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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Biegen eines Metallgegenstands, das eine Echtzeit-Biegeverifikation und -korrektur verschafft, sowie auf eine Biegevorrichtung hierfür.
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Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist beispielsweise aus der
US 5,275,031 A bekannt geworden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Während des Biegens von Metallgegenständen wie etwa Metallrohren wird vielen Variablen begegnet, denen Rechnung getragen werden muss, um sicherzustellen, dass die gewünschte endgültige Geometrie erreicht wird. Eine solche Variable ist die natürliche Abweichung des Blechs von einer Spule zur anderen und seine damit verbundenen Rückfederungsschwankungen. Weitere Beiträge zu Verarbeitungsabweichungen umfassen die Umgebungstemperatur, die Maschinentemperatur, die Schmierung, die natürliche Abnutzung der Biegewerkzeugausstattung und die Werkzeugbestückung. Metallrohre werden aus Blech geformt, das zu einer Rohrform aufgerollt und entlang einer axialen Naht verschweißt wird. ”Rückfederung” ist die Neigung von Blech (oder eines aus einem Bleich gebildeten Metallrohrs), seine Form etwas zu verlieren, wenn es aus einem Formwerkzeug genommen wird. Wenn das Formwerkzeug freigegeben wird, gelangt das Werkstück letztendlich zu einer geringeren Biegung als jener am Formwerkzeug (d. h. zu einer ”zu schwachen Biegung”). Die Stärke der Rückfederung ist von den Eigenschaften des Materials einschließlich der Dicke, der Körnung bzw. Walzrichtung und des Härtegrads bzw. Kohlenstoffgehalts abhängig. Eine Rückfederung, die nicht korrekt vorhergesagt oder korrigiert wird, kann zu übergroßen Ausschussraten führen.
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Um der Rückfederung beim Biegen Rechnung zu tragen, ist es aus der
DE 103 36 550 A1 , der
DD 109 331 A oder der
DE 40 18 180 A1 bekannt geworden, nach dem Biegen eines Rohrs bis zu einem Sollmaß zunächst die Biegevorrichtung zu lösen, um anhand der sich ergehenden Rückfederung festzustellen, ob und in welche Richtung das Rohr erneut gebogen werden muss. Bei dem in der
DD 109 331 A beschriebenen Verfahren kommen dabei zwei unterschiedliche Messeinrichtungen zum Einsatz. Mit einer Messeinrichtung wird dabei der Biegewinkel und mit der anderen die Rückfederung bestimmt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein einfacheres Verfahren sowie eine weniger komplexe Biegevorrichtung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es wird ein Verfahren zum Biegen eines Metallgegenstands wie etwa eines Rohrs geschaffen, das die Echtzeit-Regelkreis-Rückkopplung der wirklichen Rückfederung des Gegenstands verwendet, um die ausgeübte Biegekraft oder vorprogrammierte Biegekoordinaten so zu modifizieren, dass die endgültige gewünschte Biegegeometrie erreicht wird. Der Veränderlichkeit der Rückfederung von einem Gegenstand zum anderen wird somit Rechnung getragen, womit sich die Anzahl von Gegenständen, die infolge von inkorrekten Biegungen (zu starker Biegung oder zu schwacher Biegung) ausgesondert werden müssen, vermindert. Das Verfahren wird unter Verwendung einer Vorrichtung ausgeführt, die eine feststehende Basis und eine Messvorrichtung, die an der Basis befestigt ist, umfasst. Es sind ein drehbares Biege-Formwerkzeug, ein an dem Biege-Formwerkzeug befestigtes Klemmen-Formwerkzeug und ein bezüglich der drehbaren Basis bewegliches Druck-Formwerkzeug, wie sie etwa an einer Dreh-Zieh-Biegeeinrichtung vorhanden sein können, so konfiguriert, dass Metallgegenstände gebogen werden, und ebenfalls in der Vorrichtung aufgenommen. Das Druck-Formwerkzeug wirkt auf ein Nocken-Formwerkzeug ein. Außerdem kann eine besondere Biegung einen Dorn erfordern, der zwischen das Nocken-Formwerkzeug und den Metallgegenstand gesetzt wird. Die Messvorrichtung dient dazu, die wirklichen Biegekoordinaten der durch die Formwerkzeuge gebogenen Metallgegenstände zu messen. Ein Controller ist mit den Formwerkzeugen, der Basis und der Messvorrichtung funktional verbunden und konfiguriert, um die Formwerkzeuge zum Biegen der Metallgegenstände wenigstens teilweise auf Grundlage gemessener Biegekoordinaten (d. h. einer Rückkopplung der wirklichen Rückfederung), die durch die Messvorrichtung verschafft werden, zu steuern.
