AT501151B1 - Verfahren zur ansteuerung von biegemaschinen - Google Patents

Description

2 AT 501 151 B1

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung von Biegemaschinen zum Biegen von stabförmigen Werkstücken in zumindest einer Richtung um vorgegebene Biegewinkel an bestimmten Vorschubpositionen des stabförmigen Werkstücks, wobei der Biegemaschine zumindest eine Abfolge von Biegewinkel an den jeweiligen Vorschubpositionen bereitgestellt wird, 5 und die Abfolge der Biegewinkel an den jeweiligen Vorschubpositionen anhand einer vorgegebenen Biegekurve festgelegt wird, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Biegemaschinen bestehen in der Regel aus einem drehbar gelagerten Biegeteller mit einem zentral angeordneten Biegedom und einem exzentrisch angeordneten Biegekörper. Bei einer io Drehbewegung des Biegetellers bewegt sich somit der Biegedorn um seine eigene Achse, und der Biegekörper um den Biegedorn. Wird mithilfe einer Vorschubeinrichtung ein stabförmiges Werkstück parallel zum Biegeteller zwischen Biegedorn und Biegekörper eingeführt und der Biegeteller verdreht, so wird das Werkstück zwischen dem Biegekörper und dem Biegedorn eingeklemmt und in weiterer Folge verbogen. 15 Für die Erstellung einer definierten Biegung sind zumindest zwei Biegeparameter notwendig, die der Biegemaschine als Steuerungsparameter zu übergeben sind, nämlich der Biegewinkel und die Vorschubposition des Werkstücks, an der die Biegung um diesen Biegewinkel stattfinden soll. Eine Abfolge dieser Wertepaare definiert in weiterer Folge mehrere Biegungen des 20 Werkstückes an verschiedenen Positionen und legt somit die Biegeform des stabförmigen Werkstückes fest. Dabei ist zu berücksichtigen, dass in der praktischen Umsetzung einer bestimmten Biegeform nicht beliebig kleine Biegewinkel und Vorschubpositionen realisierbar sind. Hinsichtlich der Biegewinkel muss nämlich ein durch die elastischen Eigenschaften des Werkstückes vorgegebener, minimaler Wert überschritten werden, da sich bei geringeren Biegewin-25 kein keine plastische Verformung des Werkstückes einstellen würde, sondern lediglich eine elastische Verformung. Der kleinstmögliche Vorschub ist wiederum durch die Genauigkeit der Vorschubeinrichtung sowie durch die Ausführung von Biegedorn und Biegekörper beschränkt. Handelt es sich bei den stabförmigen Werkstücken überdies um vergleichsweise kurze Objekte, etwa im Bereich von 1 bis 2 m, so ist die Anzahl der Wertepaare von Vorschubposition und 30 Biegewinkel, die an die Biegemaschine als Steuerungsparameter zu übergeben sind, entsprechend gering.

Somit ist es auch üblich, die Bereitstellung dieser Steuerungsparameter an die Biegemaschine manuell vorzunehmen, d.h., dass die Bedienperson die Vorschubpositionen und die entspre-35 chenden Biegewinkel an der Biegemaschine händisch eingibt, etwa durch Programmierung einer Steuerungseinheit der Biegemaschine. Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit, eine Biegeform aus einer Anzahl vorgegebener Standardformen auszuwählen. Diese Standardformen sind in speziellen DIN-Normen festgelegt. Beide Vorgangsweisen beschränken die Möglichkeiten der zu verwirklichenden Biegeformen und somit den Anwendungsbereich gattungs-40 gemäßer Biegemaschinen.

Aufgrund der Beschränkung der Anzahl der der Biegemaschine bereitzustellenden Steuerungsparameter ergibt sich aber noch ein weiteres Problem. So ist es in herkömmlicher Weise nicht möglich, beliebige, vorgegebene Biegekurven in Biegeformen stabförmiger Werkstücke umzu-45 setzen. Analytische Biegekurven, also Biegekurven, die sich durch eine geschlossene mathematische Gleichung beschreiben lassen, oder nicht-analytische Biegekurven, also Biegekurven, die lediglich numerisch, etwa über Näherungsverfahren, beschreibbar sind, müssten hierzu nämlich erst in zur Ansteuerung von Biegemaschinen geeignete Steuerungsparameter wie eine Abfolge von Vorschubpositionen und Biegewinkel umgewandelt werden. 50

Ein Anwendungsgebiet, bei dem diese Nachteile besonders evident werden, ist die Herstellung von Bewehrungsrundstählen. Als Bewehrung wird im Bauwesen die Verstärkung eines Baustoffes bezeichnet. Dabei wird der Bewehrungsstahl in Schalungen in Beton einbetoniert. Zur Planung von Biegeformen für Bewehrungsstähle für Stahlbetonelemente existieren im Bauwesen 55 bereits Rechenprogramme, z.B. spezielle CAD-Programme, die etwa für einen architektonisch 3 AT 501 151 B1 geforderten Betonkörper Biegekurven für eine Schar geeigneter Bewehrungsstähle errechnen. Die Umsetzung dieser Biegekurven in Biegeformen für Bewehrungsstähle ist aber gemäß dem Stand der Technik aufgrund der oben erwähnten Beschränkung der Anzahl der der Biegemaschine bereitzustellenden Steuerungsparameter sowie der manuellen Programmierung von s Biegemaschinen begrenzt.

