专利名称：用于型材和圆管的弯曲机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于型材和圆管的弯曲机。
用于弯曲圆管的弯曲机由DE 196 30 025 A1的内容是已知的。利用该机械可以在二维(2D)和三维(3D)范围内自由弯曲圆管型材。不过该已知的弯曲机的生产能力只限于很低的通行速度以及低的变形率，一类似的装置得自DE 40 41 668 A，其中将一待弯曲的型材通过一芯轴工具推进并且通过三辊弯曲装置变形，其基本上包括接连设置的多对托辊、多对滚轧辊和多对弯曲辊。
各对弯曲辊设置在一沿三个相互垂直的方向(X、Y、Z方向)可移动的工作台上，因此是可自由弯曲的。
不过对于待弯曲的型材只产生一极小的通行速度，因为缺少各辊的驱动，此外只能很缓慢地弯曲，因为整个弯曲辊装置设置在一沿三个方向可移动的坐标工作台上，因此本发明的目的在于，进一步构成一种开头所述型式的用于型材和圆管的弯曲机，使其可以达到显著更高的通行速度同时待弯曲的型材具有更高的变形率。
为了达到提出的目的，本发明的特征在于，弯曲头至少包括接连设置的一托辊对，一在其旁边连接的滚轧辊对和至少一个在其旁边连接的弯曲辊，其中弯曲辊固定安装在一转盘上，其转心平行于待弯曲的型材的纵轴线设置在离其一间距处，并且转盘本身是一至少沿两个相互垂直的方向可移动的坐标工作台的部件。
因此利用所述的技术方案得到的重要优点是，现在代替多个弯曲辊(例如同样多对弯曲辊)只需要一个在一旋转驱动的转盘上安装的弯曲辊，其中该转盘又是一至少沿Y和Z方向可移动的坐标工作台的部件。
所谓的坐标工作台在其中心具有一通道，在其区域内同样设置一具有通道的转盘。转盘中的通道为通过待弯曲的型材是必需的。
坐标工作台本身则包括两个在一平面内相互可成直角移动的平板，从而通过开口送进的和待弯曲的型材按照一个或另一个坐标平板的移动位置，借助其上设置的弯曲辊按需要向左或向右、向下或向上，或甚至向由其组合方向在推进过程中加以变形，从而在型材弯曲过程中产生例如一螺旋形状。当然也可以由原来直的型材弯曲成所有可能的其他的形状，例如以相同的和/或不同的半径的弯曲。
虽然由DE 196 30 025 A1还已知将一弯曲辊可径向移动地固定在一旋转驱动的转盘上，但在该已知的装置中存在的缺点是，只可以有低的速度以及低的变形率。因此在这里只能弯曲小横截面的薄型材，因为弯曲辊的径向移动驱动，其必须固定在旋转驱动的转盘上，带来了很大的问题。
这提高弯曲时总的运动质量，从而就只可达到很低的通行速度。
特别是径向进给运动只能利用较小的力，因为相应配置的驱动装置只可困难地结合于转盘中，例如利用已知的弯曲装置不可能将圆管弯成螺旋线，因为转盘的旋转驱动结合弯曲辊的径向驱动只在一个方向达到最大360°在这方面按照本发明规定，现在在一转盘上固定一径向不能移动的，亦即因此固定的弯曲辊，但转盘本身以其枢轴承设置在一沿Z方向可移动和可锁定的坐标平板上。
一径向可进给的弯曲辊按照本发明现在由一固定的弯曲辊取代，其安装在一沿Z方向可转动的坐标平板上。
但另外本发明还规定，可以为该弯曲辊配置也沿Y方向的附加的移动运动。借此在型材的自由弯曲时可达到大得多的自由度。现在人们可以使用任何要求的弯曲力，这不会减小现有的弯曲空间，因为不再需要设置一弯曲辊在转盘的范围内的径向移动驱动装置。
所述的驱动装置因此设置在弯曲头的周边上并以坐标平板的形式实现。
因此通过配置的各坐标平板的相应的移动，驱动弯曲辊可以在Y-Z平面内自由移动，这在现有技术中是不可能的。
