Verfahren und Biegevorrichtung zum Biegen eines Blechteils

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Biegen eines Blechteils an einem Biegeprofil aufweisenden Profilkörper und eine Biegevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens .

Zur Umformung eines Blechteils ist es bislang üblich, dem Blechteil durch Stanzen oder Zusammenpressen von Profilkörpern eine gewünschte Form zu geben.

Beispielsweise wird das Blechteil gemäß DE 39 40 984 Al zwischen zwei identische Biegeprofile aufweisende Profilkörper positioniert, welche an den Biegeprofilen nach Art zweier Gelenksstücke passformartig zusammenführbar sind. Das zwischen den Profilkörpern befindliche Blechteil wird durch Zusammenpressen der Profilkörper entsprechend der Formgebung der Biegeprofile umgeformt. Der Umformungsprozess beinhaltet, dass sich das Blechteil Stück für Stück an die Biegeprofile der Profilkörper anschmiegt.

Ein vergleichbares Umformverfahren ist aus der Druckschrift EP 0 530 956 Al bekannt. Durch Zusammenpressen der Profilkörper werden an Druckpunkten, woran die Profilkörper am Blechteil angreifen,

Druckspannungen zwischen den Profilkörpern und dem Blechteil hervorgerufen. Da das Blechteil lediglich an vergleichsweise wenigen Druckpunkten durch Zusammenpressen der Profilkörper zu Umformung beaufschlagt, jedoch nicht über einen gesamten Biegebereich des Blechteils von den

Biegeprofilen der Profilkörper geführt wird, kommt es zur ungleichmäßigen Verteilung der Druckspannungen und damit zur ungleichmäßigen Umformung des Blechteils bis hin zu

Formabweichungen wie beispielsweise unerwünschtem Knicken des Blechteils.

Somit ist auch ein derartiges Umformverfahren zur Umformung beispielsweise einer aus einem Blechteil ausgebildeten Lagerung als Sitzblech für eine Kolbenrolle eines Radialkolbenmotors gemäß Druckschrift DE 198 10 372 Al ungeeignet. In Fig. 5 ist ein Querschnitt durch einen Zylinderblock 2 des Radialkolbenmotors und in Fig. 6 ist ein Querschnitt durch einen Zylinder 4 gemäß Fig. 5 gezeigt. Bei dem Radialkolbenmotor sind Kolben 6 radial und senkrecht zu einer Antriebswelle 8 angeordnet, wobei die Hubbewegung der Kolben 6 in radialer Richtung 10 (nur in Fig. 6 mit Bezugszeichen gekennzeichnet) zur Antriebswelle 8 durch einen außen liegenden Hubring 12 hervorgerufen wird. Die Lagerung 14 ist zwischen dem Kolben 6 und einer mit diesem gekoppelten Kolbenrolle 16 positioniert und dient als kolbenseitiges Sitzblech für die in einer parallel zur Antriebswelle 8 gerichteten, in Fig. 5 und 6 gestrichelt eingezeichneten Drehachse 18 drehbare Kolbenrolle 16, welche beim Drehen der Antriebswelle 8 an einer Innenseite 20 des Hubrings 12 entlang rollt. Formabweichungen am Sitzblech führen während des Betriebs des Radialkolbenmotors zu Materialverschleiß an der Kolbenrolle 16 als auch am als Lagerung 14 bezeichneten Sitzblech selbst sowie möglicherweise zu Verschleißfolgeschäden am Hubring 10.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Biegen eines Blechteils an einem ein Biegeprofil aufweisenden Profilkörper und eine Biegevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, womit die Form des Blechteils durch besonders gleichmäßig auf das Blechteil ausgeübte Biegespannungen und besonders materialschonende

Umformung hinsichtlich des Biegeprofils des Profilkörpers besonders präzise an die Form des Profilkörpers anpassbar ist.

Bezüglich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogen Unteransprüche.

Bezüglich der Vorrichtung wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 6. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogen Unteransprüche.

So umfasst die Biegevorrichtung zum Biegen eines

Blechteils, um dieses an ein Biegeprofil eines dafür vorgesehenen Profilkörpers anzupassen, Biegenrollen, womit das Blechteil an einem am Profilkörper vorgesehenen Kontaktausgangspunkt an den Profilkörper andrückbar und entlang dem Biegeprofil des Profilkörpers umformbar ist .