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Das Verfahren umfasst das Ausüben von Kraft, um einen ersten Abschnitt eines ersten Metallgegenstands (wie etwa eines Rohrs) ein erstes Mal zu einer ersten im Voraus bestimmten Biegekoordinate zu biegen. Die erste im Voraus bestimmte Biegekoordinate basiert wenigstens teilweise auf der erwarteten Rückfederung (d. h. der Rückfederung, die auf Eigenschaften des Metalls basiert, jedoch nicht als wirkliche Rückfederung des bestimmten Metallrohrs verifiziert worden ist). Die Kraft wird dann weggenommen und zugelassen, dass das Rohr rückfedert. Nach der Rückfederung wird dann eine wirkliche Biegekoordinate gemessen. Diese Messung kann über eine Videokamera erfolgen. Der Controller bestimmt danach, ob das Rohr zu stark gebogen ist, wobei es in diesem Fall ausgesondert wird, oder zu schwach gebogen ist, wobei in diesem Fall anhand der ersten im Voraus bestimmten Biegekoordinate und der ersten wirklichen (d. h. gemessenen) Biegekoordinate ein erster Biegekorrekturfaktor berechnet wird. (Wenn das Rohr weder zu stark noch zu schwach gebogen ist, wird eine im Voraus bestimmte Biegekoordinate, die auf der erwarteten Rückfederung basiert, für eine anschließende Biegung verwendet, ohne dass ein Biegekorrekturfaktor notwendig wäre.) Wenn das Rohr zu schwach gebogen wurde, wird wenigstens teilweise auf Grundlage des berechneten ersten Biegekorrekturfaktors über die Formwerkzeuge erneut Kraft ausgeübt, um den ersten Abschnitt des ersten Metallgegenstands ein zweites Mal zu biegen (d. h., dass der erste Abschnitt erneut gebogen wird). Wenn die Kraft weggenommen wird, sollte die Rohrrückfederung dazu führen, dass das Rohr die gewünschten Biegekoordinaten einnimmt und die gewünschte Rohrgeometrie besitzt. Wenn anschließende Biegungen im selben Rohr erwünscht sind, kann Kraft ausgeübt werden, um auf Grundlage des berechneten ersten Biegekorrekturfaktors (d. h. unter Verwendung der gemessenen wirklichen Rückfederung, um eine genauere Biegung zu erhalten, wenn die Kraft weggenommen wird) einen zweiten Abschnitt des Rohrs zu biegen. Wenn ein zweiter Metallgegenstand wie etwa ein zweites Metallrohr so gebogen werden soll, dass dieselben gewünschten Biegekoordinaten wie beim ersten Metallgegenstand erreicht werden, ”setzt sich” der Controller insofern ”zurück”, als er darauf zurückkehrt, den zweiten Metallgegenstand auf die im Voraus bestimmte Biegekoordinate, die auf der erwarteten Rückfederung basiert, zu biegen. Dies ermöglicht ein individuelles Bestimmen der wirklichen Rückfederung des zweiten Metallgegenstands, indem die wirkliche Biegekoordinate des zweiten Metallgegenstands nach der Freigabe des zweiten Metallgegenstands gemessen wird.
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Anhand der im Voraus bestimmten Koordinate und der zweiten wirklichen Biegekoordinate wird dann ein zweiter Biegekorrekturfaktor berechnet. Dann wird erneut Kraft ausgeübt, um den ersten Abschnitt des zweiten Gegenstands ein zweites Mal zu biegen (d. h., dass das zweite Rohr erneut gebogen wird), und zwar zu einer verbesserten Biegekoordinate, die wenigstens teilweise auf dem zweiten berechneten Biegekorrekturfaktor basiert. Wenn die erneut ausgeübte Kraft weggenommen wird, sollte das zweite Rohr zur gewünschten Koordinate zurückfedern.
