DE1810533C2

DE1810533C2 - Biegemaschine für Stäbe, Drähte und Profile aus Metall

Info

Publication number: DE1810533C2
Application number: DE1810533A
Authority: DE
Inventors: Carl Ullrich Dr. 5600 Wuppertal Peddinghaus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-11-23
Filing date: 1968-11-23
Publication date: 1983-05-19
Also published as: JPS5013234B1; AT312394B; GB1287870A; AT304997B; DE1810533A1; US3777525A; CH507033A; GB1286865A; FR2023976A1; CA940432A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Biegemaschine für Stäbe, Drähte und Profile aus Metall, mit einem die Biegewerkzeuge tragenden, drehbeweglich und richtungsgesteuert antreibbaren Biegeteller sowie einem damit verbundenen Einstellorgan für unterschiedliche Sollbiegewlnkel, wobei den vorgesehenen Sollbiegewinkeln entsprechende Elemente des Einstellorgans in beliebiger Reihenfolge anzusteuern sind, und mit Einrichtungen, welche auf das elastische Verhallen des zu biegenden Werkstückes ansprechen und einen gespeicherten, auf die elastische Verformung des dem Biegevorgang unterworfenen Werkstückes entfallenen Anteil des Blegewlnkels entsprechenden, die elastische Rückfederung berücksichtigenden Winkel festlegen, um den der Biegevorgang nach Erreichen des voreingestellten Sollbiegewinkels mittels einer elektrischen Steuerung selbsttätig fortzusetzen ist.

Beim Biegen von Stäben, Drähten und Profilen aus Metall Ist zum Erhalt eines genau gebogenen Werkstükkes, welches den durch plastische Verformung des Ausgangswerkstückes erhaltenen, spannungsausgeglichenen Endzustand darstellt, stets eine vom elastischen Verhalten des zu biegenden Werkstückes abhängige Rückfederung zu berücksichtigen. Das Werkstück muß daher über den zu erzielenden Sollbiegewinkel hinaus um einen gewissen Winkel überbogen werden, damit es beim Rückfedern in die spannungsausgeglichene Endform den Sollbiegewinkel erreicht.

Nach der US-PS 33 52 136 Ist eine Biegemaschine der gattungsgemäßen Art bekannt. Hiermit kann ein die elastische Rückfederung berücksichtigender Winkel festgelegt werden, der dem auf die elastische Verformung des dem Biegevorgang unterworfenen Werkstückes entfallenden Anteil des Biegewinkels entspricht. Dieser Winkel wird dadurch ermittelt, daß zunächst der Antrieb des Biegetellers bis zum Erreichen des Sollblegewlnkels eingeschaltet bleibt. Daraufhin bleibt der Biegeteller In det

erreichten Lage zunächst stehen. An dem zu biegenden Werkstück, welches in dieser Stellung noch von den Biegewerkzeugen im Zustand der Spannung gehalten wird, gelangt dann ein Abtastorgan zur Anlage, welches entgegengesetzt ZUF Biegerichtung verschieblich ist, Daraufhin wird dasjenige Biegewerkzeug, welches beweglich ist, aus seiner Stellung zurückgefahren, Das Werkstück federt hierbei gleichfalls zurück und bewegt das Tastorgan entsprechend der Rückfederung. Die Bewegungsbahn des Tastorgans wird hierbei gemessen und in Beziehung zu dem Rückfederungswinkel gebracht. Ein durch diese Beziehung ermittelter Winkelwert wird sodann gespeichert, woraufhin das bewegliche Biegewerkzeug wieder in seine am Werkstück anliegende Stellung zurückkehrt und das letztere dann um einen zusätzlichen Winkel weiterbiegt, der dem gespeicherten Rückfederungswinkel entspricht. Der für eine bestimmte Metallqualität und für eine bestimmte Abmessung somit ermittelte Gesamtwinkel, um den das bewegliche Biegewerkzeug bzw. der Biegeteller verschwenkt werden muß, damit nach anschließender Rückfederung der Sollbiegewinke! des Werkstükkes erreicht ist, kann dann weiterhin gespeichert und bei gleichen Biegevorgängen voreingesteiit werden.

Man kann also den die Rückfederung berücksichtigenden Winkel bei einem Werkstück erst ermitteln, nachdem das bewegliche Biegewerkzeug zunächst bis zum Sollwert vorgefahren wurde. Dann ist eine Unterbrechung des Biegevorgangs notwendig, um die Rückfederung zu erfassen; erst im Anschluß daran kann der Biegevorgang durch erneute Einschaltung des Biegetellerantriebes fortgesetzt werden. Andere Biegema^chinen machen zunächst Versuchsbiegungen erforderlich, um empirisch einen Rückfederungswinkel zu ermitteln, auf den dann die Biegemaschine eingestellt werden kann.

