DE2009370A1 - Verfahren zur Herstellung von mit einem vorgegebenen Proberohr übereinstimmenden Rohren unter Verwendung einer numerisch gesteuerten Rohrbiegemasohine - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von mit einem vorgegebenen Proberohr übereinstimmenden Rohren unter Verwendung einer numerisch gesteuerten Rohrbiegemasohine

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DE2009370A1
DE2009370A1 DE19702009370 DE2009370A DE2009370A1 DE 2009370 A1 DE2009370 A1 DE 2009370A1 DE 19702009370 DE19702009370 DE 19702009370 DE 2009370 A DE2009370 A DE 2009370A DE 2009370 A1 DE2009370 A1 DE 2009370A1
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Paul Valentine Preston Lancashire Coonan (Großbritannien)
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    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/12—Bending rods, profiles, or tubes with programme control
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

"Verfahren zur Herstellung von mit einem vorgegebenen Proberohr übereinstimmenden Rohren unter Verwendung einer numerisch gesteuerten Rohrbiegemaschine :
Die Erfindung betrifft das Biegen von Rohren, insbesondere die Herstellung von genauen Nachbildungen eines Probestückes mit einer Anzahl Krümmungen über seine Länge. Wenn Rohrmaterial um ein Formstück von vorgegebenem .Radius um einen bestimmten Winkel gebogen wird, dann neigt das Rohrmaterial dazu, um einen geringen; Betrag zurückzufedern, so daß der tatsächliche Winkel und der tatsächliche Radius der Krümmung von den vorgegebenen Vö?ten abweichen. Diese Abweichungen ändern sich mit dem verwendeten Rohrmaterial. Diese Abweichungen ändern sich sogar zwischen verschiedenen Partien ein und desselben Materials und zwischen Prüflingen ein und derselben Partie, wenn sie bei unterschiedlichen Temperaturen, gebogen werden.
Es sind numerisch gesteuerte Rohrbiegemaschinen bekannt, die so programmiert werden können, daß sie eine Reihe von ähnlichen
Nachbildungen, eines gebogenen Proberohres für eine gegebene
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Zusammensetzung von Rohrmaterial herstellen. Für jede neue Materialzusammensetzung muß jedoch ein neues Programm erstellt v/erden. Die Erstellung der Programme ist zeitraubend und verursacht hohe Betriebskosten, wenn die Nachbildungen genau sein sollen. Obwohl die Maschine mit bekannten Mitteln zur Erfassung und zum Aufbringen des erforderlichen Grads an "Überbiegung" aus-gestattet v/erden kann, um das"Zurückfedern" auszugleichen, um somit sicherzustellen, daß die Krümmungswinkel genau sind, so rufen die Veränderungen im Krümmungsradius bei unterschiedlichem Material oder unterschiedlicher Temperatur eine weitere Schwierigkeit hervor. Denn diese Änderungen schließen Änderungen in dem Abstand zwischen dem Anfang , und dem Ende jeder Krümmung und damit Änderungen in oeri gesamten
'Abmessungen eines fertig gestellten Rohres ein. Aus diesem Grunde
war bis jetzt zur Herstellung eines Programms,mit dem genaue Nachbildungen bei einer neuen Zusammensetzung des Materials möglich war, mit einem langwierigen Verfahren verbunden, indem Versuche und Fehler gemacht wird . Wird eine unterschiedliche Materialzusammensetzung mit unterschiedlichen "Zurückfederungs-Eigenschaften" verwendet, dann ist erforderlich, den Vorgang ::u I wiederholen, um ein neues an die neue Materialzusammensetzung 1 angepaßtes Programm abzuleiten.
Aufgabe der Erfindung 1st es, ein Verfahren anzugeoeii, mit dem auf einfachere Weise Bohre hergestellt werden können.
Für die Herstellung von mit einem vorgegebenem Froborohr übereinstimmenden Rohren unter Verwendung einer numerisch gesteuerten Rohrblegemasohlne wird die Aui'gabe der Erfindung durch folgende ,
- 2 - - ""■"'■ " BAD
001137/1SfO
Vsrfahrensschritte gelöst: Auf" der Maschine wird mit einem .
