DE102006029637A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Biegen eines zylinderförmigen Werkstücks - Google Patents
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Abstract
Bei einem bekannten Verfahren zum freien Biegen eines eine Längsachse aufweisenden, zylinderförmigen Werkstücks, insbesondere aus thermoplastisch verformbaren Material, wird das Werkstück mit seinem einen proximalen Ende fixiert und mit seinem anderen distalen Ende relativ zum proximalen Ende in einer Biegeebene derart bewegt, dass in einem Verformungsbereich des Werkstücks eine Biegung mit einem Radius "R" um einen Mittelpunkt "M" erzeugt wird, wobei die Bewegung zur Erzeugung der Biegung mit einem Biegungswinkel alpha einer Drehbewegung um eine quer zur Längsachse verlaufende Drehachse D entspricht. Um hiervon ausgehend bei Biegewinkeln von weniger als 120° eine vorgegebene Biegung mit hoher Maßhaltigkeit zu erzeugen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Drehachse D in Bezug auf den Mittelpunkt M versetzt ist, wobei D - in der Biegeebene betrachtet - etwa im Bereich der Mitte der gestreckten Verformungsbereichs-Länge und - in Richtung des Mittelpunkts M gesehen - mit Abstand y von der Werkstück-Längsachse verläuft, wobei der Abstand y eine Teillänge von R ausmacht.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum freien Biegen eines eine Längsachse aufweisenden, zylinderförmigen Werkstücks, insbesondere aus thermoplastisch verformbarem Material, indem das Werkstück mit seinem einen, proximalen Ende fixiert, und mit seinem anderen, distalen Ende relativ zum proximalen Ende in einer Biegeebene derart bewegt wird, dass in einem Verformungsbereich des Werkstücks eine Biegung mit einem Radius „R" um einen Mittelpunkt „M" erzeugt wird, wobei die Bewegung zur Erzeugung der Biegung mit einem Biegungswinkel α einer Drehbewegung um eine quer zur Längsachse verlaufenden Drehachse D entspricht.
- Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum freien Biegen eines eine Längsachse aufweisenden, zylinderförmigen Werkstücks, insbesondere aus thermoplastisch verformbarem Material, mit einer Spanneinrichtung zur Aufnahme des Werkstücks mit seinem einen, proximalen Ende, mit einem Greifer zum Erfassen des Werkstücks im Bereich des anderen, distalen Endes, der mit einer Biegeeinrichtung verbunden ist, mittels welcher der Greifer in einer Biegeebene um eine quer zur Längsachse verlaufende Drehachse D drehbar ist, so dass in einem Verformungsbereich des Werkstücks eine Biegung mit einem Radius „R" um einen Mittelpunkt „M" erzeugt wird.
- In der
DE 199 608 19 A1 werden Verfahren und Vorrichtungen zum mechanischen Umformen zylinderförmiger Werkstücke aus Metall oder aus anderen duktilen Werkstoffen beschrieben, indem die Werkstücke nur an ihren Enden in beweglichen Einspannwerkzeugen fixiert sind und allein durch die Bewegung der Einspannwerkzeuge in eine vorgegebene Endgestalt gebracht werden. Das Verfahren wird dort als „endgesteuertes Umformen" bezeichnet. Die Einspannwerkzeuge werden dabei auf Basis theoretischer Modelle kinematisch (durch Vorgabe ihrer Bewegung) oder statisch (durch Vorgabe der Kräfte und Momente) gesteuert. Diese Art der Erzeugung der vorgegebenen Endgestalt durch „endgesteuertes Umformen" erfordert eine hohe Variabilität in der Positionierung der Einspannwerkzeuge. So sind bei einer dreidimensionalen Umformung mindestens sechs Bewegungsfreiheitsgrade (Drehung und/oder Verschiebung) erforderlich, und bei einer Umformung in der Ebene (eine Biegung um eine feste Raumachse, gegebenenfalls verbunden mit Streckung und Scherung in der dazu senkrechten Ebene) mindestens drei Freiheitsgrade. Diese hohen Anforderungen an die Positionierbarkeit und Beweglichkeit der Einspannwerkzeuge sind typischerweise nur von frei programmierbaren Bearbeitungsmaschinen – also Industrierobotern – erfüllbar. Diese Maschinen sind in der Regel sehr teuer und aufwändig in Bedienung und Wartung. - Eine besondere Problematik ergibt sich beim Biegen eines Werkstücks aus einem thermoplastisch verformbaren Material unter bereichsweiser Einwirkung von Wärme. Im Einwirkungsbereich der Wärme stellen sich infolge der geringeren Viskosität des Materials leicht undefinierte Verformungen ein. Es hat sich gezeigt, dass hier auch bei hohem konstruktiven Aufwand durch Einsatz von Industrierobotern eine ausreichende Maßhaltigkeit der gebogenen Werkstücke nur schwierig zu erreichen ist.
