用于弯曲型材工件的装置的制作方法

本发明涉及一种用于弯曲型材工件的装置，其具有能够被驱动的弯曲工具和用于型材工件的固持器，所述固持器具有用于型材工件的通道，所述通道在横截面中与型材工件的型廓相适配，其中，所述弯曲工具能够相对于所述固持器被驱动。

在许多应用领域中，需要单独适应的、长形的型材元件，其能够用作构架或者说格栅状结构中的线材或间隔元件。

例如在专利文献wo2011/044595a1中提出了一种用于适应身体部位的新型支撑装置，用其取代传统的石膏绷带。在这种已知技术中，记录相应身体部位的图像数据，借助计算机器件评估图像数据用于确定3d模型。基于该3d模型，通过数字控制系统产生用于不同驱动级的控制信号组。驱动级通过相应的驱动信号控制各种成形器件。从由热塑性塑料制成的合适的棒或线材为出发点借助不同的成形装置制造长形的支撑元件。在此，借助加热装置加热棒材之后，将棒材导至具有成形辊的成形装置。此外，为上部成形辊配设压力调节单元，以便上部成形辊以相应的压力和以相对两个下部成形辊的相应调节移动，从而调节棒材中相应的曲率、弯曲、凸出部等。

然而，由单独调整的支撑元件也能够制造保护装置，如护肘、安全帽、工人和运动员的防护服。因此，例如描述了防护裤的设计方案，其中，在待保护的身体区域中的织物面料中插入在解剖学上单独成形的保护部件。当然对该技术还有其他应用可能性，例如适应解剖学成形的车辆座椅。

另外，从专利文献de102004002539a1中已知用于弯曲由在升高温度情况下能变形的塑料制造的长形型材体、尤其管件的方法和装置。型材体沿轴向导至加热装置，用于加热型材体的待弯曲部分。加热的弯曲部分通过弯曲装置弯曲。调节弯曲辊用于弯曲，其中，沿行进方向最后的弯曲辊单元能够改变位置。最后，型材体的弯曲部分被冷却，并且型材体被切割成相应的长度。能够借助控制装置控制该加工过程。以这种滚弯为基础，专利文献ep2674279a1公开了用于挤出式型材工件的滚弯技术。

然而，实际上，这种滚弯已经显示出许多缺点。弯曲辊的控制相对复杂。另外，存在型材体的横截面形状的限制。此外不利的是，不能更换或只能以巨大的耗费更换弯曲辊以便能弯曲其他型材体。弯曲辊的空间要求也是不利的。

专利文献de102006029637a1公开了一种用于弯曲圆柱形工件的装置，其中，弯曲装置在机架上能转动地调节。距离弯曲装置设有夹具，然而该夹具仅用于固持工件而不作为弯曲时的对应工具。

本发明要解决的技术问题在于，减少或者说消除现有技术的缺点。因此，本发明的目的尤其是提供一种有效的、多用的、但是构造上简单的上述类型的弯曲装置，通过这种弯曲装置能够容易地且以各种方式弯曲具有不同横截面形状的型材元件。

上述技术问题通过权利要求1所述的装置解决。有利的实施方式和进一步的改进设计方案在从属权利要求中限定。

因此在这种装置中首先按照本发明地规定，在所述固持器的通道的出口侧上构造有在型材工件弯曲时用于型材工件的对应工具，并且所述弯曲工具围绕多个轴线可转动地安置在关节臂结构上。

用按照本发明的弯曲装置能够以特别简单的方式弯曲伸长的或者说长形的工件，其中，用弯曲工具、优选地以弯曲芯棒的形式能够产生各式各样的形状。为此，配设构成型材工件的棒材或线材，其能够根据各应用情况例如从专利文献at507888b1中所述的材料中选择。因此，作为棒材或线材可以优选地规定热塑性塑料，然而也可以是金属、合金或者形状记忆材料，即具有形状记忆的材料，以及具有(金属)强化的塑料。型材工件可具有各种横截面形状，例如圆形或者矩形横截面，其中，型材工件的横截面沿型材工件的纵向优选是不改变的。用于工件的半成品优选通过挤出成型获得。相应型材工件被导引通过固持器的型材通道的出口，该出口优选相应于型材工件横截面地构成。