按这种方式由于在Y-Z平面内的更好的控制，现在显著更加精确的移动运动是可能的并从而可达到显著更加高的弯曲速度。
此外可以生产一成多螺旋的型材，这在上述的DE 196 30 025 A1中是不可能的。
与上述无关并且作为独立的发明内容本发明还要基于其他的见解，即，在较高速度时，按照本发明，型材的较高的变形率也是可能的。
在这方面本发明规定，设有的滚轧辊对的滚轧辊的至少一个构成为在其运动中可向待弯曲的型材进给，从而按照本发明可以使滚轧辊在待弯曲的型材上施加一滚轧力。
因此为所设的滚轧辊对中的至少一个滚轧辊配置一进给力，其保证滚轧辊以相应高的压力滚轧待弯曲的型材，并因此引起一种流变过程(Flieβprozeβ)以便其接着可以由弯曲辊适度精确地弯曲。由于引起的流变过程而显著降低在弯曲辊上要求的力。同样地可以显著提高待弯曲的型材的通行速度。
通过滚轧和由此引起的流变过程有可能达到在使用传统的弯曲技术时不可能达到的变形率。也就是说，断面尺寸或直径与待弯曲的型材的内半径之比例借此还可以更小，而且没有裂纹形成或其缩小化的危险。
为此设定，通过滚轧和由此引起的流变过程，断面尺寸或直径与待弯曲的型材的内半径之比例从1.5比1至1比1是可能的。
准确地沿待弯曲的型材的弯曲线进行滚轧过程，亦即沿通过弯曲过程发生材料变化的轨迹。通过引起的流变过程可以用比在传统的方法中较小的弯曲力进行弯曲。
另一优点在于，通过在待弯曲的型材中大大降低回弹量来改进弯曲精度。通过由滚轧辊人为引起的流变过程在最大程度上避免了在结构中形成裂纹。也就是说在该弯曲方法中取消了传统的型材弯曲中的拉延过程。该在待成形的型材中的物理过程与传统的弯曲方法相比可以具有显著较高的变形速度。
此外，该方法的优点在于，在一单独的弯曲过程中可以达到任意的弯曲形状。而在传统的3-4辊子的弯曲方法中，为了制造型材的一完工的弯曲形状需要多个弯曲过程。而使用本发明的弯曲方法达到了显著更高的生产率。这产生待弯曲的型材的更好的材料一致性，型材的表面基本上更完好地被处理，因此取消再处理，例如用于喷漆或铝阳极氧化处理等多种准备工作，因此在高的通过能力的同时也可达到待弯曲的型材的高的变形率。
此外还应指出，本发明并不限于圆管的弯曲，而是可以变形一切敞开的和封闭的空心型材。
虽然在待弯曲的型材中在二维范围内设置滚轧(见DE 197 33 932 A1)是已知的。但其中涉及沿预定的弯曲模的芯部延伸弯曲过程。
但在所述公开文献中弯曲辊或弯曲辊对在弯曲过程中以选定的方式从滚轧辊的转心远离。这对于侠窄半径的弯曲是不符合要求的并且特别是在型材的空间弯曲时是不利的。
因此弯曲辊应该尽可能只以很小的间距设置在滚轧辊对的旁边并且仍允许相应的空间弯曲。
在这方面按照本发明规定，只是弯曲辊刚性安装在一转盘上并在如滚轧辊对同一平面内起作用，但它与其间隔开设置。因此在作用的弯曲辊平面与作用的滚轧辊平面之间没有间距，如这在以前的DE 197 33 932中所描述的。这种情况通过待变形的材料中阻力的降低来达到，该阻力的降低是由于待弯曲的型材的外部区域中在滚轧平面内产生的流变过程所致。
因此本发明的优点在于，按照本发明转盘也可以旋转大于360°或其数倍，这在现有技术(DE 196 30 025 A1)中是不可能的。由于在旋转驱动中省去了径向进给运动，因此按照本发明可以实现转盘的显著更快的转动。亦即涉及以很小的质量在高的通过能力下达到高动力的转动。因此可以实施待弯曲的型材的快速的轴向推进运动，这在现有技术中是不可能的。
