DE4015117A1

DE4015117A1 - Verfahren und maschine zum biegen eines stabfoermigen teils

Info

Publication number: DE4015117A1
Application number: DE4015117A
Authority: DE
Inventors: Makoto Murata
Original assignee: Nissin Seiki KK
Current assignee: Nissin Precision Machines Co ltd Tokio Jp
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1990-05-11
Publication date: 1990-11-22
Also published as: JPH02299722A; DE4015117C2; US5111675A; JPH0512047B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Maschine zum Biegen von stabförmigen Teilen wie hohlen Rohren, Profilen und Vollroh ren.

Gebogene Teile von Rohren usw. werden auf den verschiedensten Gebieten zur Herstellung von Leitungen, in Förderungsanwendungen, für elektrische Anlagen im Haus, mechanische Strukturen usw. verwendet. Hier bei ist es üblich, das Biegen durch Pressen, Rollen oder dergleichen vor zunehmen.

Je weiter das Biegen Anwendung findet, desto mehr besteht der Bedarf, die Biegepräzision zu erhöhen und es zu ermöglichen, kontinuier liche und komplizierte Biegevorgänge durchführen zu können.

Aus der japanischen Patentanmeldung Sho 62-2 64 137 ist bekannt, zum Biegen von Rohren oder Profilen ein Werkzeug zu verwenden, das ein Umlenkstück aufweist, der einen Abschnitt des zu biegenden Teils zwangs weise umlenkt, wobei das Werkzeug gegenüber der Förderrichtung des Rohrs oder Profils geneigt ist. Aufgrund der mechanischen Faktoren kann hierbei jedoch die Präzision des Biegens kaum gesteigert werden und es lassen sich nur einfache Biegearbeiten vornehmen. Selbst für einfache Biegear beiten werden relativ große Biegemaschinen erforderlich. Bei der Maschine der genannten japanischen Anmeldung kann zwar durch rotationsmäßige Steuerung des Werkzeugs die Biegepräzision verbessert werden, jedoch ist dieser Vorgang problematisch und aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglichen, in einfacher Weise stabförmige Teile mit hoher Präzision zu biegen.

Erfindungsgemäß wird ein Führungsteil verwendet, das es ermög licht, ein hohles oder volles stabförmiges Teil zwangsweise gerade hin durchzuführen, während ein Werkzeug mit einem Umlenkstück zum zwangswei sen Umlenken eines Abschnitts des stabförmigen Teils, das durch das Füh rungsteil hindurchgelaufen ist, vorgesehen ist, so daß das stabförmige Teil in das Führungsteil und in das Werkzeug eintritt, wobei die Mitte des Werkzeugs relativ zur Mittelachse des Führungsteils versetzt ist, wo durch das stabförmige TeiI gebogen wird. Der Abstand, gemessen vom Füh rungsteil zum Werkzeug, ist vorzugsweise einstellbar, und das Werkzeug wird zweckmäßigerweise etwa 10° bis 20° relativ zur Mittelachse des Füh rungsteils geneigt.

Die Änderung des Querschnitts des stabförmigen Teils durch das Biegen kann stark begrenzt werden ebenso wie eine Verminderung der Wand stärke an der Außenseite eines gebogenen Rohrs. Die gebogenen Abschnitte sind im wesentlichen frei von Restspannung, es werden Teile mit ausge zeichneter Rundheit gebogen, während die Biegewinkel größer als 300° sein können. Es ergibt sich eine gleichmäßige Biegearbeit bei schwächerer Druckkraft. Es können komplizierte Formen mit gewünschten Biegeradien ge bogen werden und die Biegemaschine erlaubt einen kompakten Aufbau.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Schnitt das Prinzip des Biegeverfahrens.

Fig. 2 zeigt schematisch den grundsätzlichen Aufbau einer Bie gemaschine.

Fig. 3 zeigt schematisch und perspektivisch eine Biegemaschi ne.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm zum Einfluß des Versatzes auf den Biegeradius.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm zum Einfluß der Werkzeugneigung auf den Biegeradius.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm zur Beziehung zwischen Biegeradius und Rundheit.

Fig. 7 zeigt ein Diagramm zur Beziehung zwischen Preßlänge und Preßkraft bei verschiedenen Werten für den Versatz.

Fig. 8 zeigt ein Diagramm zur Beziehung zwischen Preßlänge und Preßkraft bei verschiedenen Neigungswinkeln des Werkzeugs.

Fig. 9 zeigt ein Diagramm zur Beziehung zwischen dem Versatz und der Preßkraft.

Fig. 10 zeigt ein Diagramm zum Zusammenhang zwischen dem Nei gungswinkel und der Preßkraft.

Fig. 11 zeigt ein Diagramm bezüglich der Flachung des Quer schnitts in verschiedenen Biegeabschnitten.

Fig. 12 zeigt ein Diagramm zum Einfluß auf die Flachung des Querschnitts durch den Neigungswinkel des Werkzeugs.