在优选实施例中，固持器静态地布置，即在弯曲过程中位置固定。但是，固持器也能够是可调节地、尤其可移动地和/或(例如围绕与型材工件的进给方向重合的转动轴线)可转动地布置。出口自身也能够设置在固持器的前部或内部的支承部上，其中，前部或者内部的支承部能够可调节地布置在固持器的外部支承部或壳体上或者其中。其特别的优点在于，前部或内部的支承部能够构造为附件，其可根据应用而被更换。另一方面若固持器或者尤其固持器的单独的前部或内部的支承部可调节地、尤其可转动和/或纵向移动地布置，那么弯曲时也有利得多。在此，支承部例如能够安装在固持器的壳体中。

固持器或者说(如果可用的话)其内部的支承部或者前部的支承部至少在出口的区域中优选以相对较小的横截面构造，其中，保证用于弯曲操作的强度，并且其中，通过这种紧密的设计也能够在固持器或者支承件的端侧的出口侧实现较小的弯曲半径。特别是在弯曲受热的热塑性塑料的情况下，原则上优选基本上管形的固持器或者支承部的薄的材料横截面通常足以使型材工件能够紧密地向自身回弯地弯曲，具体而言弯曲180°。

当然，固持器或者其支承部(若配设有支承部的话)基本上也能够不动地布置，即不能调节、例如移动或者转动，此外，在尺寸相对较小的情况下以此能够以简单的方式确保特别稳定的布置。

如上文所述，固持器能够简单地构造为管状，由此可以实现非常有效的结构。在此，管形件不必在固持器的整个长度上具有相同的直径或者说相同的横截面，而是也可以例如为了能够安装其它单元而具有不同的直径或者说横截面，下文还会进一步阐述。

按照本发明的弯曲装置特别适用于弯曲挤压型材，即挤出型材，该挤出型材能够在包括具有挤出工具的挤出机以及弯曲装置的生产线中加工。在此也完全可以规定，弯曲挤出后还具有足够的热量和因此具有塑性的型材工件，但通常在多数情况下有利的是，在弯曲之前(再)加热型材工件；固持器据此优选地具有加热装置，其中，所述加热装置例如能够安装在外部在固持器上或者优选地安装在内部在固持器内。在此，加热装置能够以电热线圈的形式存在，但是也可以配设任何其它类型的加热器，例如红外线热辐射器，热空气导入装置，加热垫、尤其接触加热器，通常也可以是辐射加热器、例如卤素热辐射器、石英热辐射器等。加热装置在此不必相关地、连续地存在于型材工件的路径中，而是也能由分散的加热元件以分散的间隔构成。此外，工件不必保留在加热装置的区域中，而是能够连续地、必要时以减缓的速度导引通过具有加热装置的区域。另一方面，也能够移动加热装置并且必要时保持工件不动。

在将加热装置安装在固持器内部的情况下，若加热装置布置在固持器的通道的壁上时有利于最优化的空间利用。

为了在弯曲时固定型材工件的仍在固持器内部的部分，有利的是，所述固持器配属有用于型材工件的固定装置。

类似地，若从挤出机至此的进给不足，则所述固持器配属有工件进给装置、例如具有夹持滚轮的工件进给装置。

为了额外增加工件弯曲时的灵活性，有利的是，固持器或者其独立的前部或者内部的支承部可调节地、例如可转动地和/或可纵向移动地布置。

与加热装置类似，固持器内的通道可以是不连续的，但是为了良好地固持和导引型材工件也可以通过连续延伸的型材通道构成。

弯曲工具能够以弯曲芯棒的形式构造，但是弯曲工具尤其可以包括至少一个工件抓取元件，以便形状配合地抓取待弯曲的型材工件，从而以简单的方式实现定向的弯曲。在此，为了以期望的定向抓取各型材工件，工件抓取元件也可以能移动地布置在弯曲工具的区域中。