因此重要的是，一同样快速的弯曲辊的调整可以实现相对于待弯曲的型材的纵轴成角度要求的进给运动，而借此可以实现简单和快速的控制。
快速弯曲中的问题是例如克服运动的质量的惯性。按照本发明唯一的运动的质量是转盘和远离弯曲辊向上设置的坐标平板的驱动装置。因此可以在最短的时间内由转盘的旋转运动变换弯曲方向，这对于按现有技术在一转盘上的大型和重的驱动装置是不可能的。因此按照本发明对于不同的运动采用电机械驱动装置而不用以前的液压驱动装置，因为电机械驱动装置可以显著更快地工作和精确地加以控制。
本发明的发明内容不仅由各个权利要求的主题构成，而且由各个权利要求彼此间的组合构成。
在包括摘要在内的文件中的全部公开的资料和特征，特别是附图中所示的立体结构设计，作为本发明重要的要求保护的对象，到目前为止其单独或组合相对于现有技术都是新的。
以下借助由多个实施方式示出的附图更详细地说明本发明，其中由附图及其描述可得知其他的本发明重要的特征和优点。其中
图1按照本发明的弯曲机的示意斜俯视图；图2按照图1撤去保护罩后的弯曲机；图3按照图2的装置的侧视图；图4按照图3的弯曲头的放大侧视图；图5相对于图4旋转90°的视图；图6具有通过偏心轮的进给装置的滚轧辊的调整的示意图；图7不同于图4的通过另一装置旋加滚轧力的实施例；图8按照图7的原理的说明。
图1中总体示出一用于型材和圆管的弯曲机，其包括一弯曲头1，其固定连接于一桥形架2上，该桥形架上固定一排彼此间隔开设置的导轨6。其中在桥形架2的后部设置一芯杆站3用以支持一芯杆21，并且还具有一推进滑板4，借其将待弯曲的型材5推进弯曲头1中。
在这方面对于一型材的推进具有两种可能性，或者是在弯曲头中旋转驱动一对或多对辊子，从而其通过其旋转运动沿纵向方向输送型材，或者是在另一实施形式中这些辊子对不可旋转地驱动而只将待弯曲的型材通过推进滑板4推过弯曲头1。
图1中还示出，弯曲头1由一罩7护盖结合图2可看出弯曲头1的其他的细节。
在基板8设置一垂直的条板9，其上为一坐标平板10设置一沿Z方向的第一移动驱动。
在这里通过坐标平板10的驱动装置16实现该移动驱动。
在该坐标平板10上设置另一沿Y方向可驱动的坐标平板11，其中该驱动由驱动装置26来实现。后者固定在坐标平板10上。因此两坐标平板10、11相互预定在一直角Y-Z坐标系内。这又相对于待变形的形材5的推进方向X成直角定位，从而对于本发明的装置的参考面共同形成一直角X-Y-Z坐标系。
在坐标平板11上现在与其平行地支承一转盘12而可旋转，其通过一传动带由一驱动装置13旋转驱动，该驱动装置13固定在坐标平板11上，一支架15连接于转盘12上，在支架15上固定一弯曲辊14。
由图3和4可得知弯曲头1的其他的细节。
由图4中可看到，芯杆21穿过待弯曲的型材并且在弯曲区域内在型材5的内腔中设置一芯轴工具22，其通过芯杆站的推动总是保持在弯曲区域内。
弯曲装置主要包括一在推进滑板侧的托辊对18、一沿弯曲方向在其前面设置的滚轧辊对17和至少一个在其前面设置的弯曲辊14。
应该指出，辊子对17、18是成对设置的，但也可以分别设置成两对或多对，从而它们可在圆周上绕待弯曲的型材5成星状设置。为简化起见，在以下的描述中只从位于一个平面的辊子对17、18出发，尽管可以在不同的平面内设置多个这样的辊子对。
此外这同样也适用于弯曲辊14，其只作为单弯曲辊设置，在本发明的另一构造中可以规定，为所示的弯曲辊14在对面配置另一弯曲辊或甚至于还要多的在待弯曲的型材5的圆周上分布的弯曲辊。