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Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten zum Ausführen der Erfindung sogleich deutlich, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen aufgenommen wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 eine schematische Darstellung in einer Draufsicht einer Dreh-Zieh-Biegeeinrichtung mit einem Klemmen-Formwerkzeug, das ein ungebogenes Metallrohr klemmt;
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2 eine schematische Darstellung in einer Seitenansicht der Dreh-Zieh-Biegeeinrichtung aus 1;
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3 eine schematische Darstellung in einer Draufsicht der Dreh-Zieh-Biegeeinrichtung aus den 1 und 2, wobei das Klemmen-Formwerkzeug geschlossen ist und ein Druck-Formwerkzeug eingesetzt wird, um einen ersten Abschnitt des Metallrohrs zu einer im Voraus bestimmten Biegekoordinate zu biegen;
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4 eine schematische Darstellung in einer Seitenansicht der Dreh-Zieh-Biegeeinrichtung und des gebogenen Rohrs aus 3;
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5 eine schematische Darstellung in einer Draufsicht der Dreh-Zieh-Biegeeinrichtung und des Metallrohrs aus den 1–4, wobei das Klemmen-Formwerkzeug gelöst ist und das Metallrohr von der im Voraus bestimmten Biegekoordinate rückgefedert ist;
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6 eine schematische Darstellung in einer Draufsicht der Dreh-Zieh-Biegeeinrichtung und des Metallrohrs aus den 1–5, wobei das Klemmen-Formwerkzeug geschlossen ist und das Druck-Formwerkzeug eingesetzt wird, um das Metallrohr über die im Voraus bestimmte Biegekoordinate hinaus zu biegen, um eine zu schwache Biegung zu korrigieren;
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7 eine schematische Darstellung in einer Draufsicht der Dreh-Zieh-Biegeeinrichtung und des Metallrohrs aus den 1–6, wobei das Klemmen-Formwerkzeug gelöst ist und das Metallrohr zu einer gewünschten Biegekoordinate rückgefedert ist;
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8 eine schematische Darstellung in einer Draufsicht der Dreh-Zieh-Biegeeinrichtung aus den 1–7, wobei das Metallrohr neu positioniert wurde und das Klemmen-Formwerkzeug das Metallrohr klemmt;
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9 eine schematische Darstellung in einer Draufsicht der Dreh-Zieh-Biegeeinrichtung aus den 1–8, wobei das Klemmen-Formwerkzeug geschlossen ist und das Druck-Formwerkzeug eingesetzt wird, um einen zweiten Abschnitt des Metallrohrs zu einer weiteren im Voraus bestimmten Biegekoordinate zu biegen;
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10 eine schematische Darstellung in einer Draufsicht der Dreh-Zieh-Biegeeinrichtung und des Metallrohrs aus den 1–9, wobei das Klemmen-Formwerkzeug gelöst ist und das Metallrohr von der weiteren im Voraus bestimmten Biegekoordinate zu einer gewünschten Biegekoordinate rückgefedert ist;
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11 eine schematische Darstellung in einer Seitenansicht des gebogenen Metallrohrs aus den 1–10, wobei sich die Biegungen am ersten am zweiten Abschnitt befinden;
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12A und 12B Ablaufpläne, die ein Verfahren zum Biegen von Metallrohren veranschaulichen; und
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13 ein Ablaufplan, der ein weiteres Verfahren zum Biegen von Metallrohren veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen auf gleiche Komponenten hinweisen, zeigt 1 eine Vorrichtung 10 zum Biegen von Gegenständen, die eine Dreh-Zieh-Biegeeinrichtung 11 umfasst, die mit einem biegbaren Gegenstand in Form eines Metallrohrs 12 gezeigt ist. Wie in 2 zu sehen ist, umfasst die Dreh-Zieh-Biegeeinrichtung 11 eine feststehende Basis 14, die ein drehbares Biege-Formwerkzeug 16 unterstützt. Das Biegen erfolgt durch Klemmen des Rohrs 12 mit einem Klemmen-Formwerkzeug 18 gegen das Biege-Formwerkzeug 16 und des Druck-Formwerkzeugs 20 gegen ein Nocken-Formwerkzeug 21. Das Biege-Formwerkzeug 16 und das Klemmen-Formwerkzeug 18 werden als eine Einheit gedreht, womit die plastische Verformung einer ersten Biegung 30 im Rohr 12 begonnen wird (siehe 3). Das Druck-Formwerkzeug 20 wird verzögert, um zu verhindern, dass es mit dem Klemmen-Formwerkzeug 18 kollidiert, und eine Dehnung von Material an der Innenseite (Kompressionsseite) der Biegung zuzulassen, wenn es gegen das Nocken-Formwerkzeug 21 fließt, um eine Runzelbildung zu verhindern. Die Vorrichtung 10 umfasst außerdem eine Messvorrichtung, optional in Form einer Videokamera 22, die an einer feststehenden Stützsäule 24 über dem Metallrohr 12 positioniert ist.