为了适应不同尺寸和型廓的型材工件，有利的是，抓取元件可拆卸地布置。一个或者多个抓取元件以此能够在采用不同的待弯曲的型材工件时替换为其他适合的抓取元件。

出于结构原因，例如在弯曲时弯曲工具的预期的运动方面，弯曲工具可以优选可转动地布置在自身的轴承头或弯曲头中。

分别根据预期的弯曲操作，在弯曲型材工件时弯曲工具自身也可以仅平动式地、必要时围绕自身轴线转动地运动。为了实现空间中的其他运动，为了实现空间式的弯曲(3d弯曲)，有利的是，弯曲工具被转动台基座支承。

还有利的是，转动台基座通过相互可摆动地连接的关节臂支承着弯曲工具。就此有利的是，关节臂中的一个可转动地布置在转动台基座上。

已经表明，热塑性塑料特别是当其在固持器的区域中在临弯曲前被加热时会向涌出物式地膨胀。结果是固持器的通道、即其沿横向的尺寸不再最优地适合于型材工件的横截面尺寸。为了解决这个问题，通道可以以简单的方式具有能与型材工件的横截面变化相适配的口部、例如以薄片挡板的形式。

下面根据附图中所示的优选实施例进一步阐述本发明。在附图中：

图1示出用于弯曲型材工件的装置的侧视图；

图2和图3分别示出用于弯曲型材工件的装置的俯视图(图2)或示意图(图3)；

图4示出用于弯曲型材工件的相应的装置，但在此具有弯曲工具的“顶置式布置”；

图5示出剖切按照图1至图4的弯曲装置的固持器的前部的纵向剖切视图，连同型材工件的前部区域，其中，用点划线示出型材工件的弯曲可能性、尤其180°向后弯曲；

图6示出按照本发明的弯曲装置的固持器的前视图，其具有用于型材工件的出口，并且作为示例地具有矩形(或者说正方形)横截面的型材工件；

图7示出多个可能的型材工件的示意图；

图8以示意性局部视图示出借助弯曲工具弯曲型材工件，弯曲工具具有在弯曲芯棒上的固持凸缘用于抓取型材工件，其中为说明加热装置以纵向剖切面示出固持器的前部；

图9示出与图8相似的以点划线示出的弯曲工具，在此具有相对彼此可调节的抓取元件；

图10以与图5相似的示意性剖切示图示出通过线性运动的、空心的弯曲芯棒弯曲型材工件。

图1示出用于弯曲型材工件2的装置1，型材工件例如由塑料、尤其热塑性材料或者也由金属制成；所述装置1基本上由两个主要部件构成，即一方面由可运动的弯曲工具3和固持器4构成，该弯曲工具3为了弯曲型材工件而如图1所示地作用在相应型材工件2上，固持器优选至少在弯曲期间不动地布置，固持器通过出口面或者说端侧5构成在弯曲型材工件2时的对应工具，由图1直接可以看出，借助弯曲工具3向上和向后弯曲工件2。

在此，弯曲工具3本身可围绕例如总共六个轴线6、7、8、9、10、11转动或者说摆动，如图1中相应的双向箭头6至11所示。在此，在弯曲工具3围绕轴线6至11的运动中，能够相应于预期的弯曲操作控制弯曲工具3，特别是借助计算机或者说cnc程序控制或者类似的单元控制，但这在附图中未进一步示出；然而本领域技术人员能够容易地配置这样的控制，所以在此不更详细地说明。还能够想到的是，通过控制台(在图中未详细地示出)手动地控制绕轴线6至11的相应转动或者摆动所需的驱动。

按照图1，具有弯曲工具3的整个弯曲单元15(例如位置不变地或者如箭头12′所示可线性移动地)通过转动台基座或者转动台底座12安装在地基13上，固持器4借助机架14也固定地布置在地基13上。在弯曲型材工件2期间，弯曲单元15和固持器4连同机架14之间设定固定的相对位置。对于弯曲本身，当然是根据待执行的弯曲而移动或者说驱动弯曲工具3，其中，在工件2向后弯曲时，除了相应的摆动和结合的摆动和滑动运动之外尤其也能够平动，如图1中以16所示。