Die Biegerollen sind wiederum an einem Schlitten gelagert, welcher in einstellbarem Abstand zum Profilkörper hebbar ausgebildet ist. Die Biegerollen sind untereinander zugfederartig verbunden.

Das Verfahren zum Biegen des Blechteils umfasst zunächst ein Andrücken des Blechteils mittels der Biegerollen an den Kontaktausgangspunkt des Profilkörpers und darauf folgend eine Anpassung des Blechteils an das Biegeprofil des Profilkörpers durch plastisches Umformen des

Blechteils, wozu die Biegerollen das Blechteil ausgehend vom Kontaktausgangspunkt entlang dem Biegeprofil andrücken.

Unter dem Kontaktausgangspunkt ist dabei derjenige punktförmige, linienförmige oder flächenförmige Abschnitt des Profilkörpers zu verstehen, woran das Blechteil vor Beginn des Biegeprozesses an den Profilkörper angedrückt wird.

Das Biegen den Blechteils erfolgt stets durch lokale Plastifizierung an Kontaktpunkten, woran die Biegerollen das Blechteil mit Druckspannung beaufschlagen. Die Druckspannung entsteht einerseits durch Anheben des

Schlittens in Richtung des Profilkörpers zwischen der jeweiligen Biegerolle und dem Blechteil und andererseits durch die zugfederartige Verbindung der Biegerollen, wodurch die eine Biegerolle von einer weiteren mit dieser zugfederartig verbundenen Biegerolle in deren Richtung mit einer Zugkraft beaufschlagt wird, welche sich am Kontaktpunkt der Biegerolle mit dem Blechteil als Druckspannung auf das Blechteil auswirkt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch Andrücken des Blechteils an den Profilkörper während des Biegeprozesses das Blechteil fixiert ist und keine Relativbewegung zwischen dem Blechteil und dem Profilkörper stattfindet, wodurch der Biegeprozess vergleichsweise unpräzise ablaufen und ein an der Biegevorrichtung vorgesehenes Element oder das Blechteil materialschädigend beeinflusst werden würde derart, dass die Formgebung des Blechteils von der des Biegeprofils des Profilkörpers abweicht. Des Weiteren wird eine lokale Plastifizierung an den Kontaktpunkten zwischen den Biegerollen und dem Blechteil über das gesamte zur Umformung vorgesehene Blechteil einschließlich Blechteilenden dadurch erreicht, dass zusätzlich zur über die Anhebung des Schlittens erzeugten Druckspannung auch

die durch die zugfederartige Verbindung der Biegerollen erzeugte Druckspannung auf das Blechteil wirkt. Ferner ist das Blechteil von einem Kontaktausgangspunkt entlang dem Biegeprofil am Profilkörper nach Art eines Rollbiegeverfahrens mit Biegerollen stetig kontaktbehaftet geführt, wodurch zudem eine zum Biegeprofil des Profilkörpers identische Formgebung des Blechteils erreicht wird. Mit der steten Führung des Blechteils während des Biegeprozesses wird außerdem ein Knicken des Blechteils, welches sich materialschädigend auswirken würde, vermieden. Darüber hinaus werden durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Biegevorrichtung Materialeigenschaften des Blechteils vergleichsweise geringfügig beeinflusst.

Gemäß vorteilhafter Ausgestaltung stehen die durch Anheben des Schlittens zwischen den Biegerollen und dem Blechteil hervorgerufene Druckspannung und die durch die zugfederartige Verbindung der Biegerollen zwischen diesen und dem Blechteil hervorgerufene Druckspannung derart im Verhältnis, dass durch die Biegerollen auf das Blechteil ausgeübte Biegespannungen während des Biegeprozesses zur plastischen Umformung des Blechteils über das gesamte Biegeprofil des Profilkörpers annähernd homogen sind.

Gemäß vorteilhafter Weiterbildung sind die Biegerollen an einem Schlitten derart gelagert, dass ein Anheben des Schlittens die Biegerollen gegen das Blechteil bewegt und dieses an den Profilkörper drückt und an diesem fixiert. Dadurch ist eine zusätzliche Fixiereinrichtung zum Fixieren und Festhalten des Blechteils während des Biegeprozesses nicht erforderlich.