Probestück des Rohrmaterials eine Probekrümmung nach einem vor--", geschriebenen Sollwinkel -" und radius durchgeführt, dertatsäch-. liehe Radius der'erzielten Probekrümmung wird gemessen, von dem
vorgegebenem'Proberohr wird aus-den Vierten einer Reihe von geraden Rohrstücken vorgeschriebener Länge* die um einen vorgeschriebenen Winkel, aneinander gesetzt sind, für die Maschine ein g-rund-' sät^iiehes. Programm abgeleitet, das grundsätzliche Programm wird ; nach Mäßgabe des gemessenen Radius der Probekrümmung abgewandelt
und das Rohrmaterial wird auf der Maschine .anhand des abgewandel-."; ten Programms gebogen." .
-Wird'eine vollständig automatische Maschine mit Mitteln zur .. ;:
Ausgleichung der "Rückfederung", verwendet, darin kann das grund- -,
sätzliche Programm einfach dadurch gewandelt werden,, indem die -:
vorgeschriebenen Längen der geraden Rohrstücke um soviel ver- : ringert \ferden., wie-erforderlich ist, damit, die Rohrstückemit.
dem Anfang.und dem Ende jeder Krümmung zusammentreffen, wobei" die
WinkeIgIieder„des grundsätzlichen Programms in Hinblick auf i
den genossenen. Radius der. Probekrümmung ersetzt- werden,-"" ;
Der tatsächliche Radius, der bei einer Krümmung bei einem .
. Probestück, entsteht, wird vorzugsweise am Außenumfang der Krüramungj : gemessen.- Dies kann einfach mi;t einem Meßinstrument durchgeführt ■■ 1 vjerden.,.^flaS---2iv.;ei".feststehende Füße und einen, dazwischen aiigeord- \
j neten beweglichen Fuß aufweist. Der bewegliche Fußest in Richtung j
i "■"..-. ;. . -. - - . ... , .;'. . , , ■ ■■; · ....·■; :.:;.···- ν·-;.- <·-.·"ί ι· auf eine gemeinsame VeTbindungslinie zviischen den drei Füßen
federb'eäui'sclilaßt.. Eine/'mit einer Übersetzung" versehene Me'Öuhr .'"■'* j
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mißt die Abweichung des beweglichen Fußes von der .gemeinsamen Verbindungslinie. Wird das Meßinstrument auf die Außenseite der Rohrkrümmung gesetzt, dann entspricht der abgelesene Wert dem Maß des Radius des Außenumfangs der Krümmung. Es können leicht Tabellen hergestellt werden, um die Ablesewerte des Meßinstrument!* in abgewandelte Werte umzuformen, die in das grundsätzliche Programm hineingenommen werden.
Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es nicht länger für den Herstelle erforderlich, das ursprüngliche Probestück aufzubewahren, nachdem das gmmdsätzliche Programm davon abgeleitet wurde. Pur eine sofortige Herstellung oder für Umänderungen in der Zukunft genügt das Vermessen einer Probekrümmung eines Probestückes der vorhandenen Materialzusammensetzung, um das grundsätzliche Programm entsprechend dem Prüfergebnis abzuwandeln. Danach wird das Rohrmaterial entsprechend dem abgewandelten Programm auf der Maschine gebogen. Es ist nicht länger erforderlich, eine neue Kopie oder neue Kopien bei jeder neuen Materialzusammensetzung oder bei Änderung der Arbeitsbedingungen anzufertigen. Die Kontinuität der Herstellung wird verbessert, die Lagerhaltung und die Vorratshaltung an Ersatzteilen wird somit vereinfacht.
Ein besonderes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen beschrieben.
Pig. I zeigt einen Rohrabschnitt;
Fig. 2 zeigt teilweise im Schnitt eine schematische Aneicht auf eine Meßlehre zur Messung des Krümmungsradius.