此外，图3示出用于围绕轴线9、10和11(见图1)的摆动或者说转动的相应的摆动驱动器，例如电动式、液压式或者气动式马达9'、10'、11'。为围绕轴线6、7和8的运动配设相应的驱动器，虽然在图中没有特别强调。

在图1、2和3中，以工件2沿相对于固持器4向后的不同方向的弯曲示例性示出不同的弯曲过程。其中能够看出，优选销轴式地构造的弯曲工具3作用在相应的工件2上并且以此沿预期的方向挤压工件2、例如图1所示向上接着向后，或者根据图2或者图3向侧向。在图8和图9中示出弯曲工具3的构造的示例，这将在下文更详细地阐述。

为了实现弯曲工具3的弯曲运动，在所示实施例中弯曲单元15包括关节臂结构，其具有两个关节臂17、18，关节臂相互铰接式(见轴线8和9)地连接，并且此外一方面能摆动地安装在转动台基座12上(见轴线10和11)，并且另一方面可摆动地(见轴线7)承载具有可转动的(见轴线6)弯曲工具3的弯曲头或者轴承头3'。

在图1中右侧部分中还仅示意性地示出，各型材工件2从例如仅非常示意性示出的挤出器20供给至固持器4的背侧背离弯曲单元15的侧面上，借助挤出器使得在较软状态下的工件2以常见的方式被挤压并且在此在挤出工具出口处固化后向前移动。

在图1中例如在固持器4的后部中，在壳体21中也非常示意性地示出，用于进给型材工件的工件进给装置22，工件进给装置例如具有进给滚轮23，以及还示出定位装置24，定位装置例如具有配属于固持器4的夹具25。滚轮23的驱动方向(转动方向)或者说夹具25的竖直调节方向在图1中示意性地以箭头表示。相应的驱动器、例如借助气动或者液压的马达、必要时为电动机，是本领域技术人员常用的，并且在此无需进一步的阐述。附加地或者作为进给装置22的替代，还能借助弯曲工具3的抓取元件，以便作用于工件2并且把工件从固持器4中拉出以及随后弯曲。

固持器4还可以具有具备比较小的总横截面的前部空心支承部26，以便在出口侧5上实现对应工件2的尽可能紧密的弯曲半径，其中，支承部26例如设置为单独的部件、例如设置为替换件或者更换件，并且能够在按照图1的颈部27的区域中连接在空心的后部的壳体件21上。前支承部26在此也能够围绕纵轴线、相应于型材工件2的进给轴线转动，此外，通过壳体21中用于支承部26的相应的滑动轴承或者滚动轴承，支承部26具有相对于后部的壳体件21的轴向移动可能性，然而在图中未进一步示出；然而可参见图1中的支承部26下方的区域中的双向箭头。

另一方面，如图1中的点划线21'所示，壳体21也能够进一步向前沿出口侧5的方向设置。图1示意性地在外部在支承部26上示出加热装置28，加热装置例如通过电热线圈构成。若支承部26的壁设计为特别薄并且还能尽可能好地导热，则能够想到这种外部的加热装置28。否则，加热装置28通常安装在固持器4或者说支承部26的内部，尤其如图8和图9所示，以便能够把型材工件2尽可能直接保持用于弯曲变形的预期温度上。作为加热装置28也能够使用其它的设计、例如ir(红外线)辐射加热器、热风扇加热器、加热垫、卤素或者石英加热器，并且它们能够在更短或者更长的距离上延伸。相应工件2不用强制性在加热装置28处为了加热而停止，其也能够在移动经过期间加热。

图8中用29表示设置在固持器4或者说支承部26中的用于型材工件的型材通道。按照图5的示意性剖视图，型材通道29也作为固持器4或者说其支承部26的内部中的通道29可见，其中，示出向前移动通过该通道29的型材工件2在其弯曲(实线所示)之前以及在其向上(见被弯曲的工件2′)或者向下(见工件2″)的弯曲之后；为此也参见图6。与所示示例相反的是，通道29不必非得以连续的壁穿过固持器4延伸。