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Die Vorrichtung 10 umfasst ferner einen Controller 26, der durch elektrische Drähte (nicht gezeigt), Hochfrequenz, drahtlose Verbindungen oder anderweitig mit dem Klemmen-Formwerkzeug 18, dem Druck-Formwerkzeug 20 und dem Biege-Formwerkzeug 16 sowie der Videokamera 22 funktional verbunden ist. Die Videokamera 22 zeichnet ein Bild des Rohrs 12 auf und überträgt die vom Bild abgeleitete Position des Rohrs 12 zum Controller 26.
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Im Controller 26 ist ein Algorithmus gespeichert, der konfiguriert ist, um eine Rückkopplung über die Rückfederung des Metallrohrs 12 zu verschaffen, um durch die Biegeeinrichtung 11 applizierte Biegungen zu verifizieren und zu korrigieren, um sicherzustellen, dass die beabsichtigten Biegekoordinaten erreicht sind. Der Algorithmus wird weiter unten mit Bezug auf die 12A–12B und 13 als Folge von Schritten, die unter der Steuerung des Controllers 26 von der Vorrichtung 10 ausgeführt werden, beschrieben. Der Algorithmus kann ein Verfahren zum Biegen von Metallgegenständen 100, das in den 12A und 12B als Folge von Schritten, die unter der Steuerung des Controllers 26 von der Vorrichtung 10 ausgeführt werden, gezeigt ist, ausführen. Ähnlich kann der Algorithmus ein Verfahren zum Herstellen gebogener Metallrohre 200, das in 13 als Folge von Schritten, die unter der Steuerung des Controllers 26 von der Vorrichtung 10 ausgeführt werden, gezeigt ist, ausführen.
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Unter Verweis auf die 12A und 12B wird nun das Verfahren 100 bezüglich der in den 1–10 gezeigten Vorrichtung 10 und des Produkts der Vorrichtung, eines in 11 gezeigten gebogenen Rohrs 12, das eine Kraftfahrzeugrahmenkomponente wie etwa einen Überrollbügel bildet, beschrieben. Das Verfahren 100 ist in den beiden 12A und 12B gezeigt, wobei der Ablaufplan von 12A am Kreis F in 12B weitergeht. Das Verfahren 100 umfasst den Schritt 102, das Ausüben von Kraft, um einen ersten Abschnitt eines ersten Metallgegenstands ein erstes Mal zu einer ersten im Voraus bestimmten Biegekoordinate zu biegen, wobei die erste im Voraus bestimmte Biegekoordinate wenigstens teilweise auf der erwarteten Rückfederung basiert. Der Schritt 102 umfasst den Schritt 104, das Klemmen eines ersten Formwerkzeugs (d. h. des Klemmen-Formwerkzeugs 18). Die Schritte 102 und 104 sind in den 3 und 4 veranschaulicht. Das Klemmen-Formwerkzeug 18 wird geschlossen, wobei sich das Druck-Formwerkzeug 20 vorwärts bewegt, womit Kraft auf das Rohr 12 ausgeübt wird, wenn sich das Biege-Formwerkzeug 16 um einen im Voraus bestimmten Betrag dreht, um einen ersten Abschnitt 30 des Rohrs 12 zu biegen. Die Formwerkzeuge 16, 18, 20 werden so gesteuert, dass das Rohr 12 zu einer ersten im Voraus bestimmten und im Controller 26 gespeicherten Koordinate, die hier als Punkt A, mittig eingestellt unter der Videokamera 22, wiedergegeben ist, gebogen wird, wobei das Rohr 12 gebogen wird, bis eine Mittellinie C1 des Rohrs 12 auf den Punkt A ausgerichtet ist. Da alle duktilen Metalle natürlich einen gewissen Grad an Rückfederung besitzen, wird die erste im Voraus bestimmte Koordinate A spezifisch ermittelt, wobei der minimalen Rückfederung für das gegebene Material, das gebogen wird, Rechnung getragen wird. Wie aus der nachstehenden Erläuterung ersichtlich ist, ermöglicht dies, dass manche Rohre ohne Bedarf an weiteren Korrekturen durch die Biegevorrichtung 10 gehen, und verringert dies jegliche Einflüsse auf die Zykluszeit. Während des Biegevorgangs nach Schritt 102, ist die Kamera 22 aktiv, wobei sie nach Abschluss der gewünschten (ersten) Biegung die Position des Rohrs 12 aufzeichnet. Die Daten werden zum Controller 26 geschickt, um die Position des Rohrs 12 und den Grad der Biegung zu bestimmen. Das Aufzeichnen von Daten ist in 4 durch die Sichtlinie 17 der Kamera 22 angedeutet.