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Dieses besondere Verfahren wurde ausgedacht, um es an eine bereits; bestehende, automatische, numerisch gesteuerte Rohrbiegemaschine anzupassen. Dies ist die "Datex PTB 101 numerisch gesteuerter Rohrbieger" der von der Datex Corporation in Monrovia, Kalifornien, USA, hergestellt wird. Im Gebrauch wird die Maschine zunächst eingestellt, um die Rohre mit dem zugehörigen äußeren Durchmesser zu bearbeiten. Die für die Maschine erforderlichen Eingangsdaten sind:
Y1, Y2 ... Yn, YgR(j.!_= Abstände zwischen dem Rohranfang und dem Anfang der ersten -Krümmung> dann zwischen dem Ende jeder Krümmung und dem Beginn der nächsten Krümmung und.schließlich zwischen dem Ende der letzten Krümmung bis zum Rohrende, Ferner; Cn, C0 .
Cn = Winkel jeder Krümmung. .,.-
Bn-1 =Verdrehwinkel zwischen einer Krümmung
und der nächsten, d.h. der Winkel zwischen der Ebene einer Krümmung und. der Ebene der nächstfolgenden Krümmung.
Ein. Probestück wird genau von Hand hergestellt, um es an den besonderen Anwendungsfall, wie etwa dem Rohrverlauf in einem Plugzeug, anzupassen. Das Proberohr besteht aus einer Anzahl- von geraden Abschnitten verschiedener Länge Y, an die sich Krümmungen anschließen. Sämtliche Krümmungen h,aben im wesentlichen den gleichen Durchmesser, können jedoch in weitern Bereich um den Winkel C,',um ,.,den das Rohr gebogen ist, abweichen. Ebenso kann die Ebene einer Krümmung um einen Winkel B (Verdrehungswinkel) um die Ebene der nächstfolgenden Krümmung gedreht sein.
Danach wird das Proberohr genau gemessen. Zu diesem Zweck wird
- : - - 5" - .-■■■;■■ ■ ■ .
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jeder gerader Teil am Umfang an einem beliebigen Punkt S1 j Sg in der Nähe der halben Länge angerissen, um einen Bezugspunkt vorzusehen. Die Abstände _e, £ von den Anrissmarken auf den be-
nachbarten geraden Teilen bis zum Kreuzungspunkt der Linien* j die die Verlängerung der Außenseiten der geraden Teile in der
ι Ebene der Krümmung bilden, werden gemessen,und zwar direkt oder !
indirekt. Ebenfalls wird der Winkel C zwischen den Senkrechten auf die geraden Teile gemessen. Die Messungen werden über die gesamte Länge des Rohrs wiederholt. Außerdem werden die Abstände a, b vom Anfang des Rohrs und vom Ende des Rohrs bis zu der ersten bzw. letzten Anrissmarke auf dem geraden Teil gemessen. Messungen werden auch bezüglich des Drehwinkels durchgeführt.
Ein günstiges indirektes Verfahren zum Messen von e^ besteht : darin, den Abstand von der Außenseite des zweiten geraden Stückes·
bis zum äußeren Ende der Anrissmarke S1 auf dem ersten geraden Stück zu messen, wobei diese gedachte Verbindung senkrecht auf
dem zweiten geraden Stück steht. e^ wird aus der Beziehung e^ = f1 Cos C-, errechnet. In gleicher Weise wird g-, errechnet, i nachdem d. 1 gemessen wurde.
i Die gesamte Ausmessung definiert das Rohr in Ausdrucken einer Reihe von geraden Rohrteilen von bestimmter Län^e ( a + e-,), (g-, + Q0) ···· (Sn + k)»
ura einen bestimmten Winkel C-,....
C geknickt sind, und zwar ohne Krümmungen, wobei die Winkel
in um die Verdrehwinkel B-, liegen.
zueinander geneigten Ebenen
Das Programm für eine Rohrbiegemaschine wird aus diesen Messungen
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ι abgeleitet und bildet das grundsätzliche oben erwähnte Programm. Für die Einführung von Krümmungen ist eine Abwandting erforderlich bevor Rohre nach diesem Programm gebogen werden können.. .
Diese Abwandung besteht in einer Verringerung der Länge der geraden Rohrstücke, die im grundsätzlichen Programm mit den Längen (a + e-,), (g, + e2) usw. erscheinen. Diese Längen müssen auf die korrekten Werte Y1, Y2 vermindert werden. Diese Werte beruhen eher auf dem tatsächlichen als dem Sollradius des Bogens Jeder Krümmung.