- Daher werden derartige Werkstücke häufig um einen Formkörper gebogen, der die Endkontur des Werkstücks nach dem Biegen vorgibt. Bei der maschinellen Bearbeitung wird dabei mittels einer Zuführeinrichtung das zu verformende Werkstück einem Biegekopf einer Biegemaschine zugeführt. Dabei wird das Werkstück an seinem proximalen Ende eingespannt und mit dem distalen Ende mittels des Biegekopfes um den Formkörper gebogen.
- Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE-PS 851 401 bekannt. Darin wird zum Biegen von Quarzglasrohren vorgeschlagen, das Rohr kontinuierlich einer ringförmigen Erwärmungszone zuzuführen, darin zu erweichen und im erweichten Zustand in einem Bogen über eine rotierbare Scheibe zu führen.
- Der Einsatz eines Formkörpers gewährleistet zwar eine Biegung des Werkstücks mit exaktem Radius, jedoch besteht bei derartigen Verfahren allgemein die Gefahr, dass das noch weiche Material im Kontakt mit dem Formkörper oberflächlich beschädigt oder das Querschnittsprofil durch den Druck der Auflage unerwünscht verformt wird. Derartige Defekte führen bei Werkstücken aus sprödem Werkstoff leicht zu Brüchen und wirken sich auch bei besonderen Anwendungen des Werkstücks, wie etwa beim Einsatz als Lichtwellenleiter, ungünstig aus.
- Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird in der
DE 24 43 556 C3 ein Verfahren zur Herstellung einer Spirale aus einem Glasstrang durch werkzeugfreie, bogenförmige Biegung vorgeschlagen. Hierbei wird das proximale Ende des Glasstrangs fest eingespannt und das distale Ende mittels Greifer erfasst, der über einen Hebel mit einer rotierbaren Welle verbunden ist. Die Drehachse der Welle liegt in der Mittelachse der zu formenden Spirale. Der Glasstrang wird kontinuierlich durch eine Heizzone geführt, darin bereichsweise erweicht, und dabei gleichzeitig der Greifer mitsamt dem distalen Ende des Glasstrangs um die Welle rotiert, so dass dem Strang unter allmählicher Ausbildung der Spirale im jeweils erweichten Bereich eine Biegung aufgeprägt wird. - Der mittlere Biegeradius entspricht der Länge des Hebels. Sehr hohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit genügen die nach diesem Verfahren gebogenen Werkstücke jedoch nicht.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, Werkstücken aus plastisch verformbarem, insbesondere aus thermoplastisch verformbarem Material kostengünstig eine vorgegebene Biegung mit hoher Maßhaltigkeit aufzuprägen.
- Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine konstruktive einfache Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereit zu stellen, die es ermöglicht, Werkstücken aus plastisch verformbarem, insbesondere aus thermoplastisch verformbarem Material kostengünstig eine vorgegebene Biegung mit hoher Maßhaltigkeit aufzuprägen.
- Hinsichtlich des Verfahren wird diese Aufgabe ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei Biegewinkeln von weniger als 120 Grad die Drehachse D in Bezug auf den Mittelpunkt M versetzt ist, wobei D – in der Biegeebene betrachtet – etwa im Bereich der Mitte der gestreckten Verformungsbereichs-Länge und – in Richtung des Mittelpunkts M gesehen – mit Abstand y von der Werkstück-Längsachse verläuft, wobei der Abstand y eine Teillänge von R ausmacht.