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Um wiederum auf die 1 bis 4 Bezug zu nehmen, wird auf die Schritte 102 und 104 folgend der Schritt 106, das Wegnehmen der auf den ersten Metallgegenstand ausgeübten Kraft, ausgeführt, um die wirkliche Rückfederung zuzulassen. Der Schritt 106 umfasst den Schritt 108, das Öffnen des ersten Formwerkzeugs (d. h. des Klemmen-Formwerkzeugs 18). So wird im Schritt 106 das Klemmen-Formwerkzeug 18 geöffnet, womit das Rohr 12 freigegeben wird, um einen wirklichen Betrag an Rückfederung zu erfahren, wie in 5 gezeigt ist, wo die Mittellinie des Rohrs 12 etwas von dem im Voraus bestimmten Punkt A weg in eine Position verschoben ist, in der die Mittellinie als C2 bezeichnet ist. (Die Position der Mittellinie C1 vor dem Lösen der Formwerkzeuge ist in 5 gestrichelt gezeigt, um den Betrag an Rückfederung zu veranschaulichen.) Das Verfahren 100 umfasst den Schritt 110, das Messen einer ersten wirklichen Biegekoordinate am ersten Metallgegenstand, die sich aus der ausgeübten Kraft und der wirklichen Rückfederung des ersten Metallgegenstands ergibt. Der Schritt 110 kann den Schritt 112, das visuelle Aufzeichnen des ersten Metallgegenstands wie etwa durch erneutes Verwenden der Kamera 22, um nach der wirklichen Rückfederung die Position des Rohrs 12 aufzuzeichnen, und das Zurücksenden dieser Daten zum Controller 26 umfassen. Die Daten über die Position des Rohrs 12, die nach dem Schritt 102 und erneut nach dem Schritt 106 aufgezeichnet werden, können ein Winkel (z. B. der Winkel der Mittellinie C2 zu einer im Voraus bestimmten Linie wie etwa der Mittellinie bei Einnahme der im Voraus bestimmten Position C1, wobei der Winkel als θ wiedergegeben ist), ein Abstand (z. B. der Abstand B der Mittellinie C2 vom Punkt A längs eines vom Punkt A ausgehenden Radius) oder irgendwelche andere Daten, die die relative Positionen in einen Zusammenhang bringen, sein. Zu Zwecken dieser Beschreibung wird angenommen, dass die von der Kamera 22 gemessene erste wirkliche Biegekoordinate die Position der Mittellinie C2 ist. Auf Grundlage des Schritts 110 kann der Controller 26 im Schritt 114 bestimmen, ob die wirkliche Biegekoordinate für eine zu schwache Biegung bezeichnend ist, oder im Schritt 115 eine zu starke Biegung bestimmen, indem er den wirklichen Rückfederungsbetrag mit dem im Voraus bestimmten Rückfederungsbetrag vergleicht. Im Fall einer zu starken Biegung (d. h. im Fall, in dem die wirkliche Rückfederung kleiner als jene ist, die vorausgesehen wurde) wird das Rohr 2 im Schritt 116 ausgesondert. Das Auftreten einer zu starken Biegung signalisiert der Bedienungsperson einen unerwarteten Materialzustand, der eine weitere Untersuchung rechtfertigen sollte. Mögliche Ursachen könnten das versehentliche Verwenden von Rohren unterschiedlichen Materials, das Verwenden von Rohrmaterial, das der Spezifikation nicht genügt, oder eine Notwendigkeit, die im Voraus bestimmte (minimale) Rückfederungsfestlegung zu überarbeiten, sein. Wenn weder eine zu starke Biegung noch eine zu schwache Biegung gegeben ist (d. h. die erste wirkliche Biegekoordinate gleich der ersten im Voraus bestimmten Biegekoordinate ist), ist die erste Biegung vollendet, wobei das Verfahren 100 zum Schritt 117 weitergeht, wo Kraft ausgeübt wird, um einen zweiten Abschnitt des ersten Gegenstands zu einer zweiten Biegekoordinate, die wenigstens teilweise auf der erwarteten Rückfederung basiert, zu biegen. Das Verfahren geht dann zum Schritt 126, der weiter unten beschrieben wird, weiter.