在图4中重要的是，现在可以为滚轧辊对17，但在所示的实施例中也为托辊对18配置作用到待弯曲的型材5上的相应的进给力。本发明在其最简单的实施例中规定，只为滚轧辊对17通过一相应的进给驱动装置19配置一相应的进给力。
在一扩大的实施形式中，如图4中所示，还另外为托辊对18通过另一进给驱动装置20配置一相应的进给力。
这是这样实现的，即，在垂直的条板9上通过一在工作状态下固定的移动导轨32安装一托架27。因此可以使托架27通过移动导轨32进给，以调整辊子对17、18与型材5之间的间距。然后将其固定。现在在托架27上设置进给驱动装置19、20，参见图3，其作用到配置的杠杆33、36的各自相应的可自由转动的末端上。该特别的杠杆原理借助图6还要更详细地说明。
总之重要的是，各个进给驱动装置19、20作用到各一个杠杆33、36的自由端上的相应的力作用点34、35上并且杠杆分别以转轴37、48各支承一个辊子17、18。
然后按照图6，各个杠杆33、36用一偏心轮轴承40支承在托架27的壁上，同时各个枢轴承37、38分别安装在杠杆33、36的可自由转动的端部上。
因此通过按图6的进给驱动装置施加一沿箭头方向47的转动运动，因此杠杆在其轴承40中转动并且由于转轴37、48的偏心支承辊子17、18沿箭头方向49向型材的方向进给和退出。
由图4还可看出，为Z方向配置的坐标平板10在一直线导轨24中可移动地支承在条板9上，驱动装置16用于该移动。
驱动装置16包括一小齿轮，其与一相应的齿条相啮合，齿条是直线导轨24的部件。
在这里通过一沿水平方向定位的导轨实现坐标平板11的沿Y方向的移动导向，该导轨基本上包括间隔开平行并列设置的多个导辊，它们在相互对置的和在双方相互间隔开设置的各导轨50的相应的导向面上滚动。
其中驱动装置26通过小齿轮和齿条作用到坐标平板11上。
导辊25固定在坐标平板10上，导轨50固定在坐标平板11上。
在坐标平板11上现在还固定转盘12的旋转驱动装置13。其枢轴承因此安装于坐标平板11中，并且待弯曲的型材穿过转盘12，其中弯曲辊14至少从一侧作用到待弯曲的型材上，该弯曲辊14支承于一支架15中而可旋转。
支架15牢固固定在转盘12上。此外托架27还示出一沿X方向的进给驱动装置。这里，首先托架27通过连接凸缘28固定连接于条板9上。
沿待弯曲的型材的纵向方向设置两个相互平行的并在双方相互间隔开设置的托架27(图4中只示出一个)，其在下面由一共同的底板29相互连接。现在在该底板29中嵌入一导向滑板30，为其配置一自已的进给驱动装置31。
导向滑板30支承上滚轧辊和上托辊17、18。因此使它们可以沿X方向(待弯曲的型材的纵向方向)相对于弯曲辊14进给。
因此在图4和5的图示中，具有相对于主动的上辊17、18不可调的被动的下辊17、18，其中上辊17、18设计为不仅沿其向型材的进给运动而且沿型材的纵轴线的方向是可调的。
但下辊17、18在本发明的一进一步构成中也可以同样设计为沿型材的纵向方向是可调的，由此总是给出这些辊子对17、18的对置的和沿垂直方向相互对准的配对。
用于在滚轧辊对上产生滚轧力或用于在托辊对上产生支承力的调整原理，已在图6中利用在那里描述的偏心轮39就说明了。
在偏心轮39在其偏心轮轴承40中可旋转地固定在导向支架30上的同时，将配置的进给驱动装置19、20可旋转地固定在相互平行设置的各托架27上。这由图4中的小转点筒化地表示。