- Bei dem Werkstück handelt es sich um langgestrecktes Halbzeug aus duktilem Werkstoff, insbesondere aus thermoplastisch verformbarem Werkstoff, wie Kunststoff oder Glas. Der Verformungsbereich entspricht derjenigen Länge, über die eine plastische Verformung durch die Biegung vorgesehen ist. Bei thermoplastisch verformbarem Werkstoff kann die Länge des Verformungsbereichs durch die Länge des erhitzen und erweichten Bereichs eingestellt werden.
- Das Werkstück erfährt eine Biegung um seine Längsachse. Hierzu führt das distale Ende eine Bewegung aus, die einer Drehbewegung um eine quer zur Längsachse verlaufenden Drehachse D entspricht. In der Praxis kann die Drehachse D als reales konstruktives Merkmal einer Vorrichtung ausgebildet sein oder es wird lediglich deren Lage theoretisch ermittelt (fiktive Drehachse). Besagte Bewegung wird entweder erzeugt, indem ein an am Werkstück angreifendes Greifelement von einer Anfangsposition durch Drehung um eine reale Drehachse in eine Endposition gebracht wird, oder indem ein am Werkstück angreifendes Greifelement von seiner Anfangsposition durch Drehung um eine fiktive Drehachse entweder rechnergesteuert oder durch Anfahren gegen mechanische Anschläge in die gleiche Endposition verbracht wird, wie sie sich auch durch Drehung um eine entsprechende reale Drehachse ergeben würde. Die rechnergesteuerte Verfahrensweise bietet sich für Industrieroboter mit frei positionierbarem Greifelement an, wobei die Koordinaten für die Endposition des Greifelements auf Basis einer Drehung um eine gemäß der Erfindung verlaufende, fiktive Drehachse ermittelt werden können. Die Drehachse verläuft quer zur Längsachse des Werkstücks, im einfachsten Fall senkrecht dazu.
- Im Gegensatz zum bekannten Verfahren liegt die Drehachse beim erfindungsgemäßen Verfahren jedoch nicht im Mittelpunkt der Biegung, sondern versetzt dazu. In der Biegeebene betrachtet, liegt die Drehachse – im Idealfall – exakt in der Mitte der Länge des Verformungsbereichs vor der Biegung. Abweichungen in dieser Koordinate vom Idealfall um 10% der Verformungsbereichs-Länge wirken sich auf die Maßhaltigkeit der Biegung wenig aus und sind in der Praxis beim freien Biegen akzeptabel.
- Die andere Lage-Koordinate der Drehachse in der Biegeebene ergibt sich aus einem Abstand y von der Werkstück-Längsachse bei gestreckter Länge, und zwar in Richtung des Biege-Mittelpunktes M gesehen. Diese Abstand entspricht bei dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik dem gesamten Biegeradius R, wohingegen y gemäß der Erfindung nur einer Teillänge von R entspricht. Der Abstand y beträgt in der Regel weniger als 40% der Länge von R.
- Es hat sich gezeigt, dass bei einer Biegung, die einer Drehbewegung des Greifelements um eine quer zur Längsachse verlaufende und gegenüber dem Biegemittelpunkt wie oben beschrieben versetzte Drehachse D, optimale Ergebnisse in Bezug auf die Maßhaltigkeit der Biegung des Werkstücks erreicht werden. Auf diese Art und Weise kann das Werkstück mit einer präzisen Biegung oder mit mehreren präzisen Biegungen versehen werden. Das umzuformende zylinderförmige Werkstück liegt dabei als Rohr oder Vollstab vor und kann ein beliebiges radiales Querschnittsprofil aufweisen, wie zum Beispiel rund, oval oder polygonal, insbesondere rechteckig oder sechseckig. Bei einem rohrförmigen Werkstück gilt dies sowohl für den Querschnitt der Innenbohrung als auch für den Querschnitt des Außenmantels.