Vom einleitend beschriebenen Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Biegemaschine dahingehend zu verbessern, daß die Festlegung des die Rückfederung berücksichtigenden Winkels ohne Unterbrechung des Biegevorganges und ohne vorgeschaltete Versuchsbiegungen erfolgen kann; insbesondere soll bei einem Werkstück während der Biegung, bevor das bewegliche Biegewerkzeug den Sollbiegewinkel erreicht hat, schon eine Aussage darüber gewonnen werden, auf welchen endgültigen Wert das bewegliche Biegewerkzeug eingesteuert werden muß.

Zur Lösung dieser Aufgabe, wird bei einer Biegemaschine der eingangs bezeichneten Gattung erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Festlegung des zu berücksichtigenden Winkels während des Biegevorganges mit Hilfe der Arbeits- bzw. Stromaufnahme des Biegetellerantriebes erfolgt.

Somit geht die Erfindung von der Tatsache aus, daß die Arbeits- bzw. Stromaufnahme des Blegetellerantrlebes, wenn sie in ihrem zeitlichen Verlauf verfolgt wird, zu Beginn des Biegevorganges Aufschlüsse über das elastische Verhalten des 5n Biegung befindlichen Werkstükkes zu geben vermag. Die in dieser Welse erlangte Information findet dann noch während des Biegevorganges Verwendung, um die Biegemaschine auf einen auch die Rückfederung berücksichtigenden Winkel einzustellen.

Einrichtungen, die auf die Arbeits- bzw. Stromaufnahme des Biegetellers ansprechen, sind als solche bekannt. Mit Vorteil Ist ein auf einen wenigstens einem Teil der Arbeils- bzw. Stromaufnahme im elastischen Verformungsbeieich des zu biegenden Werkstücks entsprechenden, vorgegebenen Stromwert ansprechendes Relais vorgesehen. Die Bedingung, daß dieses Relais mit der Maßgabe vorgesehen wird, daß es im elastischen Verformungsbereich anspricht., gestattet eine zuverlässige Auswertung der Stromaufnahme des Blegetellerantriabes, Im unmittelbaren Anschluß an die Einschaltung des Antriebes erreicht die Stromaufnahme zwar einerr Höchstwert, von dem sie dann steil auf einen Leerlaufwert absinkt. Dieser Spitzenstrom des Einschaltvorganges vermag das Relais jedoch noch nicht zu erregen, weil sich nach dem Einschaitvorgang zunächst immer noch ein mehr oder weniger ausgedehnter Leerlaufwert ergibt,

ίο so daß sich eine Einwirkung des Spitzenwertes des Einschaltstroms auf das Relais verhindern läßt. Sowie die Biegewerkzeuge an dem zu biegenden Werkstück kraftschlüssig anliegen, geht der Leerlaufwert In einen geradlinigen Anstieg der Stromaufnahme über, wobei der Bereich des Anstiegs etwa dem elastischen Verformungsbereich des zu biegenden Materials bzw. Werkstücks entspricht. Nach Erreichen der Streckgrenze verläuft die Stromaufnahme zwar weiterhin geradlinig, jedoch mit erheblich geringerem Anstieg weiter. Man kann nun eine bestimmte Stromstärke vorgeben, die mit Sicherheit noch im elastischen Verformungsbereich liegt, und diesen Strom als Steuerstrom für die Erregung des Relais ausnutzen. Ein Strom dieser Stärke iäßt sit'n ''¹SiSpIeIsWeISe durch eine lediglich einmal vorzunehmende Probebiegung mühelos ermitteln.

Für die Speicherung des in der vorgeschlagenen Weise ermittelte'. Winkels ist zweckmäßig ein mii dem Biegetellerantrieb einschaltbarer und nach Erreichen einer vorgegebenen Arbeits- bzw. Stromaufnahme im elastischen

3C Verformungsbereich ausschaltbarer Synchronmotor vorgesehen, der nach Erreichen des vorgegebv-nen Sollbiegewinkels um seinen während der Einschaltdauer aufgenommenen Drehwinkel zurückläuft und bis zur Rückkehr in seine Ausgangslage den Biegetellerantrieb eingeschaltet hält. Dieser Synchronmotor beginnt also bereits bei Einschaltung des Biegetellerantriebes zu laufen und speichert den aufgenommenen Drehwinkel zunächst so lange, bis er durch ein von einem bestimmten Wert der Arbeits- bzw. Stromaufnahme ausgelöstes Signal zum Stillstand kommt. Somit kommt es zur Speicherung pines Zusatzbiegewinkels, der nicht nur die elastische Rückfederung, sondern auch die Leerlaufstrecke vor Anliegen der 'jiegewerkzeuge an dem zu biegenden Material berücksichtigt.

