DE19746219A1 - Verfahren und Biegemaschine zum Biegen von stangenförmigem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Biegen von stangenförmigem Material, insbesondere von Rohr, wobei das Rohr oder dergleichen an einem Teilstück sowie einem sich an dieses Teilstück anschließenden, zu biegenden Rohrabschnitt gehalten wird und dann der zu biegende Rohrabschnitt um einen vorgebbaren Winkel gebogen und anschließend die Rückfederung des gebogenen Rohres gemessen und das Rohr dann nachgebogen wird.

Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Biegemaschine, insbesondere eine Dornbiegemaschine zur Durchführung des Verfahrens. Zum Biegen von stangenförmigem Material und für den Nachbiegevorgang weist die Biegemaschine ein um eine Biegeachse verschwenkbares Biegewerkzeug mit einer Spanneinrichtung zum Halten des zu biegenden Material- oder Rohrschenkels auf. Weiterhin ist eine ein Widerlager zur Abstützung des sich zuführseitig an den zu biegenden Rohrschenkel anschließenden Rohrabschnitt aufweisende Halterung vorgesehen.

Die Biegemaschine hat eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Rückfederung des Rohrabschnittes nach dem Biegen.

Nachdem ein Rohr in die Biegemaschine eingelegt und mittels einer Spannvorrichtung an dem Biegewerkzeug fixiert ist, wird der Nachbiegewinkel bestimmt. Dazu wird die anfängliche Ausrichtung des Rohres erfaßt und nach dem Biegen des Rohres um einen Sollwinkel das Biegewerkzeug soweit zurückgedreht, bis der nicht gebogene Rohrabschnitt kräftefrei wieder seine anfängliche Ausrichtung angenommen hat. Dabei wird der zugehörige Winkel, um den das Biegewerkzeug zurückgedreht wurde, nachgemessen und das Rohr kann dann um den Winkel nachgebogenwerden. Die Messung des Rückfederungs­ winkels erfolgt entweder qualitativ mittels zweier Fühler oder auch nur quantitativ.

Nachteilig ist in jedem Fall, daß der ungebogene Rohrabschnitt freigegeben werden muß. Das Biegewerkzeug muß dann zurückgedreht werden, bis der nicht gebogene Rohrabschnitt kräftefrei wieder seine anfängliche Ausrichtung eingenommen hat. Das Freigeben des ungebogenen Rohrabschnittes ist jedoch problematisch, da dieser Rohrabschnitt unter Umständen mehrere Meter lang sein kann und die Ausschwenkung des ungebogenen Rohrabschnittes somit sehr groß ist. Weiterhin ist nachteilig, daß der ungebogene Rohrabschnitt häufig nicht vollständig freigegeben werden kann, da in ihm sowohl die Dornstange als auch der Biegedorn stecken. Dies kann gegebenenfalls zu Zwangszuständen oder auch zum Bruch führen. Schließlich ist noch nachteilig, daß ein Freigeben des ungebogenen Rohrabschnittes auch ein Freigeben in der Rohrvorschubeinrichtung erforderlich macht, was den Prozeß sehr aufwendig und somit unproduktiv macht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Biegemaschine zum Biegen von Rohr oder dergleichen stangenförmigem Material zu schaffen, wobei ein automatisierter Ablauf möglich ist und nur ein geringer Aufwand erforderlich ist. Außerdem sollen Messungen der Rückfederung auch problemlos bei Rohren oder dergleichen mit sehr langen Zuführenden möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens vorgeschlagen, daß nach dem Biegen des Rohres oder dergleichen der gebogene Rohrabschnitt freigegeben und der andere Rohrabschnitt weiterhin gehalten wird und daß an dem freigegebenen, gebogenen Rohrabschnitt das Maß der Rückfederung gemessen wird.

Das Messen der Rückfederung des gebogenen Rohres erfordert hierbei nur einen sehr geringen Aufwand, da es lediglich erforderlich ist, den gebogenen Rohrabschnitt freizugeben. Unbehindert durch das Biegewerkzeug und somit kräftefrei kann dann dieser Rohrabschnitt oder Rohrschenkel auf federn und das Maß der Auffederung kann dann zum Nachbiegen verwendet werden.