Es ist daher das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Ansteuerung von Biegemaschinen zum Biegen von stabförmigen Werkstücken bereitzustellen, das diese Nachteile vermeidet. Insbesondere soll es dieses Verfahren ermöglichen, beliebige zwei- oder dreidimensionale Biegekur-io ven in geeignete Steuerungsparameter für Biegemaschinen umzusetzen, wodurch auch eine automatisierte Ansteuerung der Biegemaschine möglich werden soll.

Dieses Ziel wird durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht. Anspruch 1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Ansteuerung von Biegemaschinen zum Biegen von stabförmigen Werkstücken in 15 zumindest einer Richtung um Biegewinkel an Vorschubpositionen des stabförmigen Werkstücks, wobei der Biegemaschine zumindest eine Abfolge von Biegewinkel an den jeweiligen Vorschubpositionen bereitgestellt wird, und die Abfolge der Biegewinkel an den jeweiligen Vorschubpositionen anhand einer vorgegebenen Biegekurve festgelegt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Biegekurve in zumindest einem Abschnitt durch einen Sehnenzug 20 zwischen jenen Punkten der Biegekurve ersetzt wird, die notwendig sind, damit der Winkel zwischen der gedachten Verlängerung einer Sehne und der darauf folgenden Sehne einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet, wobei beginnend vom Anfangspunkt der Biegekurve die Abfolge dieser Winkel an den jeweiligen Punkten die Abfolge der Biegewinkel darstellt und die jeweilige Summe der Sehnenlängen vom Anfangspunkt bis zum jeweiligen Punkt die 25 Vorschubposition darstellt. Die erfindungsgemäßen Merkmale erlauben somit eine gezielte Reduktion der die Biegekurven repräsentierenden Punkte, und somit die Generierung von einigen wenigen Steuerungsparametern zur Ansteuerung der Biegemaschine, wobei die so erzeugte Biegeform des Werkstückes die vorgegebene Biegekurve dennoch gut annähert. 30 Geht man etwa von einer von einem CAD-Programm errechneten Biegekurve aus, so umfasst die graphische Darstellung dieser Biegekurve eine hohe Anzahl an aufeinander folgenden Punkten mit 2- oder 3-dimensionalen Koordinaten. Bei stetigen Biegekurven unterscheiden sich jeweils zwei aufeinander folgende Punkte in ihren Koordinaten kaum, sodass durchaus Punkte ausgelassen und die beiden jeweils benachbarten Punkte durch ein lineares Streckenstück 35 verbunden werden können, ohne den optisch stetigen, glatten Kurvenverlauf zu beeinträchtigen. Werden immer mehr Punkte ausgelassen und die jeweils benachbarten Punkte durch ein lineares Streckenstück verbunden, so ergibt sich schließlich ein Sehnenzug, bei dem aufeinander folgende Punkte durch Sehnen miteinander verbunden sind. Zwei aufeinander folgende Sehnen schließen jeweils einen Winkel ein, wobei der Winkel entweder zwischen den beiden 40 Sehnen gemessen werden kann und in diesem Fall zumeist stumpfe Winkel ergibt, oder zwischen der gedachten Verlängerung einer Sehne zur darauf folgenden Sehne gemessen werden kann und in diesem Fall als Ergänzungswinkel auf 180° zum vorher erwähnten, zumeist stumpfen Winkel zumeist spitze Winkel ergibt. Im folgenden ist unter der Bezeichnung Winkel zwischen zwei aufeinander folgenden Sehnen und der synonym verwendeten Bezeichnung Seh-45 nenwinkel stets der Winkel zwischen der gedachten Verlängerung einer Sehne zur darauf folgenden Sehne gemeint.

Die Größe dieses Winkels entscheidet, wie gut der ursprüngliche Kurvenverlauf angenähert wird, und ob die entsprechende Änderung des Kurvenverlaufes optisch noch als glatt empfun-50 den wird. Hinsichtlich einer effektiven Datenreduktion wird man nun einerseits bestrebt sein, möglichst viele Punkte auszulassen , im Interesse einer möglichst guten Approximation des ursprünglichen Kurvenverlaufes wird man aber andererseits bestrebt sein, möglichst viele Punkte beizubehalten, damit der Winkel zwischen zwei aufeinander folgende Sehnen nicht zu groß wird. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht daher einerseits vor, dass der Winkel zwischen 55 der gedachten Verlängerung einer Sehne und der darauf folgenden Sehne einen vorgegebenen 4 AT 501 151 B1

Grenzwert nicht überschreitet. Je kleiner dieser Grenzwert gewählt wird, desto besser wird der ursprüngliche Kurvenverlauf angenähert. Andererseits ist aber erfindungsgemäß auch vorgesehen, dass jene Punkte der Biegekurve ausgewählt werden, die notwendig sind, damit der Winkel zwischen der gedachten Verlängerung einer Sehne und der darauf folgenden Sehne einen 5 vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet. Diese Punktemenge schließt jene Punkte aus, an denen der entsprechende Sehnenwinkel zwar den vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, der aber auch ausgelassen werden kann, ohne dass die neue, zwischen den benachbarten Punkten gezogene Sehne mit den beiderseits angrenzenden Sehnen jeweils einen Winkel einschließt, der den vorgegebenen Grenzwert überschreitet. 10