托辊和滚轧辊17、18分别支承于一轴承轴38中，后者可旋转地支承在相应的杠杆33、36上，在按图7的不同于图4和5的实施例中采用另一进给原理。
在这里设置一“被动的”下托架41用以支承下辊17、18并且在其对面设置一主动驱动的托架42。该托架42通过一活塞-缸装置以缸43在一移动导轨32中可移动地支承在条板9上，其中缸43的活塞杆通过一板46作用在一支座44上，其上安装辊子17、18的转轴37、38。
该进给原理简化示于图8中。可以看出，转轴48牢固固定在支座44的一端上，而支座的另一端构成沿箭头方向47是可转动的。
因此转轴48固定连接于托架上。支座44因此构成为绕该轴48是可转动的。
由此在支座的可自由转动的端部安装滚轧辊对17的转轴37，因此由于进给装置(缸43和支承45)的力作用可使上滚轧辊17沿箭头47的方向以大的力向待弯曲的型材进给。
也就是说，不仅通过按图6的装置而且通过按图8的装置，由于作用的较大的杠杆力可以由上滚轧辊17在待弯曲的型材上施加特别大的滚轧力。
还应该指出，总是绕滚轧辊进行弯曲，这按照弯曲方向可以绕上滚轧辊或下滚轧辊17或也可绕在侧面与其成角度设置的滚轧辊来实现，后者未用图示出。
这样，通过所述的进给驱动装置也将相应的支承力施加在托辊对18上，此时条件是，芯轴工具22也位于在托辊对18的下面和以内的区域内，以便在这里通过型材从内部也能实现一相应的支承。
附图标记清单1弯曲头26驱动装置(Y)2桥形架27托架3芯杆站28连接凸缘4推进滑板 29底板5型材 30导向滑板6导轨 31进给驱动装置7保护罩32移动导轨8基板 33杠杆9条板 34力作用点10坐标平板(Z方向) 35力作用点11坐标平板(Y方向) 36杠杆12转盘 37转轴13驱动装置 38轴承轴14弯曲辊 39偏心轮15支架(14用) 40偏心轮轴承16驱动装置(10用) 41托架17滚轧辊对 42托架18托辊对 43缸19进给驱动装置 44支座20进给驱动装置 45支承21芯杆 46板22芯轴工具 47箭头方向23传动带 48转轴24直线导轨 49箭头方向25导辊 50导轨
权利要求
1.弯曲机，包括用于待弯曲的型材和圆管的容纳、输送及弯曲的装置，其特征在于，弯曲机的弯曲头(1)主要包括接连设置的至少一个托辊对(18)、至少一个与其相接的滚轧辊对(17)和至少一个与其相接的弯曲辊(14)，其中弯曲辊(14)固定安装在一转盘(12)上，转盘的转心平行于待弯曲的型材(5)的纵轴线定位，并且转盘(12)本身是一至少沿两个相互垂直的方向可移动的坐标工作台的部件，它可按照型材(5)的弯曲要求移动。
2.按照权利要求1所述的弯曲机，其特征在于，转盘(12)借助于一驱动装置(13)可无止挡地沿圆旋转。
3.按照权利要求1或2所述的弯曲机，其特征在于，坐标工作台包括两个成垂直角度在一平面内可相对移动的坐标平板(10、11)。
4.按照权利要求1、2或3所述的弯曲机，其特征在于，坐标平板(10、11)可借助于移动驱动装置(16、26)移动。
5.按照权利要求1至4之一项所述的弯曲机，其特征在于，滚轧辊对(17)和/或托辊对(18)借助于进给驱动装置(19、20)可向型材(5)的方向进给或退出。
6.按照权利要求1至5之一项所述的弯曲机，其特征在于，滚轧辊对(17)和/或托辊对(18)可向弯曲辊(14)的方向进给或退出。
7.按照权利要求1至6之一项所述的弯曲机，其特征在于，只有滚轧辊对(17)的上辊或下辊和/或托辊对(18)可向弯曲辊(14)的方向进给或退出。