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Im Fall einer im Schritt 114 bestimmten zu schwachen Biegung berechnet dann der Controller 26 im Schritt 118 einen ersten Biegekorrekturfaktor anhand der Differenz zwischen der wirklichen Rückfederung und der erwarteten Rückfederung. Die wirkliche Rückfederung ist die Differenz zwischen der ersten im Voraus bestimmten Biegekoordinate (z. B. A) und der ersten gemessenen wirklichen Biegekoordinate C2. In dieser Ausführungsform ist der Abstand zwischen der Position der Mittellinie C2 nach der wirklichen Rückfederung und der im Voraus bestimmten Koordinate A, z. B. der Abstand B längs einer durch die im Voraus bestimmte Koordinate A verlaufende radiale Linie. Da der erwartete Betrag an Rückfederung bereits im Controller 26 gespeichert ist und irgendeinen Prozentsatz des Abstands B repräsentiert, ist der erste Biegekorrekturfaktor jener Anteil des Abstands B, der unerwartet ist (d. h., der die übermäßige Rückfederung über und jenseits jener, die von dem bestimmten Material erwartet wird, repräsentiert). Auf Grundlage der im Schritt 110 gemessenen Daten sind dann, wenn die wirkliche Rückfederung des Rohrs 12 mit der erwarteten Rückfederung übereinstimmt, keine Korrekturen erforderlich, da die Biegung des Rohrs 12 am ersten Abschnitt 30 mit den gewünschten Parametern übereinstimmt. Wenn das gebogene Rohr 12 (infolge einer höheren Rückfederung) jedoch zu schwach gebogen ist, korrigiert der Controller 26 die gespeicherten Biegedaten, die zum Steuern der Bewegung der Formwerkzeuge 16, 18, 20 verwendet wurden, mit einem Rückfederungskorrekturfaktor. Die Biegung am ersten Abschnitt 30 wird im Schritt 120 korrigiert, in dem über die Formwerkzeuge 16, 18, 20 erneut Kraft ausgeübt wird, um den ersten Abschnitt 30 des ersten Rohrs 12 ein zweites Mal zu einer verbesserten Biegekoordinate, die wenigstens teilweise auf dem berechneten ersten Biegekorrekturfaktor basiert, zu biegen. Das heißt, dass, um auf 6 zu verweisen, das Klemmen-Formwerkzeug 18 geschlossen wird und das Druck-Formwerkzeug 20 und das Biege-Formwerkzeug 16 so gesteuert werden, dass das Rohr 12 um den inkrementellen Betrag, um den das Rohr 12 zu schwach gebogen ist, zuzüglich eines neu bestimmten Rückfederungsbetrag gebogen wird, wie gezeigt ist, indem das Rohr 12 gebogen wird, bis sich die Mittellinie in der mit C3 bezeichneten Position am Punkt A vorbei befindet. Als Nächstes wird im Schritt 122 die erneut ausgeübte Kraft weggenommen, wobei das Rohr 12 eine Rückfederung in die gewünschte Position erfährt, wie in 7 gezeigt ist, wo sich die Mittellinie in der gewünschten Position befindet und mit C4 bezeichnet ist.