Die Ermittlung dieser Punkte im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mithilfe unterschiedlicher numerischer Verfahren vorgenommen werden und wird mithilfe geeigneter Rechenprogramme erfolgen, wobei nicht nur die hierfür erforderliche Anwendung bekannter numerischer Methoden, sondern auch die programmtechnische Umsetzung im Bereich des 15 fachmännischen Könnens liegen. Nach Abschluss der Ermittlung dieser Punkte werden erfindungsgemäß die den jeweiligen Punkten entsprechenden Vorschubpositionen über die jeweilige kumulative Sehnenlänge festgelegt, sowie die entsprechenden Sehnenwinkel als Biegewinkel herangezogen. Die Ansteuerung der Biegemaschine kann nun anhand der so ermittelten Wertepaare aus Vorschubposition und Biegewinkel manuell erfolgen, oder bevorzugt für eine 20 automatisierte Ansteuerung der Biegemaschine verwendet werden.

Die Wahl des Grenzwertes entscheidet darüber, wie gut der ursprüngliche Kurvenverlauf angenähert wird. Je kleiner er gewählt wird, desto besser ist diese Annäherung, wobei für die Güte der Annäherung unterschiedliche Kriterien angewendet werden können. Gemäß Anspruch 2 ist 25 vorgesehen, dass die Wahl des Grenzwertes einen optisch stetigen Krümmungsverlauf des stabförmigen Werkstückes ergibt. Insbesondere erweist sich hierfür gemäß Anspruch 3 ein Wert, von 5° als geeignet.

Wie bereits erwähnt wurde, kann die Übergabe der mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens 30 ermittelten Wertepaare aus Vorschubposition und Biegewinkel an die Biegemaschine automatisiert erfolgen. Hierbei erweisen sich die Maßnahmen gemäß Anspruch 4 als vorteilhaft, denen zu Folge der Winkel zwischen einer ersten Sehne und einer darauf folgenden, zweiten Sehne von der zweiten Sehne zur gedachten Verlängerung der ersten Sehne gemessen wird, wobei bei einer Messrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn der Winkel als positiver Winkel und bei 35 einer Messrichtung im Uhrzeigersinn der Winkel als negativer Winkel gewertet wird. Diese Festlegung der Biegewinkel entspricht nämlich jenem Format, das üblicherweise von der Biegemaschine benötigt wird. Damit wird eine automatisierte Ansteuerung der Biegemaschine durch die erfindungsgemäß ermittelten Steuerungsparameter erleichtert. 40 Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch für die Herstellung dreidimensionaler Biegeformen. Hierzu werden die Merkmale von Anspruch 5 vorgeschlagen. Anspruch 5 sieht vor, dass in jenen Fällen, wo eine Abfolge einer ersten Sehne, einer zweiten Sehne und einer dritten Sehne dreier aufeinander folgender Sehnen nicht in derselben Ebene liegen, die dritte Sehne längen- und winkeltreu um eine Rotationsachse, die durch die zweite Sehne gebildet wird, in die 45 durch die ersten beiden Sehnen aufgespannte Ebene rotiert wird, und der sich so in der durch die ersten beiden Sehnen aufgespannten Ebene ergebende Winkel zwischen der zweiten Sehne und der dritten Sehne als Biegewinkel an der dem Schnittpunkt zwischen der zweiten Sehne und der dritten Sehne entsprechenden Vorschubposition der Biegemaschine bereitgestellt wird. Wie bereits erwähnt wurde, bestehen Biegemaschinen in der Regel aus einem drehbar gelager-5o ten Biegeteller mit einem zentral angeordneten Biegedorn und einem exzentrisch angeordneten Biegekörper. Wird daher ein stabförmiges Werkstück parallel zum Biegeteller zwischen Biegedorn und Biegekörper eingeführt, so kann zunächst nur eine Biegeform in zwei Dimensionen erzeugt werden. Es ist daher notwendig, eine vorgegebene, dreidimensionale Biegekurve in eine einzige Ebene abzuwickeln , was mithilfe der Merkmale von Anspruch 5 erreicht wird. Die 55 Wiederherstellung eines der ursprünglichen Biegekurve entsprechenden, dreidimensionalen 5 AT 501 151 B1

Verlaufes kann etwa über Ausnutzung der elastischen Eigenschaften des Werkstückes im Zuge dessen Einbaus in die Betonschalung erfolgen.

Alternativ dazu kann die Wiederherstellung eines der ursprünglichen Biegekurve entsprechen-5 den, dreidimensionalen Verlaufes aber gemäß Anspruch 6 auch erfolgen, indem der Rotationswinkel, um den die dritte Sehne längen- und winkeltreu um die Rotationsachse, die durch die zweite Sehne gebildet wird, in die durch die ersten beiden Sehnen aufgespannte Ebene rotiert wird, gemeinsam mit dem Biegewinkel und der entsprechenden Vorschubposition der Biegemaschine bereitgestellt wird, und eine Rotation des stabförmigen Werkstückes um dessen io Längsachse um einen Winkel erfolgt, der dem Betrag nach dem Rotationswinkel entspricht. Auf diese Weise wird der ursprüngliche, dreidimensionale Verlauf der Biegekurve über Ausnutzung plastischer Verformung des Werkstücks wiederhergestellt.

Anspruch 7 sieht eine vorteilhafte Festlegung der Vorschubgeschwindigkeit vor, indem die 15 Vorschubgeschwindigkeit von einer Vorschubposition zur darauf folgenden Vorschubposition direkt proportional zur dazwischen liegenden Sehnenlänge gewählt wird. In Bereichen größerer Krümmung der Biegekurve wird es nämlich vorteilhaft sein, eine geringere Vorschubgeschwindigkeit zu wählen, während in Bereichen geringerer oder fehlender Krümmung größere Vorschubgeschwindigkeiten realisiert werden können. 20

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich einerseits auf analytische Biegekurven anwenden, die durch einen geschlossenen mathematischen Ausdruck darstellbar sind. Hierbei wird in üblicher Weise im Zuge einer graphischen Darstellung, etwa mithilfe von Zeichenprogrammen wie CAD-Programmen, eine Abfolge eng beieinander liegender Punkte erzeugt, die optisch als 25 kontinuierliche Kurve erscheint. Oft liefern Zeichenprogramme wie etwa CAD-Programme aber nicht-analytische Biegekurven, die Ergebnis numerischer Verfahren sind. Auch auf solche Biegekurven lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren anwenden. Anspruch 8 sieht daher vor, dass die Biegekurve durch eine endliche Menge diskreter Punkte dargestellt wird, die aus einem Zeichenprogramm übernommen wird. Es ist aber auch möglich, dass die Biegekurve 30 lediglich als graphische Darstellung auf Papier vorliegt. Für diese Fälle ist gemäß Anspruch 9 vorgesehen, dass die Biegekurve durch eine endliche Menge diskreter Punkte dargestellt wird, die durch Einscannen einer graphischen Darstellung einer Kurve gewonnen wird. Auch durch das Einscannen der Biegekurve kann eine diskrete Punktmenge gewonnen werden, auf die sich das erfindungsgemäße Verfahren in weiterer Folge anwenden lässt. 35

Anspruch 10 sieht schließlich eine konkrete Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, bei der es sich bei den stabförmigen Werkstücken um Bewehrungsrundstähle handelt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei 40 zeigen die

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Biegemaschine mit Vorschubeinrichtung, Führungseinrichtung, Biegeteller, Biegedorn und Biegekörper,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Biegemaschine gemäß Fig. 1, bei der zusätzlich 45 eine Drehung des Werkstückes zur Realisierung dreidimensionaler Biegeformen erfolgt,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Biegekurve, der ein Sehnenzug mit einem vorgegebenen, maximalen Sehnenwinkel eingeschrieben wurde,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Biegekurve, der ein Sehnenzug mit einem vorgegebenen, maximalen Sehnenwinkel eingeschrieben wurde, der geringer ist als jener von Fig. 3, so und

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Illustration der Wirkung einer Verwendung eines Bie-gedorns mit größerem Durchmesser.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Biegemaschine mit Vorschubeinrichtung 1, 55 Führungseinrichtung 2 und einem Biegeteller 3. Der Biegeteller 3 weist in der Regel einen 6 AT 501 151 B1 zentral angeordneten Biegedorn 4 und einem exzentrisch angeordneten Biegekörper 5 auf. Bei einer Drehbewegung des Biegetellers 3 bewegt sich somit der Biegedorn 4 um seine eigene Achse, und der Biegekörper 5 um den Biegedorn 4. Die Fig. 1 zeigt eine abgewandelte Version eines Biegetellers 3, bei der sowohl der Biegedorn 4 als auch der Biegekörper 5 exzentrisch 5 angeordnet sind. Wird mithilfe der Vorschubeinrichtung 1 ein stabförmiges Werkstück 6 parallel zum Biegeteller 3 zwischen Biegedorn 4 und Biegekörper 5 eingeführt und der Biegeteller 3 verdreht, so wird das Werkstück 6 zwischen dem Biegekörper 5 und dem Biegedorn 4 eingeklemmt und in weiterer Folge je nach Rotationsrichtung des Biegetellers 3 in die Biegerichtungen b verbogen. 10

Wird das stabförmige Werkstück 6 parallel zur Ebene des Biegetellers 3 in einem ausschließlich linearen Vorschub zwischen Biegedorn 4 und Biegekörper 6 bewegt, so können lediglich Biegungen in einer Ebene vorgenommen werden. Die Vorschubrichtung r wird dabei durch geeignete Rotation der Rollen der Vorschubeinrichtung 1 sichergestellt. Die Führungseinrichtung 2 15 besteht etwa aus Führungsrollen, die das zu bearbeitende Ende des Werkstückes 6 dem Biegeteller 3 zuführen.

Falls auch dreidimensionale Biegungen des Werkstückes 6 vorgenommen werden sollen, besteht etwa die Möglichkeit, das stabförmige Werkstück 6 um dessen Längsachse zu rotieren, 20 wie in der Fig. 2 dargestellt ist. Der entsprechende Rotationswinkel Yi wird dabei aus der vorgegebenen Biegekurve abgeleitet, wie noch näher ausgeführt werden wird.

Bei dem stabförmigen Werkstück 6 handelt es sich etwa um Rundstahl zur Bewehrung von Betonelementen. Stahl ist ein elastisches Material und besitzt eine gute Umformbarkeit über 25 Ausnutzung dessen plastischer Eigenschaften. Das elastische bzw. plastische Verhalten des Stahls während des Biegevorganges ist dabei insbesondere von der Materialhärte, dessen Fließverhalten sowie dessen Zähigkeit abhängig. Ein Stahlstab wird sich dabei elastisch verhalten, wenn die Verformung innerhalb eines Ausmaßes erfolgt, bei der er nach der Entlastung wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Bei einem Rundstahl mit einem Durchmesser 30 von 10 mm ist das etwa bei Krümmungsradien über 5 m der Fall. Wird er unter größerer Belastung so weit gebogen, dass der Krümmungsradius geringer als 5 m beträgt, kehrt er nicht mehr in seine ursprüngliche Form zurück und ist plastisch verformt.

Wie bereits erwähnt wurde, sind für die Erstellung einer definierten Biegung zumindest zwei 35 Biegeparameter notwendig, die der Biegemaschine als Steuerungsparameter zu übergeben sind, nämlich der Biegewinkel q und die Vorschubposition pj des Werkstücks 6, an der die Biegung um diesen Biegewinkel q stattfinden soll. Eine Abfolge dieser Wertepaare (αι,ρι) definiert in weiterer Folge mehrere Biegungen des Werkstückes 6 an verschiedenen Positionen pj und legt somit die Biegeform des stabförmigen Werkstückes 6 fest. Wie außerdem ausgeführt 40 wurde, sind in der praktischen Umsetzung einer bestimmten Biegeform nicht beliebig kleine Biegewinkel q und Vorschubpositionen pj realisierbar. Die Anzahl der Wertepaare (ai,Pi) von Vorschubposition p und Biegewinkel q, die an die Biegemaschine als Steuerungsparameter zu übergeben sind, ist daher entsprechend gering. 45 Andererseits umfassen aber analytische wie nicht-analytische Biegekurven, die entweder als graphische Darstellung auf Papier vorliegen, oder das Ergebnis von rechnergestützten Programmen wie etwa CAD-Programmen sind, eine große Menge an Daten, die im wesentlichen die Koordinaten der Punkte der Biegekurve beinhalten. Diese Daten stellen eine Abfolge eng beieinander liegender Punkte dar, die optisch als kontinuierliche Kurve erscheint. Beliebige, so zumeist nicht-analytische Biegekurven werden in der Datentechnik dabei oft auch als Splines bezeichnet. Diese Biegekurven sind mathematisch gesehen zwar eine endliche, aber dennoch große Menge diskreter Punkte, die somit entweder direkt aus einem Zeichenprogramm übernommen wird, oder durch Einscannen einer graphischen Darstellung auf Papier gewonnen wird. Diese zur Wiedergabe der Biegekurve verwendete, große Datenmenge, die im wesentli-55 chen aus einer großen Anzahl von die Biegekurve repräsentierenden Punkten gebildet wird, ist 7 AT 501 151 B1 nun zu reduzieren, um in weiterer Folge daraus einige wenige Steuerungsparameter zur Ansteuerung der Biegemaschine zu generieren, wobei die so erzeugte Biegeform des Werkstückes 6 die vorgegebene Biegekurve dennoch gut annähern sollte. 5 Geht man etwa von einer von einem CAD-Programm errechneten Biegekurve aus, so umfasst die graphische Darstellung dieser Biegekurve eine hohe Anzahl an aufeinander folgenden Punkten mit 2- oder 3-dimensionalen Koordinaten. Bei stetigen Biegekurven unterscheiden sich jeweils zwei aufeinander folgende Punkte in ihren Koordinaten aber kaum, sodass durchaus Punkte ausgelassen und die beiden jeweils benachbarten Punkte durch ein lineares Strecken-io stück verbunden werden können, ohne den optisch stetigen, glatten Kurvenverlauf zu beeinträchtigen. Werden immer mehr Punkte ausgelassen und die jeweils benachbarten Punkte durch ein lineares Streckenstück verbunden, so ergibt sich schließlich ein Sehnenzug, bei dem aufeinander folgende Punkte P| mit vergleichsweise großem Abstand durch Sehnen s, miteinander verbunden sind. Der Index i ist hierbei ein Zählindex, der die nun vergleichsweise nied-15 rige Anzahl an Punkten beginnend mit 1 bis zur Anzahl N der ausgewählten Punkte P, durchnummeriert.