Zweckmäßigerweise sind die Biegerollen am Schlitten derart einachsig drehbar gelagert, dass ein auf das Andrücken des Blechteils an den Profilkörper folgendes weiteres Anheben des Schlittens die Biegerollen dazu veranlasst, entlang dem Biegeprofil des Profilkörpers am Blechteil zu rollen und dieses an den Profilkörper zu drücken und plastisch derart umzuformen, dass das Blechteil die Form des Biegeprofils des Profilkörpers annimmt. Durch das Rollen der Biegerollen entlang dem Blechteil durch weiteres Anheben des Schlittens wird der Kontakt der Biegerollen mit dem Blechteil während des Biegeprozesses ununterbrochen aufrechterhalten, wodurch ein besonders gleichmäßiger Biegeprozess erreicht wird.

Um die Formgebung des Blechteils zu präzisieren, ist es zweckmäßig, den Schlitten in einem fortlaufenden, ununterbrochenen und lediglich einen Schritt umfassenden Biegenprozess in Richtung auf den Profilkörper sowohl zum Andrücken des Blechteils an den Profilkörper als auch zum Umformen des Blechteils anzuheben.

Um die Biegevorrichtung besonders einfach und kostengünstig zu gestalten, ist der Schlitten plattenförmig zum Tragen der Biegerollen ausgeführt und in vertikalem Abstand parallel zum Blechteil vorgesehen.

In zweckmäßigerweise Weiterbildung ist der Schlitten derart großflächig dimensioniert, dass die einachsig drehbar und auf Stützen am Schlitten verschiebbar gelagerten Biegerollen durch Anheben des Schlittens einem Verlauf des Biegeprofils am Profilkörper zum Biegen des Blechteils besonders präzise folgen.

Um das Blechteil entsprechend dem Biegeprofil des Profilkörpers umzuformen und eine Relativbewegung zwischen den Profilkörper und dem Blechteil zu vermeiden, ist es zweckmäßig, den Profilkörper für den Biegeprozess zu fixieren.

Weiterhin ist es zweckmäßig, an der Biegevorrichtung einen Gegenhalter vorzusehen, welcher den Biegeprozess dahingehend unterstützt, dass das Blechteil bereits vor Beginn des Biegeprozesses am Profilkörper fixiert und zur Vermeidung von Relativbewegungen zwischen dem Blechteil und dem Profilkörper während des Biegeprozesses zusätzlich zum Andrücken durch die Biegerollen mit dem Gegenhalter festgehalten wird.

Der Gegenhalter ist zweckmäßigerweise am Schlitten angeordnet und drückt das Blechteil durch Anheben des Schlittens am Kontaktausgangspunkt gegen den Profilkörper. Dadurch wird beispielsweise ein Wegdrücken des Blechteils am Kontaktausgangspunkt durch von den Biegerollen auf das Blechteil ausgeübten Druckspannungen vermieden.

In zweckmäßigerweise Weiterbildung ist der Gegenhalter derart druckfederartig mit dem Schlitten verbunden, dass nach Andrücken des Blechteils an den Profilkörper mittels des Gegenhalters ein weiteres Anheben des Schlittens zur Umformung des Blechteils mit den vom Schlitten getragenen Biegerollen durch Zusammendrücken der druckfederartigen Verbindung möglich ist.

Um sicherzustellen, dass das Blechteil bereits vor Beginn des Biegeprozesses fest am Profilkörper fixiert ist, ist es zweckmäßig, den Gegenhalter in größerem Abstand zum Schlitten als die Biegerollen vorzusehen derart, dass bei

Anhebung des Schlittens das Blechteil zuerst vom Gegenhalter berührt und mit Hilfe dessen an den Profilkörper gedrückt wird, bevor die ebenfalls mit dem Schlitten verbundenen Biegerollen das Blechteil kontaktieren.

In zweckmäßigerweise Weiterbildung weist der Gegenhalter an einer den Profilkörper zugewandten Andrückseite ein nach Art eines Biegeprofils ausgebildetes Gegenprofil auf, welches identisch dem Biegeprofil des Profilkörpers im Bereich des Kontaktausgangspunkts ist, woran der Gegenhalter das Blechteil an den Profilkörper andrückt. Das Gegenprofil dient dazu, das Blechteil im Bereich des Kontaktausgangspunkts entsprechend dem Biegeprofil des Profilkörpers durch Zusammendrücken des Gegenhalters mit dem Profilkörper umzuformen.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Profilkörper als Kolbenrolle für beispielsweise einen Radialkolbenmotor oder eine Radialkolbenpumpe mit einem Rollenprofil ausgeführt, woran das als Sitzblech für die Kolbenrolle an einem Kolben vorgesehene Blechteil mit den Biegerollen andrückbar ist . Bei dem als Kolbenrolle ausgeführten Profilkörper ist es zweckmäßig, das Blechteil mit Hilfe zweier Biegerollen an das Rollenprofil anzudrücken. Die Biegerollen drücken das Blechteil durch Anheben des Schlittens - ausgehend vom Kontaktausgangspunkt in entgegengesetzter Richtung verlaufend - entlang dem Rollenprofil an die Kolbenrolle.