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- Anhand der Gleichung (1) kann für die Drehachse der ideale Abstand y von der Längsachse des Werkstücks ermittelt werden. Abweichungen von diesem Idealwert um +/– 50% sind akzeptabel.
- Vorzugsweise wird ein Werkstück eingesetzt, dessen Anfangslänge vor dem Biegen einer Soll-Länge für den bestimmungsgemäßen Einsatz entspricht.
- Dadurch, dass die anfängliche Länge des Werkstücks auch seiner Endlänge entspricht, wird ein Kürzen nach Fertigstellung der Biegung vermieden. Dies ist aufgrund der dann vorhandenen Biegung/Biegungen sehr aufwändig und kann zu Beschädigungen des Werkstücks bis um Totalverlust führen.
- Es hat sich als günstig erwiesen, wenn das Werkstück mehreren aufeinanderfolgenden Biegevorgängen unterzogen wird. Dabei bleibt das Werkstück vorzugsweise während der aufeinanderfolgenden Biegevorgänge mit seinem proximalen Ende eingespannt.
- Dadurch, dass das proximale Ende eingespannt bleibt, ergibt sich für jeden Biegevorgang derselbe Bezugspunkt bezüglich des proximalen Endes, also ein definierter Anfangspunkt.
- Es hat sich eine Ausführungsform der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, bei der für die Durchführung aufeinanderfolgender Biegevorgänge an einer Vielzahl von Werkstücken eine Karussel-Biegemaschine mit mehreren Biegestationen eingesetzt wird, wobei die Biegevorgänge an mehreren Werkstücken simultan ausgeführt werden.
- An den Biegestationen der Karussel-Biegemaschine können unterschiedliche Biegevorgänge gemäß der Erfindung ausgeführt werden. Diese können simultan ablaufen, so dass sich eine besonders hohe Produktivität ergibt.
- Weiterhin umfasst die Karussel-Biegemaschine vorzugsweise eine Reservestation.
- Die Reservestation ist beispielsweise bei Wartungsarbeiten an einer anderen Station, für hinzukommende Biegevorgänge oder für Justiervorgänge einsetzbar. Aufwändige Nachrüstungen der Karussel-Biegemaschine werden so vermeiden.
- Es hat sich besonders bewährt, wenn das Werkstück um seine Längsachse rotierbar gelagert wird.
- Die Rotationsmöglichkeit eröffnet einen zusätzlichen Freiheitsgrad für die Erzeugung einer Biegung außerhalb der Biegeebene und damit die Erzeugung einer dreidimensionalen Biegeform. Das proximale Ende des Werkstücks wird dabei zum Beispiel in einem drehbaren Spannfutter eingespannt.
- Es hat sich bewährt, wenn am distalen Ende des Werkstücks ein Greifelement außerhalb der Werkstück-Längsachse angreift.
- Durch den Einsatz eines nicht in der Werkstück-Längsachse sondern außerhalb davon angreifenden Greifelementes wird die Erzeugung auch sehr dicht zueinander benachbarter Biegungen erleichtert.
- Hinsichtlich der Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Ausbildung von Biegewinkeln von weniger als 120 Grad die Drehachse D so einstellbar ist, dass sie – in der Biegeebene betrachtet – etwa im Bereich der Mitte der gestreckten Verformungsbereichs-Länge und – in Richtung des Mittelpunkts M gesehen – mit Abstand y von der Werkstück-Längsachse verläuft, wobei der Abstand y eine Teillänge von R ausmacht.
- Der Verformungsbereich entspricht derjenigen Länge des Werkstücks, über die eine plastische Verformung durch die Biegung vorgesehen ist. Bei thermoplastisch verformbarem Werkstoff kann die Länge des Verformungsbereichs durch die Länge des erhitzen und erweichten Bereichs eingestellt werden.