Die zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Biegemaschine ist dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung mit einem Öffnungsweg zum Freigeben des gebogenen Rohrschenkels um mindestens die Rückfederung des gebogenen Rohrschenkels bei gleichzeitiger Halterung und Lagebeibehaltung des anderen Rohrabschnittes ausgebildet ist und daß die Rückfeder-Meßeinrichtung einen am zu biegenden beziehungsweise gebogenen Rohrschenkel ansetzbaren Meßfühler oder Meßtaster zur Übertragung der Schwenklage um die Biegeachse einerseits des eingespannten und andererseits des von der Spanneinrichtung freigegebenen Rohrschenkels aufweist.

Wie bereits vorerwähnt, ist es hierbei für die Messung des Rückfederwinkels lediglich erforderlich, die Spanneinrichtung zu öffnen. Alle anderen Maschinenelemente, insbesondere die Lage des Biegewerkzeugs und auch die Halterung für den zuführseitigen Rohrabschnitt bleiben unverändert. Da der gebogene Rohrschenkel frei zurückfedern kann, ohne in Verbindung mit einem Maschinenteil zu stehen, kann hier auch sehr exakt die tatsächliche Rückfederung erfaßt werden. Wegen des sehr einfachen Funktionsablaufes läßt sich dieser Meßvorgang und auch der Nachbiegevorgang besonders gut in eine automatisierte Fertigung einbinden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Meßeinrichtung zur Bestimmung der Rückfederung des Rohrabschnittes nach dem Biegen sowie eine Biegewinkelmeßvorrichtung mit einer Auswerte- und Steuereinrichtung verbunden sind und daß die Auswerte- und Steuereinrichtung Steuerausgänge zumindest für den Biegeantrieb sowie die Spanneinrichtung für den gebogenen Rohrschenkel aufweist. Mit Hilfe der Auswerte- und Steuereinrichtung kann aus den Meßwerten des Biegewinkels und des Rück- oder Auffederungswinkels ein Sollwinkel errechnet werden, auf welchen das Rohr nachgebogen werden soll. Nach dem Schließen der Spanneinrichtung wird dann der Biegeantrieb von der Auswerte- und Steuereinrichtung aktiviert, um das Biegewerkzeug um den Nachbiegewinkel zu verschwenken.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht einer Biegemaschine,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Biegewerkzeugs mit gebogenem Rohr sowie einer Rückfeder-Meßeinrichtung, und

Fig. 3 eine Querschnittdarstellung des in Fig. 2 gezeigten Biegewerkzeugs in Aufsicht.

Fig. 1 zeigt einen Teil einer Biegemaschine 1, mittels der insbesondere Rohre 2 gebogen werden können. Die Biegemaschine 1 weist ein um eine Biegeachse beziehungsweise Antriebswelle 3 verschwenkbares Biegewerkzeug 4 mit einer Spanneinrichtung 5 auf. Das Biegewerkzeug 4 ist gemäß dem Doppelpfeil Pf1 hin und her schwenkbar. In Ausgangslage wird der zuführseitige Rohrabschnitt 6 durch eine hier nicht näher dargestellte Halterung mit einem Widerlager 7 gehalten. Bevorzugt ist die Biegemaschine als Dornbiegemaschine ausgebildet und die entsprechenden Einrichtungen zusammen mit einer Längenpositioniereinrichtung bilden ebenfalls eine Halterung für das zuführseitige Rohrende.

Der zu biegende Rohrschenkel 8 wird bei einem in Ausgangslage befindlichem Biegewerkzeug 4, wobei sich dieses in einer um 90° im Uhrzeigersinn verdrehten Stellung gegenüber der dargestellten befindet, von der Spanneinrichtung 5 zwischen einem Biegesegment 9 und einer Spannbacke 10 fixiert. Die Spannbacke 10 ist im Ausführungsbeispiel durch einen Hydraulikzylinder 11 betätigbar. Das Verschwenken des Biegewerkzeuges 4 erfolgt mit Hilfe der Antriebswelle 3.

Beim Biegen von Rohren aus unterschiedlichen Materialien ergibt sich beim Biegen auch eine unterschiedliche Rückfederung des gebogenen Rohres aus der Biegeendlage. Es ist deshalb erforderlich, in Kenntnis der Rückfederung ein Nachbiegen des Rohres soweit vorzunehmen, daß sich letztendlich der gewünschte Biegewinkel ergibt. Erfindungsgemäß erfolgt das Überprüfen der Rückfederung des gebogenen Rohres, indem der gebogene Rohrschenkel 8 freigegeben wird. Der zuführseitige Rohrabschnitt 6 bleibt in dieser Phase unverändert gehalten und auch das Biegewerkzeug 4 verbleibt in seiner Schwenkposition.