Zweckmäßigerweise sind die Biegerollen miteinander über eine Zugfeder verbunden, ^' welche derart dimensioniert ist, dass ein Andrücken des Blechteils an die Kolbenrolle durch Anheben des Schlittens über das gesamte Rollenprofil der

Kolbenrolle mit annähernd homogener Biegespannung durchführbar ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 einen schematischen Aufbau der Biegevorrichtung mit einem zur Umformung vorgesehenen Blechteil,

Fig. 2 die Biegevorrichtung gemäß Fig. 1 zu Beginn des Biegeprozesses ,

Fig. 3 die Biegevorrichtung gemäß Fig. 1 inmitten des

Biegeprozesses ,

Fig. 4 die Biegevorrichtung gemäß Fig. 1 bei Abschluss des Biegeprozesses,

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Zylinderblock eines Radialkolbenmotors und

Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Zylinder gemäß

Fig. 5 mit einem Kolben und einer Lagerung für eine mit diesem gekoppelte Kolbenrolle.

Fig. 1 zeigt eine Biegevorrichtung 22 mit einem über eine nicht dargestellte Fixiereinrichtung fixierten Profilkörper 24 und Biegerollen 26,28, welche auf Stützen 30,32 an einem Schlitten 34 gelagert sind. Die Biegerollen 26,28 sind über an den Stützen 30,32 vorgesehene Fahrwerke 36,38 auf dem Schlitten 34 in und entgegen einer in Fig. 1 mit einem Pfeil 40 gekennzeichneten Pfeilrichtung fahrbar angeordnet. Die Biegerollen 26,28 sind weiter über eine an den Stützen 30,32 vorgesehene Zugfeder 42 zugfederartig

beaufschlagt. Am Schlitten 34 ist ein Gegenhalter 44 über eine Druckfeder 46 angeordnet, welche den Gegenhalter 44 in mit einem Pfeil 48 gekennzeichneter Pfeilrichtung beaufschlagt, welche im rechten Winkel zur Pfeilrichtung 40 steht.

Zwischen dem Profilkörper 24 und den Biegerollen 26,28 sowie dem Gegenhalter 44 ist ein zur Umformung vorgesehenes Blechteil 50 positioniert, welches über den Gegenhalter 44 an einem Kontaktausgangspunkt 54 am

Profilkörper 24 angedrückt und über die Biegerollen 26,28 an ein in diesem Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgeführtes Biegeprofil 52 des Profilkörpers 24 andrückbar ist. Der Gegenhalter 44 weist an einer dem Profilkörper 24 zugewandten Andrückseite 56 ein

Gegenprofil 58 auf, dessen Form der Form des Biegeprofils 52 des Profilkörpers 24 am Kontaktausgangspunkt 54 entspricht .

Fig. 1 zeigt das Blechteil 50 in einer an den Profilkörper 24 angedrückten Position, wobei der Schlitten 34 bereits in Pfeilrichtung 48 angehoben ist, so dass zusätzlich zum Gegenhalter 44 die Biegerollen 26,28, welche an gegenüberliegenden Seiten des Gegenhalter 44 am Schlitten 34 angeordnet sind, mit dem Blechteil 50 in Kontakt stehen. Durch weiteres Anheben des Schlittens 34 in Pfeilrichtung 48 wird das Blechteil 50 an den Profilkörper 24 gedrückt. Ein rechter Abschnitt 60 des Blechteils 50 wird mittels der Biegerolle 26 an den Profilkörper 24 gedrückt und durch Anheben des Schlittens 34 mit der

Biegerolle 26 an das Biegeprofil 52 des Profilkörpers 24 bis zu einem Blechteilende 62 am rechten Abschnitt 60 durch plastische Umformung des Blechteils 50 angepasst . Im Gegensatz dazu drückt die Biegerolle 28 einen dem rechten

Abschnitt 60 gegenüberliegenden linken Abschnitt 64 des Blechteils 50 bis zu einem Blechteilende 66 am linken Abschnitt 64 an das Biegeprofil 52 des Profilkörpers 24.

Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen den Biegeprozess des Blechteils 50 zu Beginn des Biegeprozesses (Fig. 2), inmitten des Biegeprozesses (Fig. 3) und zum Abschluss des Biegeprozesses (Fig. 4) .

Fig. 2 zeigt das Blechteil 50 leicht in Pfeilrichtung 48 angebogen, wobei der Schlitten 34 derart angehoben ist, dass Mäntel 68,70 der Biegerollen 26,28 bereits über die Andrückseite 56 des Gegenhalters 44 in Pfeilrichtung 48 hinweg gehoben sind. Der Gegenhalter 44 fixiert das Blechteil 50 am Profilkörper 24 und verhindert zugleich, dass das Blechteil 50 durch Biegespannungen, welche von den Biegerollen 26,28 durch Anheben des Schlittens 34 auf das Blechteil 50 ausgeübt werden, am Kontaktsausgangspunkt 54 knickt. Das Blechteil 50 wird zusätzlich durch das am Gegenhalter 44 vorgesehene Gegenprofil 58 auch am

Kontaktsausgangspunkt 54 an den Profilkörper 24 angedrückt und entsprechend dem Biegeprofil 52 des Profilkörpers 24 geformt .

Zu Beginn des Biegeprozesses besitzt eine Federkraft

FFeder/ welche in den Figuren 2, 3 und 4 mit einem Pfeil gekennzeichnet ist, lediglich einen vergleichsweise geringen Anteil an einer die Druckspannung erzeugenden, in den Figuren 2, 3 und 4 mit einem Pfeil gekennzeichneten Normalkraft F _Norτna i zur lokalen Plastifizierung des

Blechteils 50. Zu Beginn des Biegeprozesses wird die Normalkraft F _Norma i größtenteils von einer durch Anhebung des Schlittens 34 erzeugten Hubkraft F _Hu b aufgebracht.

Fig. 3 zeigt die Biegevorrichtung 22, worin das Blechteil 50 sich inmitten des Biegeprozesses befindet und bereits bis kurz vor die Blechteilenden 62,66 an den Profilkörper 24 angedrückt ist. Im Gegensatz zum Beginn des Biegeprozesses teilt sich die Normalkraft F _Nθ rm _a i inmitten des Biegeprozesses, wie gezeigt in Fig. 3, je zur Hälfte auf in die durch die Zugfeder 42 hervorgerufene Federkraft F _Feder und in die Hubkraft F _HU b des Schlittens 34.

Zum Abschluss des Biegeprozesses, welcher in Fig. 4 gezeigt ist, ist der Schlitten 34 derart in Pfeilrichtung 48 angehoben, dass die Biegerollen 26,28 das gesamte Blechteil 50 an den Profilkörper 24 gedrückt haben und sich an den Blechteilenden 62,66 des Bleichteils 50 befinden. Im Teilstück, welches die Biegerollen 26,28 zwischen der in Fig. 3 gezeigten Position und der in Fig. 4 gezeigten Position der Biegerollen 26,28 am Blechteil 50 zurückgelegt haben, überwiegt die durch die Zugfeder 42 hervorgerufene Federkraft F _Fe der über die Hubkraft F _Hu b des Schlittens 34 zur Erzeugung der Druckspannungen zwischen den Biegerollen 26,28 und dem Blechteil 50. Die Federkraft FF _eder entspricht dann annähernd der Normalkraft F _Norma i zur lokalen Plastifizierung des Blechteils 50 und kompensiert dadurch den vergleichsweise geringen Anteil der Hubkraft F _HUb des Schlittens 34.

Die Kombination der durch Anhebung des Schlittens 34 erzeugten Hubkraft F _HUb und der durch die die Biegerollen 26,28 miteinander in Zugbelastung setzenden Zugfeder 42 hervorgerufenen Federkraft F _Feder erlaubt eine besonders präzise Umformung des Blechteils vom Kontaktausgangspunkt bis zu den Blechteilenden entlang dem gesamten Biegeprofil des Profilkörpers mit gleichmäßiger auf das Blechteil ausgeübter Biegespannung.

Die Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel, insbesondere nicht auf einen Profilkörper, welcher als Kolbenrolle mit einem Zylindermantelprofil ausgebildet ist, beschränkt. Alle vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar .