DE102006019321A1

DE102006019321A1 - Verfahren zum maschinellen Zugumformungsbiegen von Stäben, insbesondere von Rohren

Info

Publication number: DE102006019321A1
Application number: DE200610019321
Authority: DE
Inventors: Heinrich Rapp
Original assignee: RASI MASCHB GmbH; RASI MASCHINENBAU GmbH
Current assignee: RASI MASCHB GmbH; RASI MASCHINENBAU GmbH
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2007-10-25

Abstract

Verfahren zum maschinellen Zugumformungsbiegen von Stäben, insbesondere von Rohren, durch Einspannen eines vorderen Abschnittes eines Stabes in eine Spannvorrichtung eines Biegewerkzeuges, welche um eine Achse schwenkbar ist, Anlegen eines hinteren Abschnittes des Stabes an ein in der Nachbarschaft des Biegewerkzeuges angeordnetes Biegewiderlager, Verschwenken der Spannvorrichtung um einen vorgewählten Winkel und in einer solche Richtung, dass der hintere Abschnitt des Stabes gezogen wird und gegen das Biegewiderlager drückt. Bei einem Bogen wird eine Größe gemessen, die ein Maß für die durch das Zugumformungsbiegen hervorgerufene Radiusaufweitung des Bogens ist; für diese Größe oder eine davon abgeleitete Größe in einem Rechner gespeichert und für folgende Biegevorgänge der gleichen Biegeaufgabe wird der Einfluss der Radiusaufweitung auf den Abstand benachbarter Stabgeradenschnittpunkte voneinander und/oder auf den Abstand zwischen den Stabenden und den ihnen benachbarten Stabgeradenschnittpunkten durch Anpassen der Längen der zwischen je zwei einander benachbarten Bögen und/oder durch Anpassen der Länge des Stabes kompensiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum maschinellen Zugumformungsbiegen von Stäben, insbesondere von Rohren, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solches Verfahren ist aus der EP 0 384 477 B1 bekannt. Das bekannte Verfahren bedient sich einer Maschine, in welcher ein zu biegendes Rohr gelagert wird. Die bekannte Maschine hat ein Biegewerkzeug, welches um eine Achse – die Biegeachse – drehbar ist. Eine Spannvorrichtung ist Teil des Biegewerkzeuges. In der Spannvorrichtung kann das zu biegende Rohr für den Biegevorgang eingespannt werden. An die Spannvorrichtung anschließend hat das Biegewerkzeug eine Mantelfläche, welche ein Abschnitt einer Rotationsfläche ist. Ein Ende dieser Rotationsfläche geht tangential in die Spannvorrichtung über.
Beim Zugumformungsbiegen wird das Biegewerkzeug um die Biegeachse um einen vorgegebenen Winkel geschwenkt. Dabei wird die Spannvorrichtung ebenfalls um die Biegeachse verschwenkt und zieht das Rohr hinter sich her. Damit der zum einen Ende aus der Spannvorrichtung herausragende hintere Abschnitt des Rohres beim Verschwenken der Spannvorrichtung nicht mit verschwenkt wird, ist ein Biegewiderlager vorgesehen, an welchem der hintere Abschnitt des Rohres anliegt. Durch das Zusammenwirken des schwenkenden Biegewerkzeuges mit dem Biegewiderlager wird der zu biegende Rohrabschnitt auf die Mantelfläche des Biegewerkzeugs gewickelt, deren Kontur die Gestalt des Bogens bestimmt, insbesondere dessen Krümmung bzw. Radius.
Da das Rohr nach dem Biegen etwas zurückfedert, genügt es nicht, das Biegewerkzeug um den für das Rohr vorgesehenen Biegewinkel zu schwenken, vielmehr muss das Biegewerkzeug um einen zusätzlichen kleinen Winkel, den Überbiegewinkel, geschwenkt werden, um die Rückfederung des Rohres zu kompensieren, so dass das Rohr nach dem Rückfedern um den Überbiegewinkel genau den gewünschten Biegewinkel (Soll-Biegewinkel) aufweist.
Die EP 0 384 477 B1 offenbart eine mit dem Biegewiderlager gekoppelte Messeinrichtung, die es erlaubt, den Überbiegewinkel zu bestimmen, während das Rohr in der Biegemaschine eingespannt ist. Die mit dem Biegewiderlager gekoppelte Messeinrichtung kann die Winkellage des an den Bogen anschließenden geraden hinteren Abschnitts dieses Rohres durch einen Mess-Taster erfassen, messen und dadurch den erforderlichen Überbiegewinkel bestimmen.
Der Biegeradius des Rohres wird durch die Krümmung der Mantelfläche des Biegewerkzeugs und durch die Rückfederung des Rohres bestimmt. Die Rückfederung hat zur Folge, dass der tatsächliche Radius des Bogens im Rohr größer ist als der von der Mantelfläche des Biegewerkzeugs vorgegebene Radius. Das Maß, um welches der tatsächliche Biegeradius größer ist als der vom Biegewerkzeug vorgegebene Radius, wird als die Radiusaufweitung bezeichnet. Sie hängt vor allem vom Werkstoff und von den Querschnittsabmessungen des Rohres sowie vom Radius des Biegewerkzeuges ab und beeinflusst die Maßhaltigkeit des gebogenen Rohres.
Die Maße des gebogenen Rohres werden von der Biegeaufgabe vorgegeben. Entscheidend für die Maßhaltigkeit eines gebogenen Rohres ist die Lage der beiden Endpunkte des Rohres und die Lage der Schnittpunkte der geraden Abschnitte des Rohres, welche paarweise einen Bogen begrenzen. Die Lage der Endpunkte des Rohres und der Rohrgeradenschnittpunkte hängt von der Radiusaufweitung ab. Die Lage der Rohrendpunkte zueinander hängt darüber hinaus von der im Verlauf des Biegevorgangs auftretenden Streckung des Rohres ab. Diese kann für das vordere Rohrende zu Null angesetzt werden, da der vor dem ersten Biegevorgang über die Spannvorrichtung hinausragende gerade Rohrabschnitt – der vordere gerade Rohrabschnitt – keine Streckung erfährt. Die Streckung beeinflusst aber die Lage des hinteren Endes des Rohres, indem sich die Streckungen, die beim Biegen jedes einzelnen Bogens auftreten, über das Rohr addieren und es verlängern, so dass der Abstand des hinteren Rohrendes von dem Rohrgeradenschnittpunkt, welcher dem zuletzt gebogenen Bogen zugeordnet ist, zu groß wird.
Um den Einfluss der Radiusaufweitung und der Streckung des Rohres beim Biegen zu berücksichtigen, ist es bekannt, mit dem zu biegenden Rohr vorab eine Anzahl von Probebögen zu biegen und das Ergebnis der Biegevorgänge anschließend von Hand oder in einer separaten Messmaschine zu vermessen. Auf der Grundlage der Messergebnisse werden dann die Vorschübe für die geraden Zwischenabschnitte und die Länge des Rohres schrittweise angepasst, um sich dem gewünschten Biegeergebnis anzunähern. Bisher ist es nötig, dafür ca. 5 Probebögen zu biegen, bis aus den daraus gewonnenen Erfahrungswerten die passende Einstellung der Biegemaschine für eine konkrete Biegeaufgabe gewonnen werden kann. Das erfordert geraume Zeit und kostet einige Meter Rohrabfall.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie der Aufwand für die probeweisen Biegevorgänge für die Einstellung einer Biegemaschine zum Zugumformungsbiegen vermindert und wie der Abfall verringert werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum maschinellen Zugumformungsbiegen von Stäben, insbesondere von Rohren wird wie im Stand der Technik der Stab in eine Spannvorrichtung eingespannt. Die Spannvorrichtung unterteilt den Stab in einen vorderen Abschnitt, welcher in der Spannvorrichtung steckt und gegebenenfalls über diese vorsteht, und in einen hinteren Abschnitt, in welchem angrenzend an die Spannvorrichtung ein Bogen erzeugt werden soll. Damit das möglich ist, ist ein Biegewiderlager vorhanden, an welchem sich der gerade hintere Abschnitt des Stabes abstützen kann, wenn die Spannvorrichtung zum Durchführen des Biegevorganges verschwenkt wird. Die Spannvorrichtung zieht den hinteren Abschnitt des Stabes hinter sich her und am Biegewiderlager entlang, gegen welches der Stab mit der zum Biegen erforderlichen Kraft drückt. Dabei hängt die Länge, um welche das hintere Ende des Stabes gezogen wird, vom Biegewinkel, von der Krümmung und von der Streckung des Stabes ab.
Erfindungsgemäß wird bei einem solchen Biegevorgang eine Größe gemessen, die ein Maß für die durch das Zugumformungsbiegen hervorgerufene Radiusaufweitung des Bogens des Stabes ist, und zwar während sich der Stab noch in der Biegemaschine befindet. Diese Größe oder eine davon abgeleitete Größe wird in einem Rechner gespeichert. Für folgende Biegevorgänge der gleichen Biegeaufgabe wird der Einfluss der Radiusaufweitung auf den Abstand benachbarter Stabgeradenschnittpunkte voneinander kompensiert, wenn die Biegeaufgabe mehrere Bögen im Stab vorsieht. Sieht die Biegeaufgabe nur einen Bogen im Stab vor, dann wird der Einfluss der Radiusaufweitung auf den Abstand zwischen den Stabenden und dem Stabgeradenschnittpunkt kompensiert. Im Falle, dass die Biegeaufgabe mehrere Bögen im Stab vorsieht, kann nicht nur der Einfluss der Radiusaufweitung auf den Abstand benachbarter Stabgeradenschnittpunkte voneinander kompensiert werden, sondern auch der Abstand zwischen den Stabenden und den ihnen benachbarten Stabgeradenschnittpunkten. Die Kompensation erfolgt jeweils durch Anpassen der Längen der zwischen je zwei einander benachbarten Bögen vorgesehenen geraden Stababschnitte und/oder durch Anpassen der Länge des geraden Anfangsabschnittes des Stabes und der Länge des Stabes insgesamt.
Bei einem geraden Endabschnitt des Stabes kann der Einfluss der Radiusaufweitung dadurch kompensiert werden, dass der gerade Endabschnitt – ausgehend von seiner Soll-Länge ohne Auftreten einer Radiusaufweitung – um einen Betrag ra × tan(β/2) (1)verkürzt wird, worin r_a die durch Messung bestimmte Radiusaufweitung und β der tatsächliche Biegewinkel des an den Endabschnitt anschließenden Bogens ist. Die Verkürzung kann für die Länge des ersten geraden Abschnittes eines Stabes u. U. in zwei Schritten erfolgen, indem schon vor dem als erstes erfolgenden Probebiegen des ersten Bogens ein Teil der als Folge der Radiusaufweitung anzubringenden Korrektur auf der Grundlage einer Schätzung bei der Bemessung der Länge des ersten geraden Stababschnittes vorgenommen und der Stab für den ersten Biegevorgang entsprechend im Biegewerkzeug positioniert wird. Dabei sollte der Schätzwert so gewählt werden, dass der erste gerade Stababschnitt auf keinen Fall zu kurz ausfällt, weil dann der Stab nicht mehr zu gebrauchen wäre. Der Vorteil, vorab eine geschätzte Korrektur bei der Positionierung des Stabes für das Probebiegen vorzunehmen, liegt darin, dass nach dem Biegen die Länge des ersten geraden Stababschnittes nur noch um einen entsprechend kleineren Betrag gekürzt werden muss, um verwendbar zu sein.
Bei einem geraden Zwischenabschnitt des Stabes, der durch zwei Bögen begrenzt wird, kann der Einfluss der Radiusaufweitung dadurch kompensiert werden, dass der gerade Zwischenabschnitt des Stabes – ausgehend von seiner theoretischen Länge ohne Auftreten einer Radiusaufweitung – um einen Betrag r_a·(tan(β₁/2) + tan(β₂/2)) verkürzt wird, worin r_a die durch Messung bestimmte Radiusaufweitung ist und β₁ und β₂ die tatsächlichen Biegewinkel der an den betreffenden geraden Stababschnitt angrenzenden Bögen sind.
Die Erfindung hat wesentliche Vorteile:

• Die bei einer Biegeaufgabe zu erwartende Radiusaufweitung kann bereits ermittelt werden, wenn in einem vorgegebenen Stab der erste Bogen mit einem bestimmten Radius gebogen wird. Die dabei auftretende Radiusaufweitung kann gemessen werden. Sie ist im wesentlichen unabhängig vom Biegewinkel und kann deshalb auch bei weiteren Biegevorgängen vorbeugend berücksichtigt werden, so dass man, wenn die Radiusaufweitung einmal bestimmt worden ist, gebogene Stäbe mit hoher Passgenauigkeit erreichen kann, die keiner Nachbearbeitung mehr bedürfen.
• Beim erstmaligen Biegen eines Stabes kann sich die Notwendigkeit ergeben, den hinteren geraden Stababschnitt, unter Umständen auch den vorderen geraden Stababschnitt, durch einen Trimmvorgang, z. B. durch Sägen, bei geringen Überlagen auch durch Schleifen, zu verkürzen. Bei weiteren Stäben des gleichen Stabtyps, die unter derselben Biegeaufgabe oder auch in anderer Geometrie gebogen werden, ist infolge der erfindungsgemäßen Kompensation ein weiteres Trimmen jedoch nicht mehr erforderlich.
• Der beim Trimmen anfallende Abfall ist vernachlässigbar.
• Schon der getrimmte erste Stab kann bestimmungsgemäß verwendet werden.
• Die einmal ermittelte Radiusaufweitung des Stabes wird vom Rechner der Biegemaschine dazu benutzt, um die Länge der weiteren Stäbe gleichen Typs, die nach der gleichen Biegeaufgabe oder in anderen Geometrien zu biegen sind, so zu korrigieren, dass ein abschließender Trimmvorgang nicht mehr erforderlich ist, sondern die Stäbe nach dem Biegen weitgehend oder vollständig Sollmaß haben.
• Ist für einen bestimmten Stab die Radiusaufweitung für mehrere Biegeradien bestimmt worden ist, können Werte der Radiusaufweitung für Zwischenwerte des Biegeradius durch Interpolation und für Anschlusswerte des Biegeradius durch Extrapolation in brauchbarer Nährung errechnet werden. Für höhere Genauigkeitsansprüche können die genauen Zahlenwerte für die Radiusaufweitung bei unterschiedlichen Biegeradien aber auch beim erstmaligen Biegen eines Bogens mit einem bestimmten Biegeradius bestimmt und unter diesem Biegeradius und weiteren Parametern, die die Biegeaufgabe beschreiben, gespeichert werden.
• Im Rechner lässt sich für das Biegen eines bestimmten Stabes auf diese Weise für unterschiedliche Biegeradien eine Kennlinie speichern, welche die Abhängigkeit der Radiusaufweitung vom Biegeradius angibt. Für Stäbe aus dem gleichen Material, aber mit unterschiedlichen Querschnittsabmessungen lassen sich eben solche Kennlinien aufnehmen und zu einem Kennlinienfeld zusammenführen, welches im Rechner abgespeichert ist und auf welches der Rechner zugreifen kann, um bei einer geänderten Biegeaufgabe die zu erwartende Radiusaufweitung vorab zu ermitteln.
• Trotz übereinstimmender Stababmessungen und übereinstimmender Werkstoffnummer können sich Stäbe, die aus unterschiedlichen Fertigungschargen stammen, beim Biegen unterschiedlich verhalten. Die Erfindung erlaubt es, das mit verhältnismäßig geringem Aufwand zu berücksichtigen. Wird erstmals ein Stab, für dessen Abmessungen und Biegeverhalten Zahlenwerte gespeichert sind, aus einer neuen Charge gebogen, wird die dabei auftretende Radiusaufweitung bestimmt und mit dem entsprechenden, für einen gleichen Biegewinkel bereits gespeicherten Zahlenwert aus einer oder mehreren vorhergehenden Chargen verglichen. Bei hinreichender Übereinstimmung mit einem bereits gespeicherten entsprechenden Zahlenwert können die bereits gespeicherten Zahlenwerte auch für die neue Charge verwendet werden. Andernfalls können die bereits gespeicherten Zahlenwerte im Verhältnis des einen neu ermittelten Zahlenwertes zu dem ihm entsprechenden bereits gespeicherten Zahlenwert im Wege der Interpolation oder Extrapolation abgeändert und als Satz von Zahlenwerten für eine oder mehrere Biegeaufgaben mit Stäben der neuen Charge gespeichert werden.
• Je mehr unterschiedliche Biegeaufgaben im Lauf der Zeit auf der Biegemaschine durchgeführt werden, umso mehr Sätze von Zahlenwerten sammeln sich im Speicher der Steuerung der Biegemaschine an und bilden ein wertvolles Know How für den Betreiber der Biegemaschine, welches es ihm erleichtert, die Durchführbarkeit von Biegeaufgaben, die an ihn herangetragen werden, rasch zu klären und Korrekturwerte für die Länge der Stäbe und ihrer geraden Abschnitte zwischen je zwei Bögen zu finden.
• Soweit ein Anwender mehrere Biegemaschinen in seinem Unternehmen einsetzt, können Zahlenwerte, die erfindungsgemäß auf einer der Biegemaschinen gewonnen wurden, der numerischen Steuerung der übrigen Biegemaschinen zur Verfügung gestellt und in deren Speicher übernommen werden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar auf Biegeaufgaben, bei welchen nur ein Bogen im Stab gebogen wird, und auch auf Biegeaufgaben, welche mehrere getrennte Bögen in einem Stab vorsehen.

Eine konkrete Biegeaufgabe kann durch folgende Parameter charakterisiert werden:
Werkstoff des Stabes, Charge der Stäbe, Innendurchmesser des Rohres, Außendurchmesser des Stabes oder Rohres, Wandstärke des Rohres, Querschnitt eines Profilstabes, lichter Querschnitt eines Hohlprofilstabes, Biegeradius, Biegewinkel, Länge der an einen Bogen anschließenden geraden Stababschnitte, die Winkel zwischen den Biegeebenen unterschiedlicher Bögen und vor allem der Abstand der Stabgeradenschnittpunkte voneinander und der Abstand der Stabenden von den ihnen benachbarten Stabgeradenschnittpunkten.
Unter diesen Parametern oder unter einem Teil von ihnen können die das Biegeverhalten widerspiegelnden Zahlenwerte im Speicher abgelegt und nach Bedarf aufgerufen werden, bei einer CNC-Biegemaschine auch selbsttätig.
Die Kompensation des Einflusses der Radiusaufweitung auf das Biegeergebnis mit Hilfe des Tangens des halben Biegewinkels lässt sich nicht für beliebig große Biegewinkel durchführen, weil mit Annäherung an den Biegewinkel 180° der Tangens des halben Biegewinkels gegen unendlich strebt. Zeckmäßigerweise wird diese Art der Kompensation deshalb nur für Biegewinkel durchgeführt, die nicht größer als 170° sind. Besonders gut ist die Kompensation der Radiusaufweitung über den Tangens des halben Biegewinkels für Biegewinkel bis zu 120°. Bei Biegewinkeln über 160° kann man in brauchbarer Näherung die an den Bogen angrenzenden geraden Abschnitte jeweils direkt um die Radiusaufweitung kürzen.
Vorzugsweise wird die Radiusaufweitung dann bestimmt, wenn eine bestimmte Biegeaufgabe erstmalig durchgeführt wird, insbesondere dann, wenn erstmals ein Bogen, der zu einer bestimmten Biegeaufgabe gehört, in einen vorgegebenen Stab gebogen wird. Da die Radiusaufweitung im Wesentlichen unabhängig vom Biegewinkel ist, kommt es auf die Größe des Biegewinkels nicht an, so dass bereits mit dem ersten Bogen, der in ein erstmals in die Biegemaschine gebrachten Stabtyp gebogen wird, die Radiusaufweitung bestimmt werden kann.
Die Radiusaufweitung kann auf unterschiedliche Weise bestimmt werden. Eine erste Möglichkeit besteht darin, die Radiusaufweitung r_a mit für den Stab einer Vorschubeinrichtung zu messen, welche mit einem Weggeber gekoppelt ist. Eine solche Vorschubeinrichtung ist in einer numerisch gesteuerten Biegemaschine für das Zugumformungsbiegen regelmäßig vorhanden. Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass diese Vorschubeinrichtung auch für Zwecke der Erfindung mitbenutzt werden kann. Das Bestimmen der Radiusaufweitung mit Hilfe der Vorschubeinrichtung erfolgt vorzugs weise so, dass nach dem Biegen eines Bogens bei vom Stab abgekoppelter Vorschubeinrichtung das Biegewiderlager vom Stab entfernt wird. Die Folge davon ist, dass der Stab infolge der Radiusaufweitung auffedert. Anschließend wird die Spannvorrichtung, die noch geschlossen ist, soweit zurückgeschwenkt, bis der hintere, gerade Stababschnitt parallel zu seiner Ausgangslage vor dem Biegen liegt. Die Lage des hinteren Endes des Stabes wird dann gemessen und mit der Lage verglichen, die das hintere Ende des Stabes ohne eine Radiusaufweitung eingenommen hätte; das ist die Lage, die das hintere Ende des Stabes hatte, als es um den Sollwinkel gebogen war, aber dem Biegewiderlager noch unter Spannung anlag und von der Vorschubeinrichtung gehalten war. In der Vorschubeinrichtung kann das Stabende jeweils eine Referenzposition einnehmen, z.B. an einem in der Vorschubeinrichtung ausgebildeten Anschlag für das hintere Ende des Stabes, so dass der Unterschied der Positionen der Vorschubeinrichtung vor dem Auffedern und erneuten Ausrichten des geraden hinteren Stababschnittes und nach dem Auffedern und erneuten Ausrichten des geraden hinteren Stababschnittes durch den Weggeber, welcher mit der Vorschubeinrichtung gekoppelt ist, gemessen werden kann. Teilt man die vom Weggeber gelieferte Positionsdifferenz durch den Sinus des Biegewinkels, erhält man die Radiusaufweitung r_a. Schwenkt man den Stab vor dem Messen der Lage des hinteren Endes des Stabes nicht in eine zu seiner Ausgangslage parallele Lage zurück, dann misst man einen Lagefehler, der mit dem Überbiegewinkel und der Länge des hinteren Stabschnittes zunimmt. Bei kürzeren Stababschnitten erhält man trotzdem einen brauchbaren Messwert für die Lage des hinteren Stababschnittes und damit für den tatsächlichen Vorschub beim Biegen des Rohres. Außerdem ist es möglich, das Unterlassen der Schrägstellung durch eine Positionskorrektur zu kompensieren, die für kleine Überbiegewinkel Δβ zu L × sin²Δβ angesetzt werden kann, worin L die Länge des geraden hinteren Stabschenkels ist.
Eine andere Möglichkeit, die Radiusaufweitung r_a zu messen, besteht darin, nach dem Biegen eines Bogens die Spannvorrichtung mit dem eingespannten Stab, dessen hinteres Ende von der Vorschubeinrichtung entkoppelt ist, soweit zurückzuschwenken, dass der hintere gerade Stababschnitt eine Lage parallel zu seiner Ausgangslage vor dem Biegen des Bogens einnimmt. Um das zu ermöglichen, wird das Biegewiderlager ein Stück weit vom Stab entfernt. Durch Messen des Abstandes des hinteren geraden Abschnittes des Stabes von seiner ursprünglichen Lage vor dem Biegen erhält man eine Größe, die ein Maß für die Radiusaufweitung ist. Die Radiusaufweitung erhält man aus dem gemessenen Abstand, indem man den Abstand mit dem Faktor 1/(1 – cosβ) multipliziert, wobei β der Biegewinkel ist.
Die durch die Radiusaufweitung verursachte Verlagerung des hinteren geraden Stababschnittes kann man mit Hilfe des Biegewiderlagers messen, wenn dessen Verstellantrieb mit einem Weggeber gekoppelt ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Biegewiderlager mit einer gesonderten Längenmesseinrichtung zu versehen und mit dieser aus einer fest vorgegebenen Position des Biegewiderlagers heraus die Lage des geraden, hinteren Abschnittes des Stabes vor dem Biegevorgang und nach dem Biegevorgang und nach der Neuausrichtung des hinteren geraden Abschnittes zu messen und daraus die Differenz zu bestimmen. Diese Funktion der Längenmesseinrichtung kann mit Vorteil kombiniert werden mit einem Messlineal, mit welchem gemäß der EP 0 384 477 B1 der erforderliche Überbiegewinkel bestimmt werden kann.
Eine weitere Möglichkeit, die Radiusaufweitung ra zu bestimmen, besteht darin, nach dem Biegen eines Bogens die Spannvorrichtung um den Überbiegewinkel zurückzuschwenken, die Spannvorrichtung zu öffnen und in der Spannvorrichtung die Auffederung des Bogens zu messen, insbesondere mit Hilfe eines in die Spannvorrichtung integrierten Messfühlers.
Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der Radiusaufweitung r_a besteht darin, die Spannvorrichtung nach dem Biegen eines Bogens zu öffnen, sie in ihre Ausgangslage zurückzuschwenken und den Stab aus der Spannvorrichtung heraus mit Hilfe der vorhandenen Vorschubeinrichtung zu einem an der Biegemaschine vorgesehenen Längenmessgerät vorzuschieben, mit welchem der Abstand des Stabanfangs vom ersten Stabgeradenschnittpunkt gemessen, die Differenz zur Länge des geraden Stababschnittes gebildet, der halbe Stabdurchmesser abgezogen und das Ergebnis mit dem Soll-Biegeradius verglichen wird, um die Radiusaufweitung r_a zu erhalten. Danach kann der Stab, unter Berücksichtigung des bereits erfolgten Vorschubes mit Hilfe der Vorschubeinrichtung, mit welcher ein Weggeber gekoppelt ist, für den nächsten Biegevorgang korrekt positioniert werden.
Eine weitere Möglichkeit, die Radiusaufweitung r_a zu bestimmen, besteht bei einem Stab mit zwei einander benachbarten Bögen darin, den Abstand der Stabgeradenschnittpunkte zu messen, die diesen beiden Bögen zugeordnet sind, davon die Länge des dazwischen liegenden geraden Stababschnitt sowie den halben Stabdurchmesser abzuziehen, um den tatsächlichen, auf die Stabmitte bezogenen Biegeradius zu erhalten. Von diesem Ergebnis zieht man den Soll-Biegeradius ab und erhält die Radiusaufweitung r_a.
Eine weitere Möglichkeit, die Radiusaufweitung r_a zu bestimmen, besteht darin, den tatsächlichen Biegeradius in der Biegeebene (das ist die Ebene, in welcher die Mittellinie des Bogens liegt) entweder auf der Bogeninnenseite oder auf der Bogenaußenseite mittels eines 3-Punkt-Meßgerätes zu messen, welches der Biegemaschine zugeordnet ist. Ein solches 3-Punkt-Meßgerät hat z. B. drei Taststifte, welche die Kontur des Bogens in der Biegeebene abtasten. Aus der Länge der Sehne (das ist der Abstand der beiden äußeren Taststifte) und aus der Höhe des Bogens über der Sehne, der mit dem mittleren Taststift gemessen wird, kann der tatsächliche Innenradius bzw. der Außenradius des Bogens berechnet werden. Addiert man zum Innenradius des Bogens den halben Stabdurchmesser bzw. subtrahiert man vom Außenradius des Bogens den halben Stabdurchmesser, dann erhält man den tatsächlichen Radius des Bogens, bezogen auf die Mittellinie des Bogens. Daraus ergibt sich als Radiusaufweitung r_a die Differenz zwischen dem tatsächlichen Radius und dem Soll-Biegeradius.
Besonders günstig ist es, die Radiusaufweitung rechnerisch aus dem für den jeweiligen Stabtyp nötigen Überbiegewinkel zu bestimmen Der Überbiegewinkel muß ohnehin ermittelt werden, wenn ein Stab von bestimmtem Typ erstmals gebogen werden soll. Eine elegante Methode zur Bestimmung des Überbiegewinkels offenbart die EP 0 384 477 B1 , worauf wegen weiterer Einzelheiten verwiesen wird. Für einen bestimmten Biegeradius R_m, bezogen auf die Mittellinie des Stabes, insbesondere eines Rohres, erhält man die Radiusaufweitung r_a in guter Näherung zu ra = Rm(Δβ/β) (2) worin β der Soll-Biegewinkel und Δβ der Überbiegewinkel ist. Ist der bzw. sind die Überbiegewinkel für einen Stabtyp einmal bestimmt, kann daraus die Radiusaufweitung durch eine einfache Rechnung für jede Biegeaufgabe ermittelt und bei der Festlegung der Länge der geraden Stababschnitte berücksichtigt werden.
Als Mittellinie des Stabes oder Rohres kommt dessen neutrale Faser in Betracht.
Mit größerer Genauigkeit kann man die Radiusaufweitung r_a mit Hilfe der folgenden Gleichung berechnen: Ra = Rm(Δβ – k)/β (3)worin k ein Korrekturwert ist, welcher widerspiegelt, um welchen Winkel der Stab elastisch gebogen werden kann. Löst man die Gleichung (3) nach dem Überbiegewinkel Δβ auf, erhält man die Gleichung: Δβ = (βra/Rm) + k (4)welche für den Überbiegewinkel Δβ einen linearen Zusammenhang beschreibt, der hier als die „Überbiegegerade" bezeichnet wird, mit r_a/R_m als Steigung, welche die Zunahme des Überbiegewinkels mit dem Soll-Biegewinkel angibt.
Der konstante Korrekturwert k kann aus der gemessenen Radiusaufweitung berechnet werden. Eleganter ist es, den Überbiegwinkel Δβ für zwei verschiedene Biegewinkel an ein und demselben Bogen zu bestimmen, indem dieser in zwei Schritten gebogen wird.
Für eine Bestimmung des Überbiegewinkels und der Radiusaufweitung nach Gleichung (2) kann die gewünschte Information bereits aus dem Verhalten des Rohres beim Biegen eines kleineren Teilbogens gewonnen und beim Fertigbiegen des ersten Bogens berücksichtigt werden. Als Teilbogen könnte ein solcher mit einem Referenz-Biegewinkel, z.B. 24°, verwendet werden. Das kann den Vergleich mit Werten, die aus anderen Biegeaufgaben gewonnen wurden, und die Übertragung auf andere Biegeaufgaben vereinfachen. Will man die Radiusaufweitung jedoch nach Gleichung (3) genauer bestimmen, ermittelt man nach Gleichung (4) den Überbiegewinkel beispielsweise zum einen für den ersten Teilbogen und zum anderen in einem zweiten Schritt für den gesamten Bogen und kann dann aus zwei Gleichungen des Typs (4) sowohl die Radiusaufweitung r_a als auch den Korrekturwert k berechnen.
Im Ergebnis erhält man auf diese Weise für einen bestimmten Biegeradius Rm sowohl den Überbiegewinkel für den gesamten Biegebereich von z. B. 0–180° als auch die zu erwartende Radiusaufweitung mit hoher Genauigkeit.
Es ist also möglich, mit dem Biegen von maximal zwei Bögen oder mit dem Biegen eines Bogens in zwei Schritten das Biegeverhalten eines Stabes, insbesondere eines Rohres, komplett zu entschlüsseln und daraus die wichtigsten geometrierelevanten Materialeigenschaften zu gewinnen, mit denen die Biegemaschine so eingestellt werden kann, dass sie maßhaltig gebogene Stäbe liefert, die keinerlei Nachbearbeitung mehr erfordern.
Die Messungen dazu erfolgen vorzugsweise in der Biegemaschine, könnten aber auch außerhalb der Biegemaschine erfolgen und dem Rechner, mit welchem die Biegemaschine gesteuert wird, von Hand eingegeben werden.
Durch Berücksichtigen der Radiusaufweitung gelingt es, den Abstand der Stabgeradenschnittpunkte voneinander und den Abstand des Stabanfangs vom benachbarten Stabgeradenschnittpunkt genau zu erhalten. Der Abstand zwischen dem Ende des Stabes und dem ihm benachbarten Stabgeradenschnittpunkt wird jedoch nicht nur durch die Radiusaufweitung beeinflusst, sondern auch durch die beim Biegen eines jeden Bogens auftretende Streckung des Stabes, welche zusammen mit der von der Radiusaufweitung herrührenden Verkürzung der Bögen dazu führt, dass ein Stab, welcher unter Vernachlässigung von Radiusaufweitung und Streckung für eine bestimmte Biegeaufgabe zugeschnitten wurde, nach dem Biegen zu lang wäre, würde er nicht um die zu erwartenden Bogenverkürzungen und um die zu erwartenden Streckungen des Stabes verkürzt zugeschnitten. Deshalb ist es vorteilhaft, um einen besonders maßhaltigen gebogenen Stab zu erhalten, beim Zuschneiden des Stabes zusätzlich zu einer aus der Radiusaufweitung herrührenden Korrektur auch eine Korrektur der Länge des Stabes im Hinblick auf die zu erwartende Streckung vorzuneh men, um zu vermeiden, dass der letzte gerade Schenkel des gebogenen Stabes zu lang wird. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine solche Korrektur elegant und mit geringstem Aufwand.
Die Streckung kann aus dem Überbiegewinkel Δβ oder aus der Radiusaufweitung r_a abgeleitet werden. Ein gut brauchbarer Zahlenwert für die absolute Streckung S, welche beim Biegen eines Bogens auftritt, ist der Wert S= ((Rm2π(β + Δβ))/360) – ΔV (5)worin ΔV die Strecke ist, um welche das hintere Ende des Stabes gezogen wird, wenn dieses mit dem Soll-Radius R_m (bezogen auf die Mittellinie des Stabes) um den Soll-Biegewinkel β plus den Überbiegewinkel Δβ gebogen wird, gemessen vor der Rückfederung um den Überbiegewinkel. Die Strecke ΔV, um welche das hintere Ende des Stabes dabei gezogen wird, erhält man problemlos von dem Weggeber, welcher der Vorschubeinrichtung für den Stab zugeordnet ist.
Anstatt im Rechner die die absolute Streckung S als Länge zu speichern, kann man auch einen Streckungsfaktor SF speichern, der das Verhältnis der tatsächlichen Bogenlänge mit Streckung zur theoretischen Bogenlänge ohne Streckung eines Bogens im Stab angibt. Für den in der Gleichung (3) behandelten Fall kann man als Streckungsfaktor SF die Größe SF = (ΔV × 360°)/(2π(β + Δβ)Rm) (6)verwenden.
Alternativ kann die Streckung auch mit Hilfe der Radiusaufweitung bestimmt werden. In diesem Fall erhält man die Streckung in guter Näherung aus der Formel S = ((Rm + ra)2πβ/360) – ΔV, (7)in welcher r_a die Radiusaufweitung und ΔV die Strecke ist, um welche das hintere Ende des Stabes infolge des Biegens des Bogens vorbewegt wurde, gemessen vor dem Rückfedern des Stabes. Als Streckfaktor SF könnte man in diesem Fall die Größe SF = (ΔV × 360°)/(2πβ(Rm + ra)) (8)verwenden.
Eine weitere Möglichkeit, die Streckung rechnerisch zu berücksichtigen, gibt die Gleichung S1 = (Rm 2πβ/360) – ΔV (9)an. Daraus kann man als Streckfaktor SFB = (360° × ΔV)/(2πβRm) (10)ableiten. In diesem Fall ist der Streckfaktor mit der theoretischen Bogenlänge ohne Radiusaufweitung zu multiplizieren, um einen Zahlenwert für die absolute Streckung zu erhalten.
Folglich kann aus den vorgegebenen Daten der Biegeaufgabe und aus einer einfachen Wegmessung an der Vorschubeinrichtung, unter Berücksichtung des Überbiegewinkels bzw. der Radiusaufweitung für jeden Bogen die zu erwartende Streckung bequem vorab ermittelt werden. Da der Überbiegewinkel bzw. die Radiusaufweitung bereits beim ersten Biegevorgang ermittelt werden kann, kann mit Hilfe des Soll-Biegewinkels β und des Soll-Biegeradius R_m, die durch die jeweilige Biegeaufgabe vorgegeben sind, für jeden Bogen die zu berücksichtigende Streckung S leicht errechnet und beim Zuschneiden des Stabes berücksichtigt werden.
Es hat sich gezeigt, dass – wenn die Streckung für einen Biegewinkel ermittelt wurde – sie einfach im Verhältnis der Biegewinkel auch für andere Biegewinkel errechnet werden kann.
Die Streckung bzw. der Streckfaktor kann auch außerhalb der Maschine an einem gebogenen Stab bestimmt werden, indem dieser nach dem Biegen wie folgt vermessen wird: Zunächst werden die Abstände der im Verlauf des Stabes einander benachbarten Stabgeradenschnittpunkte sowie der Abstand des Stabanfangs zum ers ten Stabgeradenschnittpunkt und der Abstand des Stabendes zum letzten Stabgeradenschnittpunkt gemessen. Diese Längen werden mit L₁ bis Ln bezeichnet. n ist der Zählindex der einzelnen geraden Abschnitte des Biegeteiles, wobei die Anzahl der Bögen um 1 kleiner ist als die Anzahl der geraden Abschnitte.
Aus diesen Längen können unter Zuhilfenahme der ermittelten Radiusaufweitung r_a und aus dem vom Biegewerkzeug bestimmten Biegeradius R_m (bezogen auf die Stabmittellinie) ohne Radiusaufweitung die Länge eines jeden geraden Abschnittes Gn berechnet werden, und zwar für die geraden Stücke zwischen zwei Stabgeradenschnittpunkten nach der Formel Gn = Ln – (Rm + ra)tan(βn/2) – (Rm + ra)tan(βn+1/2) (11)
Der erste gerade Abschnitt des Biegeteils hat keinen Vorgängerbogen und das letzte gerade Stück hat keinen Nachfolgebogen, so dass die Länge des ersten Bogens G1 = L1 – (Rm + ra)tan(β1/2) (12)und die Länge des letzten geraden Stückes Gn = Ln – (Rm + ra)tan(βn-1/2) (13)wird.
Daraus errechnet sich der Streckfaktor nach Gleichung (10) zu SF = (Gesamtlänge des Stabes vor dem Biegen – Summe aller geraden Stücke Gn)/Summe der theoretischen Abwicklungen aller n – 1 Bögen, wobei die Summe aller theoretischen Abwicklungen 2π × (Rm + ra) × (Summe aller n – 1 Soll-Biegewinkel β1 bis βn-1)/360° ist. (14)
Die Streckung wird vorzugsweise für einen bestimmten Biegewinkel auf einen Einheits-Biegeradius normiert und für einen bestimmten Biegeradius auf einen Einheits biegewinkel normiert. Daraus können dann für eine bestimmte Biegeaufgabe mit vorgegebenem Biegeradius und Biegewinkel die zu erwartende absolute Streckung errechnet werden. Außerdem lässt sich vorab errechnen, an welcher Position sich das hintere Ende des Stabes nach dem Biegen eines jeden einzelnen Bogens eines Stabes befinden sollte. Diese Position kann durch den Weggeber, welcher mit der Vorschubeinrichtung gekoppelt ist, erfasst und dem Rechner der Biegemaschine zur Kontrolle übermittelt werden. Das hat den Vorteil, daß z.B. durch Schlupf verursachte Abweichungen von den erwarteten Positionen noch während der Bearbeitung des Stabes festgestellt werden können und dass bereits während des Biegevorganges eine Qualitätskontrolle erfolgen und vom Rechner für jeden einzelnen Stab festgehalten werden kann. Die Erfindung wird damit den Anforderungen gängiger Zertifizierungsnormen gerecht. Die Möglichkeit, die Positionen des hinteren Stabendes und der dort angreifenden Vorschubeinrichtung vorab genau ermitteln zu können, hat den weiteren Vorteil, dass bereits vorab ermittelt werden kann, ob die Vorschubeinrichtung beim Durchführen einer gegebenen Biegeaufgabe irgendwo kollidieren könnte.
Die Erfindung eignet sich besonders für das Zugumformungsbiegen von Rohren, kann aber auch auf das biegen von massiven Rundstäben, Profilstäben und Hohlprofilstäben angewendet werden, welche hier zusammen mit Rohren als Stäbe bezeichnet sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert.
1 zeigt ein Rohr nach einem Biegevorgang, während es noch im Biegewerkzeug und in der Vorschubeinrichtung eingehalten ist und unter Spannung steht,
2 zeigt das Rohr aus 1, welches von der Vorschubeinrichtung und vom Biegewiderlager entkoppelt ist,
3 zeigt das Rohr aus 2, noch immer in die Spannvorrichtung eingespannt, aber durch Verschwenken der Spannvorrichtung in eine Lage ver schwenkt, in welcher der hintere Schenkel des Rohres parallel zu seiner ursprünglichen Lage, wie in 1 angegeben, ausgerichtet ist.
1 zeigt in einer Draufsicht eine Vorschubeinrichtung 1 einer Biegemaschine, ein Biegewiderlager 2, als geradlinige Gleitschiene ausgebildet, und ein Biegewerkzeug 3, welches um eine zur Zeichenebene senkrechte Achse 4, die Biegeachse, verschwenkbar ist. Das Biegewerkzeug 3 hat eine als Rotationsfläche ausgebildete Mantelfläche 5, welche sich über etwas mehr als einen Dreiviertelkreis erstreckt und im Radialschnitt eine konkave Kontur hat, welche dem Außendurchmesser des Rohres 6 angepasst ist. Die Rotationsfläche 5 geht tangential in eine Spannvorrichtung 7 über, bestehend aus einem Klemmbackenpaar, zwischen welches das Rohr 6 fest eingespannt werden kann.
Zu Beginn des Biegevorgangs ist die Spannvorrichtung 7 parallel zum Biegewiderlager 2 ausgerichtet. Das Biegewiderlager 2 wird an das Rohr 6 angelegt, welches mit seinem hinteren Ende bis zu einem Anschlag 8 in der Vorschubeinrichtung 1 steckt, die sich auf einem Vorschubschlitten befinden kann.
Das Rohr 6 wird durch Verschwenken des Biegewerkzeugs 3 mit der Spannvorrichtung 7 gebogen. Es zieht dabei den hinteren Abschnitt des Rohres 6 an dem Biegewiderlager 2 entlang und wickelt das Rohr 6 auf die Rotationsfläche 5 auf. Beim ersten Biegevorgang, dargestellt in 1, kann zunächst der erforderliche Überbiegewinkel Δβ mit Hilfe eines Messlineals 9 bestimmt werden, welches mit dem Biegewiderlager 2 gekoppelt ist. Die Bestimmung des Überbiegewinkels Δβ ist in der EP 0 384 477 B1 beschrieben, worauf hiermit Bezug genommen wird. Ist der Überbiegewinkel Δβ bestimmt, dann wird der Schwenkwinkel des Biegewerkzeugs 3 um den Überbiegewinkel Δβ erhöht, um den gewünschten Soll-Biegewinkel β₁ zu erreichen. 1 zeigt das Rohr 6 im überbogenen Zustand. Über die Lage, in welcher sich das hintere Ende 6b des Rohres 6 befindet, gibt ein Weggeber Auskunft, welcher mit der Vorschubeinrichtung 1 gekoppelt ist. Danach wird die Vorschubeinrichtung 1 zurückgezogen und vom Ende 6b des Rohres 6 entkoppelt. Das Biegewiderlager 2 wird quer zum hinteren Schenkel des Rohres 6 parallel zu sich selbst zurückgezogen und erlaubt eine Auffederung des Bogens 6a. Diesen Zustand zeigt die 2. Der Bogen 6a des Rohres 6 ist nun spannungsfrei, sein Radius hat sich aufgeweitet. Der Winkel zwischen den beiden Rohrschenkeln hat sich vergrößert und beträgt jetzt 180°– β₁.
Als nächstes wird das Biegewerkzeug 3 verschwenkt, um den hinteren Schenkel des Rohres 6 in eine Ausrichtung parallel zu seiner ursprünglichen Ausrichtung wie in 1 und parallel zum Biegewiderlager 2 zu bringen. Diesen Zustand zeigt die 3. In der 3 ist zusätzlich die Lage eingezeichnet, die der hintere Rohrschenkel im Zustand wie in 1 hatte. Infolge der Radiusaufweitung hat sich das hintere Ende 6b um die Strecke ΔV₂ in Richtung gegen die Vorschubeinrichtung 1 verlagert. Diese Verlagerung kann mit Hilfe des Weggebers gemessen werden, welcher mit der Vorschubeinrichtung 1 gekoppelt ist, indem die Vorschubeinrichtung 1 bis zum Anschlag gegen das Ende 6b des Rohres 6 vorgeschoben wird und dieses in der gleichen Referenzposition – Anschlag 8 – aufnimmt, welche es in 1 inne hatte. Die Differenz der Positionen der Vorschubeinrichtung 1 in 1 und – nach dem erneuten Aufnehmen des Endes 6b des Rohres 2 – in 3 ist die Strecke ΔV₂. Daraus ergibt sich die Radiusaufweitung r_a, indem ΔV₂ durch den Sinus des Biegewinkels β₁ geteilt wird.
Anhand der 3 ist zu erkennen, dass die Lage des hinteren Schenkels des Rohres 6 nach dem Biegen und erneutem Ausrichten parallel zur ursprünglichen Lage wie in 1 mit dieser nicht deckungsgleich ist. Der Abstand ΔV₃, quer zum Biegewiderlager 2 bzw. quer zum Rohrschenkel gemessen, ist ein Maß für die Radiusaufweitung, welche man erhält, indem man ΔV₃ durch (1 – cosβ₁) teilt.
Verglichen mit dem theoretischen Fall ohne Radiusaufweitung wird der Vorschub des Rohres 6 zur nächsten Biegeposition um die Radiusaufweitung r_a, multipliziert mit dem Tangens des halben Biegewinkels β₁ des ersten Bogens 6a, sowie um die Radiusaufweitung r_a multipliziert mit dem Tangens des halben Biegewinkels β₂ eines als Zweiten zu biegenden Bogens, verkürzt.

Claims

Verfahren zum maschinellen Zugumformungsbiegen von Stäben, insbesondere von Rohren durch Einspannen eines vorderen Abschnittes eines Stabes in eine Spannvorrichtung eines Biegewerkzeuges, welche um eine Achse schwenkbar ist, Anlegen eines hinteren Abschnittes des Stabes an ein in der Nachbarschaft des Biegewerkzeuges angeordnetes Biegewiderlager, Verschwenken der Spannvorrichtung um einen vorgewählten Winkel und in einer solchen Richtung, dass der hintere Abschnitt des Stabes gezogen wird und gegen das Biegewiderlager drückt, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Bogen eine Größe, die ein Maß für die durch das Zugumformungsbiegen hervorgerufene Radiusaufweitung des Bogens ist, gemessen wird, dass diese Größe oder eine davon abgeleitete Größe in einem Rechner gespeichert wird und dass für folgende Biegevorgänge der gleichen Biegeaufgabe der Einfluss der Radiusaufweitung auf den Abstand benachbarter Stabgeradenschnittpunkte voneinander und/oder auf den Abstand zwischen den Stabenden und den ihnen benachbarten Stabgeradenschnittpunkten durch Anpassen der Längen der zwischen je zwei einander benachbarten Bögen und/oder durch Anpassen der Länge des Stabes kompensiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe, die ein Maß für die Radiusaufweitung des Bogens ist, gemessen wird, während sich der Stab noch in der Biegemaschine befindet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss der Radiusaufweitung bei einem geraden Endabschnitt des Stabes kompensiert wird, indem dieser um den Betrag r_a·tanβ verkürzt wird, worin r_a die durch Messung bestimmte Radiusaufweitung und β der tatsächliche Biegewinkel des an den geraden Endabschnitt anschließenden Bogens ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss der Radiusaufweitung bei einem geraden Zwischenabschnitt des Stabes da durch kompensiert wird, dass dieser um einen Betrag r_a (tan(β₁/2) + tan(β₂/2)) verkürzt wird, worin r_a die durch Messung bestimmte Radiusaufweitung ist und β₁ und β₂ die tatsächlichen Biegewinkel der an den betreffenden geraden Stababschnitt angrenzenden Bögen sind.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese Art der Kompensation nur für Biegewinkel β, β₁, β₂ durchgeführt wird, die nicht größer als 170° sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiusaufweitung r_a bestimmt wird, wenn eine bestimmte Biegeaufgabe erstmalig durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiusaufweitung r_a bestimmt wird, wenn erstmals ein Bogen gebogen wird, der zu einer bestimmten Biegeaufgabe gehört.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiusaufweitung r_a mit einer Vorschubeinrichtung für den Stab gemessen wird, welche mit einem Weggeber gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Biegen eines Bogens das Biegewiderlager vom Stab entfernt wird, die Spannvorrichtung soweit zurückgeschwenkt wird, bis der hintere gerade Stababschnitt parallel zu seiner Ausgangslage vor dem Biegen liegt, dass die Lage des hinteren Endes des Stabes gemessen und mit der Lage verglichen wird, die das hintere Stabende ohne eine Radiusaufweitung eingenommen hätte, und dass der Abstand dieser beiden Positionen, in axialer Richtung des Stabes gemessen, durch den Sinus des Biegewinkels geteilt wird, um die Radiusaufweitung r_a zu erhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Radiusaufweitung r_a nach dem Biegen eines Bogens die Spannvorrichtung mit dem eingespannten Stab soweit zurückgeschwenkt wird, dass der hintere gerade Stababschnitt eine Lage parallel zu seiner Ausgangslage vor dem Biegen des Bogens einnimmt und dass dann der Abstand dieses hinteren geraden Abschnittes des Stabes von seiner ursprünglichen Lage gemessen und mit einem vom Biegewinkel abhängigen Faktor multipliziert wird, um die Radiusaufweitung r_a zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Faktor 1/(1 – cosβ) gewählt wird, worin β der Soll-Biegewinkel ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessung mit Hilfe eines Längenmessgerätes durchgeführt wird, welches mit dem Biegewiderlager gekoppelt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiusaufweitung r_a bestimmt wird, indem nach dem Biegen eines Bogens die Spannvorrichtung um den Überbiegewinkel zurückgeschwenkt, geöffnet und in der Spannvorrichtung die Auffederung des Bogens gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffederung des Bogens mit einem in die Spannvorrichtung integrierten Messfühler gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiusaufweitung r_a bestimmt wird, indem nach dem Biegen eines Bogens die Spannvorrichtung geöffnet, in ihre Ausgangslage zurückgeschwenkt und der Stab aus der Spannvorrichtung heraus vorgeschoben wird zu einem an der Biegemaschine vorgesehenen Längenmessgerät, mit welchem der Abstand des Stabanfangs von dem ersten Stabgeradenschnittpunkt gemessen, die Differenz zur Länge des geraden Stababschnittes gebildet, der halbe Stabdurchmesser abgezogen und das Ergebnis mit dem Soll-Biegeradius verglichen wird, um die Radiusaufweitung r_a zu erhalten.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der tatsächliche Biegeradius in der Biegeebene entweder auf der Bogeninnenseite oder auf der Bogenaußenseite mittels eines 3-Punkt-Messgerätes ge messen wird, welches die Kontur des Bogens an drei Punkten abtastet, dass aus der Länge der Sehne und aus der Höhe des Bogens über der Sehne der tatsächliche Innenradius bzw. Außenradius des Bogens berechnet, daraus durch Addieren des halben Stabdurchmessers bzw. durch Subtrahieren des halben Stabdurchmessers der tatsächliche Radius des Bogens bezogen auf die Stabmittellinie berechnet und als Radiusaufweitung r_a die Differenz zum Sollbiegeradius gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiusaufweitung aus dem Überbiegewinkel abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Radiusaufweitung die Größe ra = Rm (Δβ/β)bestimmt wird, worin R_m der Soll-Radius des Bogens bezogen auf die Längsmittellinie des Stabes, β der Soll – Biegewinkel und Δβ der Überbiegewinkel ist.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Radiusaufweitung die Größe ra = Rm (Δβ – k)/βbestimmt wird, worin R_m der Sollradius des Bogens bezogen auf die Längsmittellinie des Stabes, β Soll-Biegewinkel, Δβ der Überbiegewinkel und k eine für den jeweiligen Stab charakteristische Konstante ist.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Konstante k der Grenzwinkel gewählt wird, bei dessen Überschreiten der Stab beim Biegen bleibend verformt wird, wohingegen er beim Biegen um kleinere Winkel nur elastisch verformt wird und in seine Ausgangsgestalt zurückfedern kann.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Radiusaufweitung und gegebenenfalls der Konstante k nur ein oder höchstens zwei Bögen gebogen und ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Radiusaufweitung und gegebenenfalls der Konstante k ein einziger Bogen in zwei Schritten gebogen und das Ergebnis eines jeden der Schritte ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Biegen eines Bogens auch die beim Biegen auftretende Streckung des Stabes bestimmt wird, insbesondere während sich der Stab noch in der Biegemaschine befindet, und dass die aus der einmal bestimmten Streckung bei folgenden Biegevorgängen mit dem gleichen Rohrtyp für jeden in dem Stab zu biegenden Bogen zu erwartende Streckung bei der Bemessung der Länge des Stabes berücksichtigt wird, indem die Länge des Stabes von vornherein zusätzlich zu einer sich aus der Kompensation der Radiusaufweitung ergebenden Verkürzung auch noch um die Summe der zu erwartenden Streckungen verkürzt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckung mit Hilfe der Radiusaufweitung r_a oder des Überbiegewinkels Δβ abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahlenwert, welcher als Maß für die Streckung gespeichert wird, auf einen Einheits-Biegewinkel normiert wird.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahlenwert, welcher als Maß für die Streckung gespeichert wird, auf einen Einheits-Biegeradius normiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass als absolute Streckung S die Größe S = ((Rm 2π((β + Δβ))/360) – ΔV oder S = ((Rm + ra) 2πβ/360) – ΔVberechnet wird, worin ΔV die Strecke ist, um welche das hintere Ende des Stabes gezogen wird, wenn dieses mit dem Soll-Radius R_m, bezogen auf die Mittellinie des Stabes, um den Soll-Biegewinkel β plus den Überbiegewinkel Δβ gebogen wird, gemessen vor der Rückfederung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der tatsächlichen, entlang der Mittellinie des Stabes gemessenen Länge eines Bogens mit dem Soll-Biegewinkel β und mit dem Soll-Radius R_m, in welchem eine Streckung stattgefunden hat, zur theoretischen Länge des gleichen Bogens ohne Annahme einer Streckung im Bogen, als Streckfaktor SF SF = (ΔV × 360°)/(2π(β + Δβ)Rm)oder SF = (ΔV × 360°)/(2πβ(Rm + ra))bestimmt und gespeichert wird, worin ΔV die Strecke ist, um welche das hintere Ende des Stabes gezogen wird, wenn dieses mit dem Soll-Radius R_m, bezogen auf die Mittellinie des Stabes, um den Soll-Biegewinkel β plus den Überbiegewinkel Δβ gebogen wird, gemessen vor der Rückfederung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der tatsächlichen, entlang der Mittellinie des Stabes gemessenen Länge eines Bogens mit dem Soll-Biegewinkel β und mit dem Soll-Radius R_m, in welchem eine Streckung stattgefunden hat, zur theoretischen Länge des gleichen Bogens ohne Annahme einer Streckung und ohne Annahme einer Radiusaufweitung, als Streckfaktor SF1 = (ΔV × 360°)/(2πβRm)bestimmt und gespeichert wird, worin ΔV die Strecke ist, um welche das hintere Ende des Stabes gezogen wird, wenn dieses mit dem Soll-Radius R_m, bezogen auf die Mittellinie des Stabes, um den Soll-Biegewinkel β plus den Überbiegewinkel Δβ gebogen wird, gemessen vor der Rückfederung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23–26, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Streckung eines gebogenen Stabes dessen Länge vor dem Biegen, der Abstand seiner Stabgeradenschnittpunkte, der Abstand des Stabanfangs vom ersten Stabgeradenschnittpunkt, und der Abstand des Stabendes vom letzten Stabergeradenschnittpunkt bestimmt werden, dass daraus mit Hilfe der schon bestimmten Radiusaufweitung und der vorgegebenen Soll-Biegeradien die Länge der geraden Stababschnitte berechnet wird, und dass daraus als Streckfaktor der Quotient aus der um die Länge aller geraden Stücke des Biegeteils verminderten anfänglichen Stablänge und aus der Summe der theoretischen Abwicklungen aller Bögen gebildet wird.