8.按照权利要求1至7之一项所述的弯曲机，其特征在于，滚轧辊对和/或托辊对(17、18)的进给或退出通过一托架(27)的一移动导轨(32)借助于进给驱动装置(19、20)来实现，所述驱动装置作用到所配置的杠杆(33、36)的各相应的可自由转动的端部上。
9.按照权利要求1至8之一项所述的弯曲机，其特征在于，各个杠杆(33、36)用一偏心轮轴承(40)支承在托架(27)的壁上，同时各个枢轴承(37、48)分别安装在杠杆(33、36)的可自由转动的端部上。
10.按照权利要求1至9之一项所述的弯曲机，其特征在于，辊子对(17、18)的进给通过一用于支承下辊(17、18)的被动的下托架(41)和在对面一主动驱动的下托架(42)来实现。
11.按照权利要求10所述的弯曲机，其特征在于，用于支承下辊(17、18)的下托架(41)也是主动驱动的。
12.按照权利要求10或11之一项所述的弯曲机，其特征在于，托架(42)通过一活塞-缸装置以缸(43)在一移动导轨(32)中可移动地支承在条板(9)上，其中，缸(43)的活塞杆通过一板(46)作用在一支座(44)上，此支座上安装辊子(17、18)的转轴(37、38)。
13.按照权利要求10至12之一项所述的弯曲机，其特征在于，转轴(48)牢固固定在支座(44)的一端上，而支座(44)的另一端沿箭头方向(47)是可转动的。
14.按照权利要求1至13之一项所述的弯曲机，其特征在于，一对或多对辊子在弯曲头(1)中是旋转驱动的，从而它们通过其旋转运动沿纵向方向输送型材(5)。
15.按照权利要求1至14之一项所述的弯曲机，其特征在于，待弯曲的型材(5)通过一推进滑板(4)推过弯曲头(1)。
16.按照权利要求1至15之一项所述的弯曲机，其特征在于，在桥形架(2)的后部设置一芯杆站(3)，用以支持一芯杆(21)。
17.按照权利要求1至16之一项所述的弯曲机，其特征在于，芯杆(21)穿过待弯曲的型材(5)，并且在弯曲区域内在型材(5)的内腔中设置一芯轴工具(22)，其通过芯杆站的推动总是保持在弯曲区域内。
18.按照权利要求1至17之一项所述的弯曲机，其特征在于，通过滚轧辊(17)在型材的外面在外弯曲区域引起一流变过程。
19.按照权利要求1至18之一项所述的弯曲机，其特征在于，由流变过程降低型材的阻力矩，因此对于弯曲过程只还需要大大降低了的弯曲力。
20.按照权利要求1至19之一项所述的弯曲机，其特征在于，在唯一一次的通行中完成待弯曲的型材的弯曲过程。
21.按照权利要求1至20之一项所述的弯曲机，其特征在于，通过滚轧和由此引起的流变过程，断面尺寸或直径与待弯曲的型材的内半径之比例从1.5比1至1比1是可能的。
22.按照权利要求1至21之一项所述的弯曲机，其特征在于，待弯曲的型材的弯曲过程由弯曲辊(14)和滚轧辊(17)的同步运转而确定。
全文摘要
本发明涉及一种型材滚轧弯曲机，包括用于待弯曲的型材和圆管的容纳、输送及弯曲的装置。型材滚轧弯曲机的弯曲头(1)主要包括接连设置的一托辊对(18)、一与其相接的滚轧辊对(17)和至少一个与其相接的弯曲辊(14)，其中弯曲辊固定安装在一转盘(12)上，转盘的转心平行于待弯曲的型材(5)的纵轴线定位。转盘本身是一至少沿两个相互垂直的方向可移动的坐标工作台的部件，后者可按照型材的弯曲要求移动。
文档编号B21D9/10GK1649683SQ03809544
公开日2005年8月3日 申请日期2003年3月24日 优先权日2002年3月28日
发明者瓦尔特·E·施佩特 申请人:帕利玛·W·卢德维希公司