Eine auf diese Art und Weise durch einen Sehnenzug approximierte Biegekurve ist etwa in der Fig. 3 dargestellt. Hierbei wird die strichliert eingezeichnete Biegekurve durch einen Sehnenzug 20 angenähert, der sich beginnend von einem Anfangspunkt PA der Biegekurve zwischen acht Punkten P1t P2, usw. bis P8 spannt, und die dazwischen liegenden Sehnen s^ s2, usw. bis s8 umfasst. Die Sehnen s1t s2, usw. bis s8 weisen jeweils eine Länge h, l2, usw. bis l8 auf, die im folgenden mit I, bezeichnet werden. Zwei aufeinander folgende Sehnen s, schließen jeweils einen Winkel o, ein, wobei die Größe dieses Winkels o, entscheidet, wie gut der ursprüngliche 25 Kurvenverlauf angenähert wird, und ob die entsprechende Änderung des Kurvenverlaufes optisch noch als glatt empfunden wird. Hinsichtlich einer effektiven Datenreduktion wird man nun einerseits bestrebt sein, möglichst viele Punkte auszulassen , im Interesse einer möglichst guten Approximation des ursprünglichen Kurvenverlaufes wird man aber andererseits bestrebt sein, möglichst viele Punkte beizubehalten, damit der Winkel zwischen zwei aufeinander 30 folgende Sehnen s, nicht zu groß wird. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht daher einerseits vor, dass der Winkel σ, zwischen der gedachten Verlängerung einer Sehne Sj' und der darauf folgenden Sehne si+1 einen vorgegebenen Grenzwert G nicht überschreitet. Je kleiner dieser Grenzwert G gewählt wird, desto besser wird der ursprüngliche Kurvenverlauf angenähert. In der Fig. 3 ist dieser Grenzwert G etwa vergleichsweise groß gewählt, etwa im Bereich von 20°, 35 sodass der eingeschriebene Sehnenzug, der der späteren Biegeform des Werkstücks 6 entspricht, keinen Eindruck einer glatten Kurve mehr erweckt.

Andererseits ist aber erfindungsgemäß auch vorgesehen, dass jene Punkte Pi der Biegekurve ausgewählt werden, die notwendig sind, damit der Winkel Oj zwischen der gedachten Verlänge-40 rung einer Sehne Sj’ und der darauf folgenden Sehne si+i einen vorgegebenen Grenzwert G nicht überschreitet. Diese Menge an Punkten Pj schließt jene Punkte Pj' aus, an denen der entsprechende Sehnenwinkel σ/ zwar den vorgegebenen Grenzwert G unterschreiten würde, die aber auch ausgelassen werden können, ohne dass die neue, zwischen den benachbarten Punkten Pm’ und Pi+1’ gezogene Sehne mit den beiderseits angrenzenden Sehnen Sj jeweils 45 einen Winkel σι einschließt, der den vorgegebenen Grenzwert G überschreitet. In der Fig. 3 ist beispielhaft einer dieser Punkte Pj' als P2' eingezeichnet und liegt zwischen den Punkten P2 und P3. Die zwischen den Punkten P2 und P2' sowie zwischen P2 und P3 gezogenen Sehnen würden zwar bei P2’ einen Winkel σ2' einschließen, der unter den Grenzwert G von Fig. 3 von etwa 20° fällt, er kann aber auch ausgelassen werden, da die zwischen den Punkten P2 und P3 ge-50 zogene Sehne s3 mit den beiderseits angrenzenden Sehnen s2 und s4 jeweils einen Sehnenwinkel o2 bzw. σ3 einschließt, der ebenfalls geringer als der Grenzwert G von etwa 20° ist.

Die Ermittlung dieser Punkte Pj im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mithilfe unterschiedlicher numerischer Verfahren vorgenommen werden und wird mithilfe geeigneter 55 Rechenprogramme erfolgen, wobei nicht nur die hierfür erforderliche Anwendung bekannter 8 AT 501 151 B1 numerischer Methoden, sondern auch die programmtechnische Umsetzung im Bereich des fachmännischen Könnens liegen.

Nach Abschluss der Ermittlung dieser Punkte Pj werden erfindungsgemäß die den jeweiligen 5 Punkten Pj entsprechenden Vorschubpositionen μ über die jeweilige kumulative Sehnenlänge lj festgelegt. Die dem Punkt P3 entsprechende Vorschubposition p3 würde sich somit in Bezug auf die Fig. 3 mit der Summe li+l2+l3 errechnen. Diese Summe ist jene Strecke, die die Biegemaschine das stabförmige Werkstück 6 entlang der Vorschubrichtung r zu transportieren hat, bis die Biegung um den Biegewinkel a3 gesetzt werden kann. Der Biegewinkel a3 entspricht dabei 10 dem Sehnenwinkel σ3. Die Ansteuerung der Biegemaschine kann nun anhand der so ermittelten Wertepaare aus Vorschubposition pj und Biegewinkel a, manuell erfolgen, oder bevorzugt für eine automatisierte Ansteuerung der Biegemaschine verwendet werden.

Die Wahl des Grenzwertes G entscheidet darüber, wie gut der ursprüngliche Kurvenverlauf 15 angenähert wird. Je kleiner er gewählt wird, desto besser ist diese Annäherung, wobei für die Güte der Annäherung unterschiedliche Kriterien angewendet werden können. Um einen optisch stetigen Krümmungsverlauf des stabförmigen Werkstückes 6 zu erzeugen, wird der Grenzwert G entsprechend klein gewählt werden müssen, wobei dabei auch die Gesamtlänge des Werkstückes 6 sowie dessen Materialeigenschaften zu berücksichtigen sind. Für Werkstücke 6 mit 20 einer Länge im Bereich von wenigen Metern hat sich etwa ein Wert von 5° als geeignet erwiesen. In der Fig. 4 ist etwa eine Biegekurve strichliert eingezeichnet, die mit einem Sehnenzug (der mitunter auch als Polylinie bezeichnet wird) angenähert wird, bei dem jeweils aufeinander folgende Sehnen s, einen Sehnenwinkel σ, von unter 5® einschließen. Die Fig. 4 zeigt aber auch, dass die Einhaltung des Grenzwertes G insbesondere in jenen Abschnitten der Biegekur-25 ve relevant ist, in der eine vergleichsweise starke Krümmung gegeben ist, was in der Fig. 4 in den linken Bereichen der Biegekurve der Fall ist.