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Da die wirkliche Rückfederung des Rohrs 12 nun quantifiziert ist und der Controller 26 den ersten Biegekorrekturfaktor berechnet hat, um die vorprogrammierten Biegekoordinaten, die auf der erwarteten Rückfederung basierten, zu modifizieren, können nun sämtliche anschließenden Biegungen am Rohr 12 genauer gebogen werden, da der Controller sämtliche im Voraus bestimmten Biegekoordinaten für jene anschließenden Biegungen unter Verwendung der wirklichen, gemessenen Rückfederung überarbeitet. So wird zum Biegen eines zweiten Abschnitts des Rohrs 12 das Rohr 12 in der Biegeeinrichtung 11 neu positioniert, wie in 8 gezeigt ist, und dann im Schritt 124 mit dem Biege-Formwerkzeug 16, dem Klemmen-Formwerkzeug 18 und dem Druck-Formwerkzeug 20 Kraft ausgeübt, um den zweiten Abschnitt 20 zu einer zweiten Biegekoordinate, die hier als Punkt D, mittig eingestellt unter der Videokamera 22, wiedergegeben ist, zu biegen, wobei das Rohr 12 gebogen wird, bis eine Mittellinie C5 des Rohrs 12 auf den Punkt D ausgerichtet ist. Dann wird im Schritt 126 die erneut ausgeübte Kraft weggenommen, wobei das Rohr 12 zum gewünschten Umbugort rückfedert, der in 10 zwecks Veranschaulichung so gezeigt ist, dass sich eine Mittelinie des Rohrs 12 in einer als C6 bezeichneten Position befindet, in der sie den Punkt E schneidet. Für den zweiten Abschnitt 32 sind keine Korrekturen (d. h. keine ”nochmaligen Biegungen”) erforderlich, da die Biegung des zweiten Abschnitts 32 auf Grundlage der wirklichen, gemessenen Rückfederung des Rohrs 12 gesteuert wurde. Wie in 11 gezeigt ist, besitzt das Rohr 12 als Ergebnis des Verfahrens 100 nun wie gewünscht korrekte Biegungen an den Umbugorten 30 und 32.
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Wenn weitere Rohre zu den in 11 gezeigten Biegespezifikationen erzeugt werden sollen, wird die wirkliche Rückfederung jedes Rohrs getrennt bestimmt, um jeglichen Abweichungen Rechnung zu tragen. Beispielsweise wird dann, wenn ein zweites Rohr in der Biegeeinrichtung 11 angeordnet wird, im Schritt 128 Kraft ausgeübt, um einen ersten Abschnitt des zweiten Rohrs ein erstes Mal zu einer ersten im Voraus bestimmten Biegekoordinate, die teilweise auf derselben erwarteten Rückfederung, die zu Beginn beim Ausbilden der ersten Biegung 30 des ersten Rohrs 12 verwendet wurde, basiert, zu biegen. Dies wird von Fachleuten wohl verstanden werden, wenn sie 3 betrachten und annehmen, dass das Rohr 12 ein zweites Rohr ist. Als Nächstes wird wie im Schritt 106 beim ersten Rohr im Schritt 130 Kraft weggenommen, um wie bezüglich des ersten Rohrs in 5 dargestellt das Rückfedern des zweiten Rohrs zuzulassen. Der Betrag an Rückfederung, der beim zweiten Rohr vorkommt, kann sehr wohl von jenem Betrag, der beim ersten Rohr 12 vorkam, verschieden sein. Im Schritt 132 wird anhand der wirklichen, gemessenen Rückfederung des zweiten Rohrs eine zweite wirkliche Biegekoordinate berechnet, worauf im Schritt 134 anhand der wirklichen, gemessenen Rückfederung des zweiten Rohrs (d. h. der Differenz zwischen der im Voraus bestimmten Biegekoordinate und der zweiten wirklichen Biegekoordinate) ein zweiter Biegekorrekturfaktor berechnet wird. Dann wird im Schritt 136 erneut Kraft ausgeübt, um den ersten Abschnitt des zweiten Rohrs eine zweites Mal zu einer zweiten verbesserten Biegekoordinate, die dem zweiten berechneten Biegekorrekturfaktor Rechnung trägt, zu biegen. Schließlich wird im Schritt 138 die Kraft weggenommen, wobei das zweite Rohr um einen solchen Betrag rückfedern sollt, dass die erste Biegung die gewünschte Geometrie besitzt. Da die wirkliche Rückfederung des zweiten Rohrs nun quantifiziert ist, können jegliche anschließende Biegungen am zweiten Rohr die bekannte wirkliche Rückfederung verwenden und sich auf verbesserte Biegekoordinaten stützen. Das Verfahren 100 sollte zu weniger ausgesonderten (d. h. infolge zu starker Biegungen ausgesonderten) Metallrohren führen, da die angenommene Rückfederung jedes Rohrs getrennt verifiziert und falls erforderlich mittels eines berechneten Rückfederungskorrekturfaktors korrigiert wird.