Um auch den Rückfederungswinkel ausgleichen zu können, der sich auf Grund der Biegung um den zu berücksichtigenden Winkel, wie er anfangs gemessen wurde, ergibt, sind in Weiterbildung der Erfindung eine Differenziereinheit für die Differentiation der Arbelts- bzw. Stromaufnahme nach dem Biegewinkel im elastischen Verformungsbereich des Werkstückes und eine Integriereinheit für die Integration dieses Differentialquotienten über den gesamten Biegevorgang vorgesehen, wobei die Einstellung des Einstellorgans für den Sollbiegev'ink';! in Abhängigkeit vom jeweiligen Momentanwert der Integriereinheit veränderbar ist. Insbesondere wird eine dem Dlflerentlai^uotlenten der Arbeits- bzw. Stromaufnahme nach dem Biegewinkel entsprechende elektrische Größe innerhalb einer kurzen, sich an den Anfang des Biegevorgangei anschließenden Zeit, innerhalb welcher eine elastische Verformung des zu biegenden Werk-Stückes erfolgt, einem Regler als Sollwert eingespeichert und bis zum Ablauf des Biegevorganges beibehalten, wobei der Regler das Einstellorgan - und zwar über ein veränderliches Getriebe - oder einen drehzahlgesteuerten Stellmotor mit einer der genannten gelektrischen Große entsprechenden Geschwindigkeit bis zum Ende des Megevorganges angetrieben hält. Somit wird also der am

Hinstellorgan zunächst vorgegebene Sollblegewlnkel fort laufend um den Betrag vergrößert, der der elastischen Verformung entspricht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zum Zwecke der Festlegung des zu berücksichtigenden Winkels die Ermittlung einer der Arbelts- bzw. Stromaufnahme des Blegetellerantrlebes entsprechenden elektrischen Größe mittels eines Schalters erfolgen, der seinerseits erregt wird, wenn die elektrische Größe bzw. Ihr Differentialquotient nach dem Biegewinkel um einen vorgegebenen, kleinen Betrag von Ihrem zu Beginn des Biegevorganges ermitielten Wert abweicht. Dieser kleine Betrag stellt sich in der Regel beim Übergang vom elastischen Verformungsbereich In den plastischen Verformungsberelch ein. Die Ermittlung der elektrischen Große bzw. Ihres Differentialquotienten nach dem Biegewinkel erfolgt vorteilhaft durch einen Quotlentenmeüwertgeber. Dieser Quotientenmeßwertgeber wirkt dabei auf den Schalter ein, wührend In Ihn eine dem Blegewlnkel entsprechende elektrische Größe einführbar ist.

Um die der Streckgrenze des zu verformenden Materials entsprechende Abweichung der genannten elektrischen Größe genau zu erfassen, Ist zweckmäßigerweise die /u Deginn des Biegevorganges ermittelte elektrische Größe bzw. Ihr Differentialquotient nach dem Biegewinkel als konstanter Wert In eine Kompensatorschaltung einspeicherbar, in welche weiterhin ein anschließend bei der weiteren Biegung ermittelter Wert der elektrischen Größe bzw. ihres Differentialquotienten nach dem Biegewinkel einfül.rbar Ist, und erfolgt die Erregung des der Ermittlung der elektrischen Größe dienenden Schalters mittels der Kompensatorschaltung dann, wenn die Abweichung der späterhin eingegebenen elektrischen Größe bzw. ihres Dlfferentlalquotlenten nach dem Blegewinkel von dem ursprünglich eingespeicherten Wert größer als ein vorgegebener Mindestwert Ist.

Zur weiteren Veranschaulichung des Prinzips der Erfindung sei auf die In den Fig. 1 und 2 dargestellten Diagramme Bezug genommen.