- Das Werkstück erfährt eine Biegung um seine Längsachse. Hierzu ist der Greifer um eine quer zur Längsachse verlaufende Drehachse D drehbar, wobei die Drehachse D so einstellbar ist, dass sie versetzt zum Mittelpunkt M – wie oben angegeben – verläuft. Das distale Ende des Werkstück führt daher eine Bewegung aus, die einer Drehbewegung um eine quer zur Längsachse verlaufenden Drehachse D entspricht. Diese Bewegung wird erzeugt, indem das am Werkstück angreifende Greifelement von einer Anfangsposition durch Drehung um eine Drehachse in eine Endposition gebracht wird
- Im Gegensatz zum bekannten Verfahren liegt die Drehachse bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung jedoch nicht im Mittelpunkt der Biegung, sondern versetzt dazu. In der Biegeebene betrachtet, liegt die Drehachse – im Idealfall – exakt in der Mitte der Länge des Verformungsbereichs vor der Biegung. Abweichungen in dieser Koordinate vom Idealfall um 10% der Verformungsbereichs-Länge wirken sich auf die Maßhaltigkeit der Biegung wenig aus und sind in der Praxis beim freien Biegen akzeptabel.
- Die andere Lage-Koordinate der Drehachse in der Biegeebene ergibt sich aus einem Abstand y von der Werkstück-Längsachse bei gestreckter Länge, und zwar in Richtung des Biege-Mittelpunktes M gesehen. Diese Abstand entspricht bei dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik dem gesamten Biegeradius R, wohingegen y gemäß der Erfindung nur einer Teillänge von R entspricht. Der Abstand y beträgt in der Regel weniger als 40% der Länge von R.
- Es hat sich gezeigt, dass bei einer Biegung, die einer Drehbewegung des Greifelements um eine quer zur Längsachse verlaufende und gegenüber dem Biegemittelpunkt wie oben beschrieben versetzte Drehachse D, optimale Ergebnisse in Bezug auf die Maßhaltigkeit der Biegung des Werkstücks erreicht werden. Auf diese Art und Weise kann das Werkstück mit einer präzisen Biegung oder mit mehreren präzisen Biegungen versehen werden.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Soweit in den Unteransprüchen angegebene Ausgestaltungen der Vorrichtung den in Unteransprüchen zum erfindungsgemäßen Verfahren genannten Verfahrensweisen nachgebildet sind, wird zur ergänzenden Erläuterung auf die obigen Ausführungen zu den entsprechenden Verfahrensansprüchen verwiesen. Die in den übrigen Unteransprüchen genannten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachfolgend näher erläutert.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind der Greifer und die Biegeeinrichtung in Richtung senkrecht zur Werkstück-Längsachse, vorzugsweise auch in Richtung der Längsachse, gegeneinander verschiebbar ausgebildet.
- Die Verschiebbarkeit von Greifer und die Biegeeinrichtung gegeneinander erleichtert die Einstellung der Lage der Drehachse für die Erzeugung der Biegung auf die vorgegebenen Koordinaten.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Patentzeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt im Einzelnen:
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1 : eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer dreidimensionalen schematischen Darstellung, und -
2 : ein Schaubild zur Ermittlung der Position der Drehachse bei der Biegung eines Quarzglasstabs. - Die Vorrichtung gemäß
1 wird zur Erzeugung von Biegungen1 in einem Quarzglasstab2 mit einer Länge von 30 cm und einem Durchmesser von 8 mm eingesetzt. Die Biegungen1 sind in1 nur schematisch dargestellt. Der Quarzglasstab2 wird mit seinem vorderen, Einspannendes12 in einem rotierbaren Spannfutter3 um seine Längsachse11 rotierbar gehalten. Die Vorrichtung umfasst weiterhin einen Schlitten4 zur horizontalen Positionierung der kompletten Biegeeinheit auf, die einen Greifer5 , eine Biegeeinrichtung6 für die Positionierung und Bewegung des Greifers5 und eine Heizeinrichtung7 aus einem Paar sich gegenüberliegender Knallgasbrenner umfasst. - Die Biegeeinrichtung