Ein glatter Verlauf der Biegeform kann auch durch eine günstige Wahl des Durchmessers d des Biegedorns 4 erreicht werden, wie in der Fig. 5 illustriert wird. Die Gegenüberstellung der 30 beiden Abbildung in der Fig. 5 zeigt, dass je größer der Durchmesser d gewählt wird, desto glatter der Übergang an der Biegestelle ist, wobei freilich auf die minimal notwendige Krümmung entlang der Biegekurve abzustellen ist. Ein Knick in der Biegeform (siehe linke Abbildung in der Fig. 5), wie sie etwa durch einen Biegedorn 4 mit sehr kleinem Durchmesser d hervorgerufen wird, wird somit zu einem glatten Übergang (siehe rechte Abbildung in der Fig. 5). 35

Die Übergabe der mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelten Wertepaare aus Vorschubposition μ und Biegewinkel Oi an die Biegemaschine erfolgt bevorzugt automatisiert, d.h. direkt von jenem Rechenprogramm, das das erfindungsgemäße Verfahren implementiert, an die Biegemaschine. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Winkel Oj zwischen einer ersten Sehne 40 Sj und einer darauf folgenden, zweiten Sehne Sj+1 von der zweiten Sehne si+1 zur gedachten Verlängerung der ersten Sehne s,’ gemessen wird (siehe Fig. 3), wobei bei einer Messrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn der Winkel σ, als positiver Winkel und bei einer Messrichtung im Uhrzeigersinn der Winkel Oj als negativer Winkel gewertet wird. Diese Festlegung der Biegewinkel Oj entspricht nämlich jenem Format, das üblicherweise von der Biegemaschine benötigt 45 wird. Damit wird eine automatisierte Ansteuerung der Biegemaschine durch die erfindungsgemäß ermittelten Steuerungsparameter erleichtert.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch für die Herstellung dreidimensionaler Biegeformen. Mathematisch gesehen ergibt sich eine dreidimensionale Form eines eingeschriebenen 50 Sehnenzuges in jenen Abschnitten, wo eine Abfolge einer ersten Sehne Sj, einer zweiten Sehne si+1 und einer dritten Sehne sj+2 dreier aufeinander folgender Sehnen Sj, Sj+i und Sj+2 nicht in derselben Ebene liegen. In diesem Fall kann die dritte Sehne si+2 längen- und winkeltreu um eine Rotationsachse, die durch die zweite Sehne si+i gebildet wird, in die durch die ersten beiden Sehnen Sj und si+i aufgespannte Ebene rotiert und somit in diese Ebene abgewickelt 55 werden. Der sich so in der durch die ersten beiden Sehnen s, und si+1 aufgespannten Ebene

Claims (9)