In Fig. I ist ein vereinfachtes Spannungs-Dehnungsdiagramm wiedergegeben, um die Verhältnisse beim Biegevorgang zu veranschaulichen. Den Dehnungen ε entspricht dabei der Biegewinkel. Man erkennt zunächst einen steilen Anstieg der Spannungen σ mit der Dehnung beziehungsweise dem Biegewinkel, die dann nach Erreichen der Streckgrenze wesentlich flacher ansteigen. Wenn die Solldehnung e, bzw. der Sollbiegewinkel erreicht ist, kommt es zu einer Rückfederung, da das Werkstück eine elastische Verformung angenommen hat. Diese Rückfederung wird ausgeglichen, indem eine zusätz'^he Biep'ing bewirkt wird. Der beste Ausgleich wird dadurch erreicht, daß man die zunächst steil ansteigende Gerade in dem dargestellten Diagramm verlängert, und zwar so lange, bis die der Dehnung ε, Im Punkt P entsprechende Spannung erreicht ist. Für die Verlängerung der anfänglich steil ansteigenden Geraden ergibt sich in diesem Augenblick ein bestimmter Ordinatenwert der Spannung sowie ein Abzlssenwert der Dehnung r._}. der dem Wert der Solldehnung bzw des Sollbiegewinkels hinzugefügt wird. Der tatsächliche Biegewinkel entspricht dabei also den Dehnungen S₁ + £_>.
Wenn von dieser Stellung aus entlastet wird, kommt es zu einer Rückfederung; im Anschluß daran bleibt lediglich die Dehnung r._s bzw. der Sollblegewlnkel erhallen. '■■'■■

Eine In zahlreichen Fällen bereits voll befriedigende Übereinstimmung zwischen dem vorgegebenen Sollbie- ' gewinkel und dem erhaltenen Biegewinkel erzielt man jedoch auch schon dann, wenn man nicht die gesamte elastische Verl. niung. sondern nur einen erheblichen Teil derselben als /usiH/lichen Biegewinkel hcrücksichtlgt.

Fig 2 veranschaulicht die Stromaufnahme des Biegetellerantrlebs während des iiicgcvorgangcs und die /u treffenden Maßnahmen. Als Ab/Isse Ist hierbei der Biegewinkel χ und als Ordinate die Stromaufnahme / gewählt. Zu Beginn der Einschaltung des Antriebs ist die Stromaufnahme / zunächst sehr hoch; sie lallt d.tnn auf einen Leerlaufwert /, ab, der so lange beibehalten wird, bis die Biegewerkzeuge kraftschlüssig an dem /u biegenden Werkstück zur Anlage gelangen. Daraufhin nimmt die Stromaufnahme zunächst geradlinig mit dem Biegewinkel zu. Man kann innerhalb dieses geradlinigen Anstieges eine bestimmte Stromstärke /_: auswählen und hierauf ein Relais einstellen, c'is ζ Β einen Synchronmotor ausschaltet, der zusammen mit dem Antrieb eingeschaltet wurde. Dadurch nimmt der Synchronmotor eine dem Biegewinkel X_n + X₁ entsprechende Drehstellung ein. Wenn der vorgegebene Sollbiegewinkel x, bzw. die Sollstromstiirke /, erreicht ist. wird der Biegevorgang um den vom Synchronmotor erfaßten Winkel X_n *■ χ_Λ fortgesetzt. Auf diese Weise wird zunächst einmal der gesamte Leerlauf der Biegewerkzeuge (X_n) berücksichtig;, was gleichbedeutend der Anpassung an Werkstücke unterschiedlicher Dicke ist. Darüber hinaus wird noch ein erheblicher Teil der elastischen Verformung des Werkstücks (ar,) erfaßt. Der Antrieb schaltet also erst nach Erreichen eines Biegewinkels ar, + X_n + x^ aus. Man erhält dann einen Biegewinkel, der sich meist schon in befriedigender Übereinstimmung mit dem gewählten Sollbiegewinkel befindet.

Eine noch weltgehende Annäherung kann z. B. dadurch erzielt werden, daß man in der bereits beschriebenen Weise nicht nur den Winkel X₁. sondern den größeren Winkel X₂ erfaßt und dann diesen zusammen mit dem Winkel ar«,, "nämlich den Winkel S_n + x₂. für die Korso rektur des Sollbiegewinkels ar_s benutzt. Wenn die Biegung dann erst nach Erreichen des Winkels 7. *■ X₁₁ + x₂ beendet wird, stimmt der erhaltene Biegewinkel mit dem vorgegebenen Biegewinkel praktisch vollständig überein.