6 besteht aus mehreren einstellbaren Schlitten zur horizontalen und vertikalen Positionierung des Greifers5 und zur Einstellung seiner Drehachse9 . Mit dem vertikalen Schlitten16 wird der Abstand „y" (siehe2 ) zur horizontalen Ebene durch die Quarzglasstab-Längsachse11 und damit die erste Koordinate der Drehachse9 des Greifers5 in der Biegeebene (siehe2 ) eingestellt. Mit dem Schlitten17 wird der Greifer5 in Richtung der Längsachse11 des Quarzglasstabs2 verschoben, und damit die zweite Koordinate der Drehachse9 etwa in der Mitte des Verformungsbereichs14 (siehe zur Verdeutlichung auch2 ) eingestellt. Mit dem Schlitten18 ist der Greifer5 unabhängig von seiner Drehachse9 in vertikaler Richtung verschiebbar, so dass er auf der Höhe des Quarzglasstabs2 positioniert und den Quarzglasstab2 im Bereich seines hinteren, frei beweglichen Endes13 ergreifen kann. Die Biegeeinrichtung6 ist um die Drehachse9 drehbar, wie vom Richtungspfeil10 angedeutet, wobei die Drehbewegung mittels eines Drehantriebs15 erfolgt. - Zur mechanischen Unterstützung des Quarzglasstabes
2 ist zwischen dem Spannfutter3 und der Heizeinrichtung7 ein zusätzlicher Unterstützungsgreifer19 vorgesehen. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren anhand der1 und2 näher beschrieben. Sofern in2 dieselben Bezugsziffern wie in1 verwendet sind, so sind damit baugleiche oder äquivalente Bauteile und Bestandteile bezeichnet, wie sie oben anhand der Beschreibung der Vorrichtung näher erläutert sind. - Der Quarzglasstab
2 soll eine Biegung mit einem Biegewinkel α von 90 Grad nach oben erhalten, wie dies in2 schematisch dargestellt ist. Der um den Mittelpunkt M gebogene Quarzglasstab ist in durchgezogenen Linien eingezeichnet, der noch nicht gebogene Stab ist durch punktierte Linien angedeutet. Zunächst wird die Lage der Drehachse9 (= „D") rechnerisch anhand der oben genannten Gleichungen (1) bis (3) ermittelt. Dadurch ergibt sich für den Abstand y der Drehachse9 von der Längsachse11 von etwa 21 mm. Die Koordinate für die Drehachse9 in Richtung der Längsachse11 liegt etwa in der Mitte des Verformungsbereichs14 . Der Hilfsradius „r" ist in2 eingezeichnet und hat eine Länge von etwa 81 mm. Der Wert für „a" ergibt sich als Abstand zwischen dem Endpunkt des Verformungsbereichs14 in der gestreckten Form zum Endpunkt in der gebogenen Form und beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 115 mm. - Der Quarzglasstab
2 wird mit seinem einen Ende12 fest in die Spanneinrichtung3 eingespannt und mittels der Knallgasbrenner7 über eine Länge von etwa 16 cm erhitzt, so das sich das Quarzglas über der Länge des Verformungsbereichs14 soweit erweicht, dass eine plastische Verformung möglich ist. Die Biegeeinrichtung6 mitsamt des Greifers5 wird mittels Schlitten17 in der Mitte des Verformungsbereichs14 und mittels Schlitten16 in einer Höhe positioniert, die der Position der vorab ermittelten y-Koordinate der Drehachse9 entspricht, also etwa 21 mm oberhalb der Längsachse11 . Der Greifer5 wird mittels Schlitten18 entsprechend diesem Abstand von etwa 21 mm wieder nach unten verschoben, so dass der er den Quarzglasstab2 in Höhe der Längsachse11 angreifen kann. Daraufhin wird der an der Biegeeinrichtung6 wieder fest fixierte Greifer5 um die Drehachse9 der Biegeeinrichtung 6 um 90 Grad gedreht. - Es wird eine sehr präzise 90-Grad-Biegung mit dem Radius R erhalten.