Es ist zum Überprüfen der Rückfederung lediglich erforderlich, die Spanneinrichtung 5 durch Betätigen des Hydraulikzylinders 11 soweit zu öffnen, daß der Rohrschenkel 8 frei zurückfedern kann. Um diese Rückfederung erfassen zu können, ist eine Rückfeder-Meßeinrichtung 12 vorgesehen, die einen am gebogenen Rohrschenkel 8 ansetzbaren, hier als Tastbolzen 13 ausgebildeten Meßfühler aufweist. Dieser Tastbolzen 13 liegt außenseitig, d. h. an der in Rückfederrichtung vorderen Seite des Rohrschenkels 8 an und überträgt die beim Auffedern erfolgende Bewegung des Rohrschenkels 8 relativ zu dem in Position gehaltenen Biegewerkzeug 4 auf einen Drehweggeber 14. Es steht somit nach dem öffnen der Spanneinrichtung 5 sofort bei unveränderter Lage der übrigen Maschinenelementen das Rückfedermaß zur Verfügung.

Dieses Rückfedermaß in Verbindung mit dem von dem Biegewerkzeug 4 ausgeführten Biegewinkel kann einer Auswerte- und Steuereinrichtung zugeführt werden, die dann aus diesen beiden Meßwerten einen Nachbiegewinkel errechnet. Die Auswerte- und Steuereinrichtung weist zweckmäßigerweise Steuerausgänge auf, die einerseits mit dem an der Antriebswelle 3 angreifenden Biegeantrieb sowie mit der Spanneinrichtung 5 verbunden sind. Dadurch kann ein automatisch ablaufender Nachbiegevorgang vorgenommen werden.

Gegebenenfalls kann auch halbautomatisch gearbeitet werden, indem über eine Meßwertanzeige direkt nach dem Öffnen der Spanneinrichtung 5 der tatsächliche Biegewinkel oder der Auffederungswinkel angezeigt werden kann. Der Anwender kann dann selbst entscheiden, ob das Biegeteil innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegt oder gegebenenfalls nachgebogen werden muß. Auch hierbei ist durch die erfindungsgemäße Meßeinrichtung bereits eine große Verbesserung geschaffen, da das Biegeteil in der Maschine gemessen werden kann, ohne entnommen werden zu müssen.

Der Drehweggeber 14 zur Bestimmung des tatsächlichen Biegewinkels oder des Auf- oder Rückfederungswinkels weist unterhalb des Biegewerkzeugs 4 (vgl. Fig. 2) ein als Drehring ausgebildetes Trägerteil 15 auf, welches um die Antriebswelle 3 frei drehbar gelagert ist. Mit diesem Trägerteil ist ein etwa radial vorstehender Schwenkarm 16 verbunden, an dessen äußerem Ende ein Zwischenhebel 17 angreift. Dieser Zwischenhebel trägt an seinem freien Ende den Tastbolzen 13. Der Zwischenhebel verläuft zu dem Schwenkarm 16 etwa rechtwinklig und läßt sich in seiner Längsrichtung relativ zu dem Schwenkarm 16 verstellen und festlegen. Damit ist eine Anpassung an unterschiedliche Rohrdurchmesser möglich.

Mit Hilfe einer Feder 18, die einerseits am Schwenkarm 16 oder am Zwischenhebel 17 und andererseits an einer Trägerplatte 19 des Biegewerkzeuges 4 angreift, ist der Tastbolzen 13 entgegen der Rückfederrichtung rückstellkraftbeaufschlagt.

