich der profilierte Vorsprung zumindest über einen Teilumfang erstreckt.

In der Ausführung mit Faltenglätter kann das in der schlitzartigen Ausnehmung des Faltenglätters geführte Sickenwerkzeug mit seinem Grundkörper auf der die Faltenglätterschale tragenden, gegen den Dornschaft bzw. das Rohr anstellbaren Adapterplatte befestigt werden.

Als Werkstoff für das Sickenwerkzeug eignen sich bevorzugt sekundärhärtende Werkzeugstähle oder beschichtete Werkzeugstähle. Alternativ können aber auch Aluminiumbronzen zum Einsatz kommen.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen anhand eines Biegewerkzeuges mit Faltenglätter dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:

Figur 1 als Einzelheit eines Biegewerkzeugs zum Biegen von Rohren über einen Biegedorn in einer perspektivischen Gesamtansicht einen Faltenglätter mit integriertem Sickenwerkzeug, mit federnder Befestigung auf einer Adapterplatte angeordnet; Figur 2 eine schematische Darstellung einer Rotationsbiegevorrichtung zum

Biegen von Rohren mit einem 90°-Bogen, vor dem Biegeprozess dargestellt;

Figur 3 die Biegevorrichtung nach Figur 2 nach Abbiegung des Rohrbogens;

Figur 4 als Einzelheit in einer perspektivischen Draufsicht einen Faltenglätter ohne Adapterplatte;

Figur 5 einen Längsschnitt des Faltenglätters nach Figur 1 mit in seiner

Halbschale angeordnetem Sickenwerkzeug und auf der Faltenglät- terschale festgelegtem Dornschaft eines Biegedorns;

Figur 6 eine Darstellung wie gemäß Figur 5, demgegenüber mit mittelbar oder unmittelbar gegen den Dornschaft angestelltem Sickenwerkzeug;

Figur 7 als Einzelheit ein Sickenwerkzeug in einer perspektivischen Gesamtansicht;

Figur 8 das Sickenwerkzeug nach Figur 7 in einer Vorderansicht;

Figur 9 das Sickenwerkzeug in der Draufsicht, und

Figur 10 das Sickenwerkzeug in einem Querschnitt.

Ein in Figur 2 zu Beginn und in Figur 3 nach dem Biegeprozess schematisch dargestelltes Rotationsbiegewerkzeug 1 besteht aus einer Biegeschablone 2, einer oberhalb eines hier zu biegenden zylindrischen Rohres 3 angeordneten, meist feststehenden Gleitschiene 4, die das Rohr 3 und über einen ohne seine Dornstange dargestellten Dornschaft 5 (vergleiche die Figuren 5 und 6) einen hier als Löffeldorn ausgeführten Biegedorn 6 auf Position hält, einer oberen, äußeren Klemmbacke 7, einer inneren Klemmbacke 8, die zusammen ein verschwenkbares Klemmbackenpaar bilden, und einem innen, unterhalb des Rohres 3 in Richtung auf die Biegeschablone 2 vorgesehenen, schalenartigen Faltenglätter 9. Dieser ist auf der Innenseite des durch Biegung herzustellenden Rohrbogens 3a (vergleiche Figur 3) vor der Biegeschablone 2 positioniert.

Beim rotatorischen Biegen wird das Rohr 3 über den Biegedorn 6 um die Biegeschablone 2 gebogen. Die Gleitschiene 4 hält hierbei das Rohr 3 und damit indirekt auch den ausschließlich an dem sich zusammen mit einer Teillänge seiner Dornstange in dem Rohr 3 befindenden Dornschaft 5 gelagerten Biegedorn 6 auf Position. Die Klemmbacken 7, 8 pressen das Rohr 3 an die Biegeschablone 2. Mit der Rotation der Klemmbacken 7, 8 wird der Rohrbogen 3a erzeugt, wie in Figur 3 dargestellt, wobei der Faltenglätter die Faltenbildung am Innenbogen 3b verhindert.

Der hierbei zum Einsatz kommende, durch Integration eines anstellbaren Sicken- werkzeugs 11 aktive Faltenglätter 9 lässt sich näher der Figur 1 entnehmen. Er besitzt eine Halbschale 9a, die vorne keine verlängerte Spitze mehr aufweist, sondern der Biegeschablone 2 in einfacher Bauweise mit einem glatten Endabschnitt zugewandt ist. Die Halbschale 9a nimmt in einer radialen, geschlitzten Ausnehmung 10 (vergleiche auch die Figuren 5 und 6) ein Sickenwerkzeug 11 auf, das - wie in den Fig. 7 bis 10 dargestellt - aus einem segmentförmigen Grundkörper 11a und einem profilierten, nach innen zum Biegedorn 6 bzw. dessen Dornschaft 5 hin vorspringenden Vorsprung 11b besteht, der sichelförmig und mit Achsversatz R 1 bzw. R 2 (vgl. Fig. 8) ausgebildet ist. Das Sickenwerkzeug 11 ist auf einer Adapterplatte 12 befestigt, auf der unter Ein- schluss von Schraubendruckfedern 13 auch die Halbschale 9a über Passschrauben 14 federnd angeordnet ist. Die federnde Lagerung ermöglicht Bewegungen der Halbschale 9a des Faltenglätters 9 mit Begrenzung des durch Pfeil 15 angedeuteten Verfahrweges.

Zu Beginn der Biegung des Rohrbogens 3a aus dem Rohr 3 wird das Sickenwerkzeug 11 über ein nicht gezeigtes, ggf. auf die Adapterplatte 12 wirkendes Anstellmittel zugefahren und während des Biegens an den positionierten Dornschaft 5 angestellt, der über seinen Umfang eine rillenartige Freidrehung 16 aufweist (vergleiche die Figuren 5 und 6), in die das Sickenwerkzeug 11 mit seinem Vorsprung 11 b mit Bremswirkung und damit Zugkraft-Überlagerung eingreift. Die Eingriffstiefe ist abhängig von der benötigten Bremswirkung weg- oder kraftabhängig steuer- bzw. regelbar.

In jedem Fall wird durch das in Eingriff mit dem Dornschaft gebrachte Biegedorn- Rückhaltemittel in Form des Sickenwerkzeugs eine bei der Biegung auf das Rohr ausgeübte Zugkraft und damit das Nachlaufen von Rohrmaterial in der Biegezone des Rohrbogens gebremst, so dass keine Faltenbildung entstehen kann.

Bezugszeichenliste

1 Rotationsbiegewerkzeug / Ziehbiegewerkzeug

2 Biegeschablone

3 Rohr (zylindrisches oder unrundes Hohlprofil)

3a Rohrbogen

3b Innenbogen / - seite

4 Gleitschiene

5 Dornschaft

6 Biegedorn

7 Äußere Klemmbacke

8 Innere Klemmbacke

9 Faltenglätter

9a Halbschale

10 Ausnehmung (der Faltenglätterschale)

11 Sickenwerkzeug / Biegedorn - Rückhaltemittel

11a Grundkörper (Segment)

11 b Vorsprung

12 Adapterplatte

13 Schraubendruckfeder

14 Passschraube

15 Pfeil Verfahrweg

16 Freidrehung

R 1 / R 2 Achsversatz