Die für die Durchführung des Vorschlages vorgesehe- f

nen Elemente, wie Synchronmotoren, Regler, Relais, S

Differenzier- und Integriereinheiten zählen zum bekann- |

ten Stand der Technik. Ψ-

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Biegemaschine für Stäbe, Drähte und Profile aus Metall, mit einem die Biegewerkzeuge tragenden, drehbeweglich und richtungsgesteuert antreibbaren Biegeteller sowie einem damit verbundenen Einstellorgan für unterschiedliche Sollbiegewinkel, wobei den vorgesehenen Sollbiegewinkeln entsprechende Elemente des Einstellorgans in beliebiger Reihenfolge anzusteuern sind, und mit Einrichtungen, welche auf das elatische Verhalten des zu biegenden Werkstücks ansprechen und einen gespeicherten, auf die elastische Verformung des dem Biegevorgang unterworfenen Werkstücks entfallenden Anteil des Biegewinkels entsprechenden, die elastische Rückfederung berücksichtigenden Winkel festlegen, um den der Biegevorgang nach Erreichen des voreingestellten Sollbiegewinkels mittels einer elektrischen Steuerung selbsttätig fortzusetzen -!¹U, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung des zu berücksichtigenden Winkels {<Xq + ar,; O_n + ac₂) während des Biegevorgangs mit Hilfe der Arbeits- bzw. Stromaufnahme (I) des Biegetellerantriebes erfolgt.

2. Biegemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf einen wenigstens einem Teil der Arbeits- bzw. Stromaufnahme im elastischen Verformungsbereich des zu biegenden Werkstückes entsprechenden, vorgegebenen Stromwert ansprechendes Relais vorgesehen Ist.

3. Biegemaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Biegetelleranlrieb eincchaltbarer jnd nac.i Erreichen einer vorgegebenen Arbeits- bzw. Etrcmaufnahme Im elastischen Verformungsbereich ausschal: 'arer Synchronmotor vorgesehen Ist, der nach Erreichen des vorgegebenen Sollbiegewinkels um seinen während der Einschaltdauer aufgenommenen Drehwinkel zurückläuft und bis zur Rückkehr in seine Ausgangslage den Biegetellerantrieb eingeschaltet hält. *°

4. Biegemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenziereinheit für die Differentiation der Arbeits- bzw. Stromaufnahme nach dem Biegewinkel Im elastischen Verformungsbereich des Werkstückes und eine Integriereinheit für die Integration dieses Differentialquotienten über den gesamten Biegevorgang vorgesehen sind, wobei die Einstellung des Einstellorgans für den Sollbiegewinkel in Abhängigkeit vom jeweiligen Momenianwert der Integriereinheit veränderbar ist.

5. Biegemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung einer der Arbeltsbzw. Stromaufnahme des Biegetellerantriebes entsprechenden elektrischen Größe mittels eines Schalters erfolgt, der seinerseits erregt wird, wenn die elektrlsehe Größe bzw. ihr Differentialquotient nach dem Biegewinkel um einen vorgegebenen, kleinen Betrag von Ihrem zu Beginn des Biegevorganges ermittelten Wert abweicht.

6. Biegemaschine nach Anspruch 5, dadurch ^w gekennzeichnet, daß die Erml'ilung der elektrischen Größe bzw. ihres Differentialquotienten nach dem Blegewlnkel durch einen Quotientenmeßwertgeber erfolgt.

7. Biegemaschine nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zu Beginn des Biegevorgangs ermittelte elektrische Größe bzw. Ihr Differentlalquottcnt nach dem Blegewlnkel als konstanter Wert in eine Kompensatorscrmltung einspeicherbar ist, in welche weiterhin ein anschließend bei der weiteren Biegung ermittelter Wen der elektrischen Größe bzw, Ihres Differentialquotienten nach dem Biegewinkel einführbar Ist, und daß die Erregung des der Ermittlung der elektrischen Große dienenden Schaltsrs mittels der Kompensatorschaltung dann erfolgt, wenn die Abweichung der späterhin eingegebenen elektrischen Größe bzw. ihres Differentiahuotienten nach dem Biegewtnkel von dem ursprünglich eingespeicherten Wert größer als ein vorgegebener Mindestwert ist,

8. Biegemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Dlfferentialquotienten der Arbeits- bzw. Stromaufnahme nach dem Biegewinkel entsprechende elektrische Größe innerhalb einer kurzen, sich an den Anfang des Biegevorganges anschließenden Zeit, innerhalb welcher eine elastische Verformung des zu biegenden Werkstückes erfolgt, einem Regler als Sollwert eingespeichert und bis zum Ablauf des Biegevorganges beibehalten wird, wobei der Regler das Einstellorgan - und zwar über ein veränderliches Getriebe - oder einen drehzahlgesteuerten Stellmotor mit einer der genannten elektrischen Größe entsprechenden Geschwindigkeit bis zum Ende des Biegevorganges angetrieben hält.