T1 stellt den Abstand vom'Beginn bzw. dem.Ende der ersten Krümmung bis zum Schnittpunkt der von der Außenseite der benachbarten geraden Stücke verlängerten Linien dar. R ist der tatsächlich gemessene äußere Radius der Krümmung.
Tn = R tan; ;T ·■ Cl
Der genaue Wert für Y1 kann jetzt sofort berechnet werden.
= a + β-, - R tail
ähnlich:
c
tan 1 +
- R tan
Außerdem ist nötig, den erforderlichen "übeib iegungsgrad" vorzusehen, so daß bei einem Zurückfedern des Rohrs die Winkel C zutreffend sind. Die Datex PTB - 101 Maschine enthält bekannte Mittel zur Erfassung und zur Teilung der·erforderlichen "Überbie-
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Die einzige Information, die daher für die Abwandung des grand- j sätzlichen Programmes zur Berücksichtigung der korrekten Werte j
erforderlich ist, i
Y1, Y0 usw/ ist die Größe von R. Es hat sich herausgestellt, daß !
diese Größe mit genügender Genauigkeit erhalten wird, wenn mit
einem Probestück aus dem Werkstoff, das zu verwenden beabsichtigtj
I ist, eine Probekrümmung durchgeführt wird. Die Probekrümmung j
erfolgt um einen vorgeschriebenen Sollwinkel (beispielsweise \
I 90 ) und um den gleichen Sollradius wie der Radius der Krümmungen! des Proberohres. Der tatsächliche Radius R des äußeren Umfangs \ der Krümmung wird mit Hilfe einer Lehre mit einer Anzeigevorrichtung, wie sie in Pig. 2 dargestellt ist, gemessen. Das Meßinstrument wird auf die Außenseite der Probekrümmung 10 aufgesetzt. Die Abweichung eines beweglichen, federbeaufschlagten Fußes 11 von der Verbindungslinie zwischen den beiden feststehenden Füßen 12, 1J5 wird übersetzt auf eine Anzeige 14 gegeben. Die Anzeige 14 ist in Werten der entsprechenden Krümmungsradien geeicht.
Durch diese Messung wird es möglich, tfie oben bereits angegeben, die erforderlichen Abwand£ungen des grundsätzlichen Programms zur Verringerung der Abstände (a + e,), (g. + fep) usw. zu errechnen, um zu den richtigen Längen Y1, Y0 usw. zu kommen. In
be L d
der Praxis/nutzt die Bedienungsperson der Maschine Tabellen, aus denen die zweokmässigen Abänderungen hervorgehen. Die Rohre könnet dann naoh dem abgewandelten Programm gebogen werden, wobei das ursprüngliche Probestück genau reproduziert wird.
Die Erfindung ist auch für andere Typen von automatieohen Rohrbiegemaschinen verwendbar, die keine Mittel zur Ableitung und
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zum Aufbringen des erforderlichen "Überbiegens" aufweisen« Sine solche Rohrbiegemaschine wird beispielsweise von der Pines Engineering Co. Inc. of Aurora, Illinois, USA* hergestellt. In solchen Fällen ist es erforderlich, zwei Probekrümmungen mit Probestücken des zu verwendenden Materials auf der Maschine vorzunehmen, und zwar eine mit einem Winkel von 20° und die andere mit einem Winkel von 120°. Aus den Messungen der tatsächlich erzeugten Winkel werden die konstanten und proportionalen Werte für das"Zurückfedern" errechnet. Diese Werte müssen bei der Einstellung der Maschine für jede Krümmung berücksichtigt werden»
Eine halbautomatische Maschine, hergestellt von der Firma Fairey S.A. von Gosselies, Belgien, benötigt zu den oben aufgeführten Daten Daten über die Länge des Rohres, aus dem jede Krümmung hergestelfcwird. Das Verhältnis zwischen der Länge einer fertig
t. ·
gestellten Krümmung und der Länge des ursprünglichen Materials kann'experimentell ermittelt werden und wird fast gar nicht von Änderungen im Werkstoff beeinflußt. Daher kann die Länge des Rohres, die für jede Krümmung erforderlioh ist, berechnet werden und In das modifizierte Programm eingegeben werden, wenn der Äulere Radius einer gewuhnliohen Probekrümmung mit Hilfe der Meiuhr gemessen wurde« In der Praxis sind Tabellen vorhanden, die der Bedienungsperson die Länge einer Krümmung für einen gegebenen Krtfcmingewinkel bei einen bestimmten Wert der Meiuhr angeben*
Bei der Durchführung der vorliegenden Irfindung wird für jede neue Partie eine Frobekrünwung durehfeftthrt. Bleibt die Zusaween- setsunf des Werkstoff* die gleiohe, dam 1st lediglich erforderlioh,
0IM 37/UM
periodische Überprüfungen bezüglich der Genauigkeit der erzeugten Rohre vorzunehmen. Selbstverständlich muß eine weitere
Modifikation des Programmes vorgenommen werden, wenn die Rohre ungenau werden. Es wird eine weitere Probekrümmung vorgenommen, um die genauen Werte für diese Modifikation zu erhalten.