Claims (18)
- Verfahren zum freien Biegen eines eine Längsachse (
11 ) aufweisenden zylinderförmigen Werkstücks (2 ), insbesondere aus thermoplastisch verformbarem Material, indem das Werkstück (2 ) mit seinem einen, proximalen Ende (12 ) fixiert, und mit seinem anderen, distalen Ende (13 ) relativ zum proximalen Ende (12 ) in einer Biegeebene derart bewegt wird, dass in einem Verformungsbereich (14 ) des Werkstücks eine Biegung (1 ) mit einem Radius „R" um einen Mittelpunkt „M" erzeugt wird, wobei die Bewegung zur Erzeugung der Biegung (1 ) mit einem Biegungswinkel α einer Drehbewegung um eine quer zur Längsachse (11 ) verlaufenden Drehachse D entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass bei Biegewinkeln von weniger als 120 Grad die Drehachse D in Bezug auf den Mittelpunkt M versetzt ist, wobei D – in der Biegeebene betrachtet – etwa im Bereich der Mitte der gestreckten Verformungsbereichs-Länge (14 ) und – in Richtung des Mittelpunkts M gesehen – mit Abstand y von der Werkstück-Längsachse (11 ) verläuft, wobei der Abstand y eine Teillänge von R ausmacht. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand y in Abhängigkeit vom Biegeradius R und vom Biegungswinkel α ermittelt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkstück (
2 ) eingesetzt wird, dessen Anfangslänge vor dem Biegen einer Soll-Länge für den bestimmungsgemäßen Einsatz entspricht. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (
2 ) mehreren aufeinanderfolgenden Biegevorgängen unterzogen wird. - Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (
2 ) während der aufeinanderfolgenden Biegevorgänge mit seinem proximalen Ende (12 ) eingespannt bleibt. - Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Durchführung aufeinanderfolgender Biegevorgänge an einer Vielzahl von Werkstücken eine Karussel-Biegemaschine mit mehreren Biegestationen eingesetzt wird, wobei die Biegevorgänge an mehreren Werkstücken simultan ausgeführt werden.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Karussel-Biegemaschine eine Reservestation umfasst.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (
2 ) um seine Längsachse (11 ) rotierbar gelagert wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am distalen Ende des Werkstücks ein Greifelement außerhalb der Werkstück-Längsachse angreift.
- Vorrichtung zum freien Biegen eines eine Längsachse (
11 ) aufweisenden, zylinderförmigen Werkstücks (2 ), insbesondere aus thermoplastisch verformbarem Material, mit einer Spanneinrichtung (3 ) zur Aufnahme des Werkstücks (2 ) mit seinem einen, proximalen Ende (12 ), mit einem Greifer (5 ) zum Erfassen des Werkstücks (2 ) im Bereich des anderen, distalen Endes (13 ), der mit einer Biegeeinrichtung (6 ) verbunden ist, mittels welcher der Greifer (5 ) in einer Biegeebene um eine quer zur Längsachse (11 ) verlaufende Drehachse D drehbar ist, so dass in einem Verformungsbereich (14 ) des Werkstücks (2 ) eine Biegung (1 ) mit einem Radius „R" um einen Mittelpunkt „M" erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung von Biegewinkeln von weniger als 120 Grad die Drehachse D so einstellbar ist, dass sie – in der Biegeebene betrachtet – etwa im Bereich der Mitte der gestreckten Verformungsbereichs-Länge (14 ) und – in Richtung des Mittelpunkts M gesehen – mit Abstand y von der Werkstück-Längsachse (11 ) verläuft, wobei der Abstand y eine Teillänge von R ausmacht. - Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand y in Abhängigkeit vom Biegeradius R und vom Biegungswinkel α einstellbar ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (
5 ) und die Biegeeinrichtung (6 ) in Richtung senkrecht zur Werkstück-Längsachse (11 ), vorzugsweise auch in Richtung der Längsachse (11 ), gegeneinander verschiebbar sind. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (
3 ) als um die Werkstück-Längsachse (11 ) rotierbares Spannfutter ausgebildet ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Karussel-Biegemaschine mit mehreren Biegestationen ausgebildet ist, wobei Biegevorgänge an mehreren Werkstücken simultan ausführbar sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Karussel-Biegemaschine eine Reservestation umfasst.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Greifelement außerhalb der Werkstück-Längsachse am distalen Ende des Werkstücks angreift.
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