1. 9 AT 501 151 B1 ergebende Winkel a, zwischen der zweiten Sehne si+1 und der dritten Sehne sj+2 kann in weiterer Folge der Biegemaschine als Biegewinkel Oj an der dem Schnittpunkt zwischen der zweiten Sehne si+1 und der dritten Sehne si+2 entsprechenden Vorschubposition μ bereitgestellt werden. Wie bereits erwähnt wurde, kann in herkömmlichen Biegemaschinen zunächst nur eine Biege-5 form in zwei Dimensionen erzeugt werden. Es ist daher notwendig, eine vorgegebene, dreidimensionale Biegekurve in eine einzige Ebene abzuwickeln , was mithilfe dieser Vorgangsweise erreicht wird. Die Wiederherstellung eines der ursprünglichen Biegekurve entsprechenden, dreidimensionalen Verlaufes kann etwa über Ausnutzung der elastischen Eigenschaften des Werkstückes 6 im Zuge dessen Einbaus in die Betonschalung erfolgen. 10 Alternativ dazu kann die Wiederherstellung eines der ursprünglichen Biegekurve entsprechenden, dreidimensionalen Verlaufes aber auch erfolgen, indem der Rotationswinkel % um den die dritte Sehne Sj+2 längen- und winkeltreu um die Rotationsachse, die durch die zweite Sehne si+1 gebildet wird, in die durch die ersten beiden Sehnen Sj und si+1 aufgespannte Ebene rotiert wird, 15 gemeinsam mit dem Biegewinkel a, und der entsprechenden Vorschubposition Pi der Biegemaschine bereitgestellt wird, und eine Rotation des stabförmigen Werkstückes 6 um dessen Längsachse um einen Winkel erfolgt, der dem Betrag nach dem Rotationswinkel Yi entspricht. Auf diese Weise wird der ursprüngliche, dreidimensionale Verlauf der Biegekurve über Ausnutzung plastischer Verformung des Werkstücks wiederhergestellt. 20 Des weiteren ist es bei der Ansteuerung der Biegemaschine vorteilhaft, wenn die Vorschubgeschwindigkeit von einer Vorschubposition ß zur darauf folgenden Vorschubposition pi direkt proportional zur dazwischen liegenden Sehnenlänge lj gewählt wird. In Bereichen größerer Krümmung der Biegekurve wird es nämlich vorteilhaft sein, eine geringere Vorschubgeschwin-25 digkeit zu wählen, während in Bereichen geringerer oder fehlender Krümmung größere Vorschubgeschwindigkeiten realisiert werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine Ansteuerung von Biegemaschinen zum Biegen von stabförmigen Werkstücken, bei dem beliebige zwei- oder dreidimensionale Biege-30 kurven in geeignete Steuerungsparameter für Biegemaschinen umgesetzt werden können, wodurch insbesondere auch eine automatisierte Ansteuerung der Biegemaschine möglich wird. Eine mögliche Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens Hegt etwa in der Herstellung beliebig geformter Bau- oder Bewehrungsrundstähle. 35 Patentansprüche: 1. Verfahren zur Ansteuerung von Biegemaschinen zum Biegen von stabförmigen Werkstücken (6) in zumindest einer Richtung um Biegewinkel (η) an Vorschubpositionen (p() des 40 stabförmigen Werkstücks (6), wobei der Biegemaschine zumindest eine Abfolge von Biegewinkel (dj) an den jeweiligen Vorschubpositionen (pi) bereitgestellt wird, und die Abfolge der Biegewinkel (dj) an den jeweiligen Vorschubpositionen (pj) anhand einer vorgegebenen Biegekurve festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegekurve in zumindest einem Abschnitt durch einen Sehnenzug zwischen jenen Punkten (Pj) der Biegekurve er-45 setzt wird, die notwendig sind, damit der Winkel (dj) zwischen der gedachten Verlängerung einer Sehne (Sj') und der darauffolgenden Sehne (si+i) einen vorgegebenen Grenzwert (G) nicht überschreitet, wobei beginnend vom Anfangspunkt (PA) der Biegekurve die Abfolge dieser Winkel (d) an den jeweiligen Punkten (Pj) die Abfolge der Biegewinkel (q) darstellt und die jeweilige Summe der Sehnenlängen (l() vom Anfangspunkt (PA) bis zum jeweiligen so Punkt (Pj) die Vorschubposition (pj) darstellt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahl des Grenzwertes (G) einen optisch stetigen Krümmungsverlauf des stabförmigen Werkstückes (6) ergibt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert (G) mit 5° 10 AT 501 151 B1 gewählt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (CTj) zwischen einer ersten Sehne (s,) und einer darauffolgenden, zweiten Sehne (si+1) von 5 der zweiten Sehne (si+1) zur gedachten Verlängerung der ersten Sehne (Sj) gemessen wird, wobei bei einer Messrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn der Winkel (Oj) als positiver Winkel und bei einer Messrichtung im Uhrzeigersinn der Winkel (o,) als negativer Winkel gewertet wird. io 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in jenen Fällen, wo eine Abfolge einer ersten Sehne (s,), einer zweiten Sehne (si+1) und einer dritten Sehne (si+2) dreier aufeinander folgender Sehnen (¾. si+1, sl+2) nicht in derselben Ebene liegen, die dritte Sehne (si+2) längen- und winkeltreu um eine Rotationsachse, die durch die zweite Sehne (si+1) gebildet wird, in die durch die ersten beiden Sehnen (s,, si+i) aufge- 15 spannte Ebene rotiert wird, und der sich so in der durch die ersten beiden Sehnen (Sj, si+i) aufgespannten Ebene ergebende Winkel (σ,) zwischen der zweiten Sehne (si+i) und der dritten Sehne (si+2) als Biegewinkel (a,) an der dem Schnittpunkt zwischen der zweiten Sehne (si+1) und der dritten Sehne (si+2) entsprechenden Vorschubposition (Ρ,) der Biegemaschine bereitgestellt wird. 20
5. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationswinkel (γ,), um den die dritte Sehne (si+2) längen- und winkeltreu um die Rotationsachse, die durch die zweite Sehne (si+i) gebildet wird, in die durch die ersten beiden Sehnen (Sj, si+i) aufgespannte Ebene rotiert wird, gemeinsam mit dem Biegewinkel (a,) und der entsprechenden 25 Vorschubposition (P,) der Biegemaschine bereitgestellt wird, und eine Rotation des stab förmigen Werkstückes um dessen Längsachse um einen Winkel erfolgt, der dem Betrag nach dem Rotationswinkel (γ,) entspricht.
6. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor- 30 schubgeschwindigkeit von einer Vorschubposition (p) zur darauffolgenden Vorschubpositi on (pi+1) direkt proportional zur dazwischenliegenden Sehnenlänge (lj) gewählt wird.
7. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegekurve durch eine endliche Menge diskreter Punkte dargestellt wird, die aus einem Zeichen- 35 programm übernommen wird.
8. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegekurve durch eine endliche Menge diskreter Punkte dargestellt wird, die durch Einscannen einer graphischen Darstellung einer Kurve gewonnen wird. 40
9. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den stabförmigen Werkstücken um Bewehrungsrundstähle handelt. 45 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 50 55