Der am Rohrschenkel 8 außenseitig anliegende Tastbolzen 5 wird beim öffnen der Spanneinrichtung 5 und dem dabei erfolgenden Auffedern dieses Rohrschenkels 8 in Auffederrichtung mitgenommen, so daß über den Zwischenhebel 17 und den Schwenkarm 16 auch das Trägerteil 15 eine entsprechende Drehbewegung relativ zu dem in seiner Schwenkposi­ tion bleibenden Biegewerkzeug 4 durchführt. Diese Drehbewegung wird mit Hilfe des vorzugsweise als Inkremental-Drehweggeber ausgebildeten Drehweggebers 15 erfaßt. Im Ausführungsbeispiel trägt das als Drehring ausgebildete Trägerteil 15 außenseitig ein Magnetband 20 (Fig. 3) und als Meßaufnehmer 21 ist ein Magnetsensor vorgesehen. Dieser Meßaufnehmer 21 ist mit der Trägerplatte 19 des Biegewerkzeu­ ges 4 verbunden, so daß die Relativbewegung zwischen dem ringförmigen Trägerteil 15 und dem Meßaufnehmer 21 erfaßt werden kann.

Die für den Biegevorgang ausgeführte Schwenkbewegung des Biegewerk­ zeuges 4 wird ebenfalls mit einem Inkremental-Drehweggeber 22 erfaßt, der mit der Antriebswelle 3 des Biegewerkzeugs 4 verbunden ist (Fig. 2). Aus den von dem Drehweg-Geber 22 des Biegewerkzeuges 4 und dem Drehweggeber 14 für die Rückfederbewegung des gebogenen Rohrschenkels 8 gelieferten Meßdaten kann ein neuer, korrigierter Biegesollwert berechnet werden, der dann entweder angezeigt wird und als Nachbiegewinkel dient, oder aber der zum automatischen Nachbiegen von einer Auswerte- und Steuereinrichtung zu Steuerungswerten aufgearbeitet und zum Ansteuern des Biegewerkzeug-Antriebs verwendet wird.

Nach dem Ermitteln des Auffederungswinkels A (Fig. 1) wird der Rohrschenkel 8 durch Schließen der Spanneinrichtung 5 wieder eingespannt, wobei er um den Auffederungswinkel in seine ursprüng­ liche Biegelage zurückgedrückt wird. Der Biegekopf mit dem Biegewerkzeug 4 schwenkt dann auf den neuen Biege-Sollwert, der um den Auffederungswinkel korrigiert wurde.

Der Meßzyklus mit öffnen der Spanneinrichtung 5, Messen des Auffederungswinkels und Nachbiegen des Rohres 2 kann vorzugsweise nur einmal, bedarfsweise, inbesondere bei hohen Biege-Genauigkeits­ anforderungen auch mehrmals durchgeführt werden, insbesondere bis das Biegeteil den Vorgaben entsprechend gebogen ist und innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegt.

Im Ausführungsbeispiel ist das Meßsystem für die Rückfeder-Messung in bevorzugter Anordnung unterhalb der Biegeebene dargestellt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das Meßsystem oberhalb der Biegeebene anzuordnen, insbesondere, wenn die Platzverhältnisse eine andere Anordnung nicht zulassen, beispielsweise auch beim Nachrüsten vorhandener Biegemaschinen.

Vorstehend wurde das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in Verbindung mit dem Biegen von Rohren beschrieben. Es besteht jedoch damit auch in vergleichbarer Weise die Möglichkeit, anderes, stangenförmiges Material, beispielsweise solches mit Winkelprofil, T-Profil, U-Profil und dergleichen zu biegen und hierbei die Rückfederung zu messen.

Insgesamt ergeben sich die nachfolgenden, wesentlichen Vorteile bei der erfindungsgemäßen Biegemaschine:

• - der ungebogene, zuführseitige Rohrabschnitt 6 bleibt während der Messung des Rückfederwinkels durch eine Halterung, insbesondere eine Längenpositioniereinrichtung eingespannt
• - es ist kein Zurückdrehen des Biegekopfes mit dem Biegewerkzeug 4 erforderlich
• - die Auffederung des Biegeteiles erfolgt kräftefrei und kann direkt gemessen werden
• - es ist ein automatisierter Ablauf möglich.