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Unter Verweis auf 13 wird nun ein Verfahren zum Herstellen gebogener Metallrohre 200 bezüglich der 1–12 beschrieben. Das Verfahren umfasst den Schritt 202, das Anordnen eines ersten Metallrohrs 12 in einer Dreh-Zieh-Biegeeinrichtung 11. Als Nächstes wird im Schritt 204 ein erster Abschnitt 30 des ersten Metallrohrs 12 zu einer ersten im Voraus bestimmten Biegekoordinate (bei der z. B. die Mittellinie C1 des Rohrs 12 auf die im Voraus bestimmte Biegekoordinate, den Punkt A, der wenigstens teilweise auf der erwarteten Rückfederung des Rohrs 12 basiert, ausgerichtet ist) gebogen. Dann wird im Schritt 206 die im Schritt 204 ausgeübte Kraft (durch Lösen des Klemmen-Formwerkzeugs 18) weggenommen, womit wie in 5 ein Rückfedern des Metallrohrs 12 zugelassen wird. Nach der Rückfederung wird im Schritt 208 eine wirkliche Biegekoordinate des ersten gebogenen Abschnitts 30 des Metallrohrs 12 gemessen. Dies kann das visuelle Aufzeichnen des ersten Metallrohrs 12 mit der Kamera 22 und das Senden dieser Daten zurück zum Controller 26 umfassen. Die aufgezeichneten Daten können ein Winkel (z. B. der Winkel der Mittellinie C2 zu einer im Voraus bestimmten Linie wie etwa der Mittellinie bei Einnahme der im Voraus bestimmten Position C1, wobei der Winkel als θ wiedergegeben ist), ein Abstand (z. B. der Abstand B der Mittellinie C2 vom Punkt A längs eines vom Punkt A ausgehenden Radius) oder irgendwelche andere Daten, die die relative Positionen in einen Zusammenhang bringen, sein. Zu Zwecken dieser Beschreibung wird angenommen, dass die von der Kamera 22 gemessene erste wirkliche Biegekoordinate die Position der Mittellinie C2 ist. Im Schritt 210 kann der Controller 26 dann anhand der wirklichen Rückfederung (z. B. der Differenz zwischen der gemessenen Biegekoordinate und der im Voraus bestimmten Biegekoordinate) und ihrem Verhältnis zur im Voraus bestimmten Rückfederung einen ersten Biegekorrekturfaktor berechnen. Unter Verwendung des ersten Biegekorrekturfaktors wird im Schritt 212 der erste Abschnitt 30 des ersten Rohrs 12 mit einer zweiten ausgeübten Kraft (d. h. einer durch die Formwerkzeuge 16, 18, 20, 21 ausgeübten Kraft), wie in 6 gezeigt ist, zu einer (durch den Ort der Mittellinie C3 wiedergegebenen) verbesserten Biegekoordinate, die auf dem ersten Biegekorrekturfaktor basiert, erneut gebogen. Die Kraft wird dann im Schritt 214 weggenommen. Im Schritt 216 kann nun die Genauigkeit der Biegung verifiziert werden, indem eine neue wirkliche Biegekoordinate wie etwa die in 7 gezeigte Position der Mittellinie C4 nach dem Schritt 214 gemessen wird. Wenn die Genauigkeit verifiziert ist, wird (wie in 9) ein zweiter Abschnitt 32 des Metallrohrs 12 zu einer weiteren Biegekoordinate C5, die wenigstens teilweise auf dem Biegekorrekturfaktor basiert, gebogen. Wenn das Rohr freigegeben wird, sollte der zweite Abschnitt 32 zu einer gewünschten Position, bei der sich die Mittellinie in der gewünschten Position befindet, rückfedern, ohne ein erneutes Biegen zu erfordern, da die wirkliche Rückfederung nun in den Biegekoordinaten, die durch die Formwerkzeuge 16, 18, 20, 21 unter der Steuerung des Controllers 26 erreicht wird, enthalten ist.
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Es sei angemerkt, dass dem Biegeprozess nach dem Verfahren 100 oder 200 ein minimaler Betrag an Zykluszeit hinzukommen kann, jedoch gleicht die Ausräumung von Ausschuss und die Qualitätsverbesserung diese minimale Zykluszeitzunahme mehr als aus. Diese Erfindung verringert wenn nicht gar verhindert daher bei Horizontal-Dreh-Zieh-Biegeeinrichtungen infolge von Metallrückfederungsproblemen ausgesonderte Gegenstände und verbessert die Gesamtqualität und die verfügbare Biegeeinrichtungsbetriebszeit.