如图6所示，在出口侧5上的通道29的开口(口部)能够(根据温度)变化，见图6中较大方形的点划线5'。

在图4中示出按照图1至图3的装置15的变型设计方案，实际上的弯曲单元15例如借助转动台基座12固定在顶盖30上；固持器4相对地又借助机架14安装在地基13上。按照图4的弯曲单元15在其详细构造方面相应于按照图1至3的结构，其中，弯曲工具3可转动地(即围绕图1中的轴线6)布置在轴承头3'中。在弯曲型材工件2时，固持器4的出口侧5或者说必要时其支承部26再次构成对应工具5'，(其中，工件2尤其也能够从图1、2和4中清楚地看到)以便能够围绕出口侧5的边棱或者边缘弯曲。另一方面，弯曲单元15也可以设置如图1至3所示的用于弯曲工具3的(围绕六个轴线6至11)运动。

图7示出五种不同的具有各种型廓的型材工件2的实例，以便更好地理解，其中，工件可以具有方形型廓、圆形型廓、三角形型廓、矩形型廓或者燕尾形型廓以及其它任何横截面型廓。当然也能够想到其他复杂的型廓，例如椭圆形、六边形、具有凹槽、中空、管状等等。

图8所示的销轴状弯曲工具3在轴承头3'中可转动地(见图8中的双向箭头6)支承和驱动，弯曲工具3在其与型材工件2为了弯曲而产生接触的前端部上具有两个凸缘式加宽的抓取元件31、32，其间距相应于待弯曲的工件2的厚度；弯曲工具3由此可以在弯曲时更好地抓取工件2，并且使工件2承受通过弯曲工具3的相应的运动形成的扭曲(见图8中的箭头)。此外，在弯曲工具3的前部的、倒圆的端部上设置有一个或者多个开口33，以便为了冷却工件2而向其导入冷却介质、例如冷却空气。此外，在图8中用箭头也表示，加热装置28可以相对于固持器4纵向和/或横向地运动。

类似地，按照图9的弯曲工具构造有抓取元件31、32，抓取元件在此形式为在弯曲工具销轴3的板形的延长部上的钩状的凸出部，其中，弯曲工具3的在图9中未进一步示出的位于内部的端侧和位于外部的钩状的抓取元件31、32之间形成在横截面中与型材工件2的横截面(例如，在这种情况下为正方形)相适应的抓取开口。以点划线示出弯曲工具3的改变的设计和位置(打开位置)，该弯曲工具3具有两个独立的舌形凸出部34、35，例如能够用于弯曲具有更大横截面的工件2。在此，可互换的不同的弯曲工具3能够用在同一个弯曲单元15中、尤其如果可能的话用在同一个轴承头3'中，是特别有利的。

此外，按照图8和图9的弯曲单元15在上文中已经结合固持器4和工件2进一步阐述，不再赘述。要说的是，在根据图9的装置中也能够存在冷却空气开口、例如33。

在任何情况下重要的是，在按照图8和图9的两个弯曲单元15中，弯曲工具3的前端部能够按照不同的双向箭头前后、左右，上下移动，以及沿两个转动方向、按照双向箭头6转动。由此得到结合型材工件2的弯曲的意料不到的高度多用性，其中，所述运动能够通过相应地控制配属于单个轴线6至11的驱动器实现。

相对于此明显简化的弯曲单元15实施方式在图10中以示意性纵向剖切视图示出，弯曲单元15具有空心的弯曲工具3。在此简化的实施方式中，弯曲工具3仅按照双向箭头36线性地来回运动，用于把型材工件2向自身回弯，见图10中的位置2'。具有弯曲时的简化运动的这种简化的实施方式在以所示方式弯曲大量工件时特别适宜，其中，具有适合于固持器4或者说工件2尺寸的单个弯曲工具销轴3的购置是划算的；对于其他工件尺寸就需要其它的弯曲工具销轴3，其中，这些弯曲工具销轴3能够尤其作为可更换附件设置在弯曲工具载体(图10中未示出)上，原则上以类似于可更换的弯曲工具销轴3的类型一同安装在同一轴承头上。

如图10所示，虚线表示位于内部的成形面或者弯曲面37，借助弯曲面37能够使得工件2首先在开始从其导入方向、即其纵轴线方向侧向弯曲。