Claims (12)

1. Verfahren zum Biegen von stangenförmigem Material, insbesondere von Rohr, wobei das Rohr oder dergleichen an einem Teilstück sowie einem sich an dieses Teilstück anschließenden, zu biegenden Rohrabschnitt gehalten wird und dann der zu biegende Rohrabschnitt um einen vorgebbaren Winkel gebogen und anschließend die Rückfederung des gebogenen Rohres gemessen und das Rohr dann nachgebogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Biegen des Rohres oder dergleichen stangenförmigen Materials, der gebogene Rohrabschnitt freigegeben und der andere Rohrabschnitt weiterhin gehalten wird und daß an dem freigegebenen, gebogenen Rohrabschnitt das Maß der Rückfederung gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Messen der Rückfederung an dem freigegebenen, gebogenen Rohrabschnitt, dieser Rohrabschnitt etwa um das Maß der Rückfederung nachgebogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Biegens des Rohres oder dergleichen der Biegewinkel und anschließend der Rück- oder Auffederungswinkel gemessen wird und daß dann aus den beiden Meßwerten ein Nachbiegewinkel errechnet wird.

4. Biegemaschine (1) zum Biegen von stangenförmigem Material, insbesondere Dornbiegemaschine zum Biegen eines Rohres, die ein mittels einer Antriebswelle (3) verschwenkbares Biegewerk­ zeug (4) mit einer Spanneinrichtung (5) zum Halten des zu biegenden Rohrschenkels (8) aufweist sowie mit einer ein Widerlager (7) zur Abstützung des sich zuführseitig an den zu biegenden Rohrschenkel (8) anschließenden Rohrabschnittes aufweisenden Halterung, wobei die Biegemaschine (1) eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Rückfederung der Rohr­ abschnitte nach dem Biegen hat, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (5) mit einen Öffnungsweg zum Freigeben des gebogenen Rohrschenkels (8) um mindestens die Rückfederung des gebogenen Rohrschenkels bei gleichzeitiger Halterung und Lagebeibehaltung des anderen Rohrabschnittes ausgebildet ist und daß die Rückfeder-Meßeinrichtung einen am zu biegenden beziehungsweise gebogenen Rohrschenkel (8) ansetzbaren Meßfühler zur Übertragung der Schwenklage um die Biegeachse einerseits des eingespannten und andererseits des von der Spanneinrichtung (5) freigegebenen Rohrschenkels (8) aufweist.

5. Biegemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückfeder-Meßeinrichtung (12) einen Drehweggeber (14) aufweist, der einerseits mit dem Biegewerkzeug (4) und andererseits mit dem am Rohrabschnitt ansetzbaren Meßfühler (13) verbunden ist.

6. Biegemaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückfeder-Meßeinrichtung ein um die Biegeachse beziehungsweise die Antriebswelle frei drehbar gelagertes Trägerteil (15) aufweist, an dem der vorzugsweise als Tastbolzen (13) ausgebildete Meßfühler angebracht ist und daß das Trägerteil (15) mit einem Drehweggeber (14) zur Messung des Drehwinkels zwischen dem Biegewerkzeug (4) und dem Trägerteil (15) verbunden oder Teil eines Drehweggebers (14) ist.

7. Biegemaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehweggeber (14) an dem vorzugsweise als Drehring ausgebildetem Trägerteil (15) an seiner Außenseite eine vorzugsweise auf einem Magnetband (20) befindliche Magnetcodierung trägt und daß diesem Bereich des Trägerteiles ein Meßaufnehmer (21) zugeordnet ist.

8. Biegemaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückfeder-Meßeinrichtung unterhalb des Biegewerkzeugs angeordnet und drehbar auf der Biege- oder Antriebswelle (3) gelagert ist und daß der als Tastbolzen (13) ausgebildete Meßfühler etwa parallel zur Biegewellen-Achse orientiert ist und in die Biegeebene des zu biegenden Rohrschenkels ragt.

9. Biegemaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Trägerteil (15) und dem Meßfühler (13) ein vorzugsweise verstellbarer Zwischenhebel (17) angeordnet ist.

10. Biegemaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der als Tastbolzen (13) ausgebildete Meßfühler im Anlagebereich am Rohr eine Rolle oder dergleichen Wälzlager aufweist.

11. Biegemaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der als Tastbolzen (13) ausgebildete Meßfühler entgegen der Rückfederrichtung rückstellkraft insbesondere federkraftbeaufschlagt ist.

12. Biegemaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (12) zur Bestimmung der Rückfederung des Rohrabschnittes (8) nach dem Biegen sowie eine Biegewinkelmeßvorrichtung (22) mit einer Auswerte- und Steuereinrichtung verbunden sind und daß die Auswerte- und Steuereinrichtung Steuerausgänge zumindest für den Biegeantrieb sowie die Spanneinrichtung (5) für den gebogenen Rohrschenkel aufweist.