- 10 -
001137/1···

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    !.'^Verfahren zur Herstellung von mit einem vorgegebenem Proberohr übereinstimmenden Rohren unter Verwendung einer numerisch gesteuerten Rohrbiegemaschine, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritteχ Auf der Maschine wird mit einem Probestück des Rohrmaterials eine Probekrümmung nach einem vorgeschriebenen Sollwinkel und - radius durchgeführt, der tatsächliche Radius der erzielten Probekrümmung wird gemessen, von dem' vorgegebenem Proberohr wird aus den Werten einer Reihe von geraden Rohrstücken vorgeschriebener Länge, die um einen vorgeschriebenen Winkel aneinandergesetzt sind, für die Maschine
    ein grundsätzliches Programm abgeleitet, das grundsätzliche Programm wird nach Maßgabe des gemessenen Radius der Probekrümmung abgewandelt und das Rohrmaterial wird auf der Maschine anhand des abgewandelten Programms gebogen.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das grundsätzliche Programm dadurch abgewandelt wird, daß die vorgeschriebenen Längen der geraden Rohrstücke um so viel
    Q09837/1SSO
    verringert werden wie erforderlich ist, damit die Rohrstücke I mit dem Anfang und dem Ende jeder Krümmung zusammentreffen,
    wobei die Winkelglieder des zusätzlichen Programms in Hinblick auf den gemessenen Radius der Probekrümmung ersetzt werden. j
    j 3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
    der Radius der Probekrümmung bis zum Außenumfang der Krümmung '
    gemessen wird. I
    4. Vorrichtung zur Vermessung des Radius nach dem Verfahren nach j Anspruch J5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßinstrument
    vorgesehen ist, das zwei feststehende Füße (12, 13) und einen dazwischen angeordneten beweglichen Fuß (11) aufweist, daß
    der bewegliche Fuß (11) in Richtung auf eine gemeinsame
    Verbindungslinie zwischen den drei Füßen (11, 12, 13) federbeaufschlagt ist und daß eine mit einer Übersetzung versehene Meßuhr (14) vorgesehen ist, die die Abweichung des beweglichen Fußes (11) von der gemeinsamen Verbindungslinie mißt.
    5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
    grundsätzliche Programm ferner durch die Hereinnahme der
    Länge des Rohrmaterials, die für jede Krümmung benötigt wird,
    abgewandelt wird, wobei die Länge auf der Grundlage des gemessenen Radius der Probekrümmung errechnet wird.
    6., Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5, dadurch
    gekennzeichnet, daß ferner zum Ausgleich des "Zurüokfederns"
    auf der Grundlage von Messungen von zwei tatsächlichen Winkeln|,
    - 2_ _r
    009837/1660
    -.43«
    die bei zwsi ^jRrobekrUmmungen um zwei vorgeschriebene j verschiedene Winkel entstehen, das grundsätzliche Programm abgewandelt wird.
    0 0983771660
    Leerse ι te
DE19702009370 1969-02-28 1970-02-27 Verfahren zur Herstellung von mit einem vorgegebenen Proberohr übereinstimmenden Rohren unter Verwendung einer numerisch gesteuerten Rohrbiegemasohine Pending DE2009370A1 (de)

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