Fig. 13 zeigt ein Diagramm zur Beziehung zwischen dem Biegera dius und der Flachung des Querschnitts.

Fig. 14 zeigt ein Diagramm bezüglich der Änderung der Wand stärke an der Innenseite von verschiedenen gebogenen Abschnitten.

Fig. 15 zeigt diagrammartig den Einfluß auf die Änderung der Wandstärke an der Innenseite bei verschiedenen gebogenen Abschnitten auf grund des Neigungswinkels des Werkzeugs.

Fig. 16 zeigt ein Diagramm zur Beziehung zwischen den Biegera dien und den Änderungen der Wandstärke an der Innenseite von gebogenen Abschnitten.

Fig. 17 zeigt ein Diagramm zur Beziehung zwischen den Biegera dien und den Änderungen der Wandstärke an der Außenseite der gebogenen Abschnitte.

Fig. 18 zeigt schematisch den mechanischen und hydraulischen Teil einer weiteren Ausführungsform einer Biegemaschine.

Fig. 19 zeigt eine Frontansicht eines Werkzeughalters für die Biegemaschine von Fig. 18.

Fig. 20 zeigt ein Schaltkreisdiagramm für den Hydraulikschalt kreis der Biegemaschine von Fig. 18.

Fig. 21 ist ein Schaltkreisdiagramm eines Mikrocomputers für die Biegemaschine von Fig. 18.

Fig. 22 ist ein Flußdiagramm, das die verschiedenen Opera tionsschritte der Biegemaschine von Fig. 18 darstellt.

Gemäß Fig. 1 verläuft ein zu biegendes stabartiges Teil 1 durch einen Führungszylinder 2, wobei letzterer das Teil 1 zur Geradfüh rung hiervon faßt. Ein Verformungswerkzeug 3 besitzt ein Umlenkstück 3 a, der einen Abschnitt des stabförmigen Teils 1, das durch den Führungs zylinder 2 gelaufen ist, erfaßt. Eine Antriebseinrichtung 4 zum Verschie ben des Führungszylinders 2 und/oder des Verformungswerkzeugs 3 zum Än dern der Relativposition zwischen dem Führungszylinder 2 und dem Verfor mungswerkzeug 3, eine Eingabeeinrichtung 5 zum Eingeben von Daten bezüg lich mechanischer Eigenschaften des stabförmigen Teils 2 (Biegefestig keit, Dehnung des Materials hiervon, Art des stabförmigen Teils 1, das heißt hohles Rohr, Profil oder Vollstab, Außendurchmesser, Dicke, usw.) und Biegebedingungen (Biegungsradius, Rundheit, Flachheit des Quer schnitts), ein erster Speicher 6 zum Speichern der über die Eingabeein richtung 5 eingegebenen Daten, ein zweiter Speicher 7 zum Speichern von Daten bezüglich des Verstellungsbetrages für den Führungszylinder 2 und/ oder das Verformungswerkzeug 3, die erforderlich sind, um die Biegearbeit entsprechend den oder spezifiziert durch die Daten zur mechanischen Natur des stabförmigen Teils 1 und den Biegebedingungen erforderlich sind, und eine Antriebssteuereinrichtung 8 zum Steuern der Antriebsmittel 4 auf der Basis der in dem ersten Speicher 6 gespeicherten Daten und unter Bezug nahme auf die in dem zweiten Speicher 7 gespeicherten Daten bezüglich des Verschiebungsbetrages sind vorgesehen. Die Anordnung ist derart getrof fen, daß das stabförmige Teil 1 in den Führungszylinder 2 und das Verfor mungswerkzeug 3 eintreten kann, wenn das Zentrum des Umlenkstücks 3 a des Verformungswerkzeugs 3 von der zentralen Achse des Führungszylinders 2 abweicht, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist (wobei ein Versatz u re serviert ist). Dementsprechend wird das Verformungswerkzeug 3 von einem Halter über eine halbkugelförmige Buchse 9 gehalten, wobei das Zentrum der Buchse 9 mit dem Zentrum des Umlenkstücks 3 a des Verformungswerk zeugs 3 zusammenfällt, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. d _o ist der Durch messer des Umlenkstücks 3 a des Verformungswerkzeugs 3, während γ den Ver formungswinkel in Fig. 1 bezeichnet.

Wenn das stabförmige Teil 1 durch den Führungszylinder 2 und das Verformungswerkzeug 3 geführt wird, wenn das Zentrum des Umlenkstücks 3 a des Verformungswerkzeugs 3 von der zentralen Achse des Führungszylin ders 2 abweicht, wobei der Versatz u, wie in Fig. 1 ersichtlich, vorge sehen ist, wirkt das Umlenkstück 3 a des Verformungswerkzeugs 3 zwangsmä ßig lokal auf das Teil 1 ein, wobei der Gleitkontakt am Umlenkstück 3 a zwischen Ober- und Unterseite unterschiedlich ist, so daß das Teil 1 um die Oberseite gebogen oder plastisch verformt wird, wo der Gleitkontakt biegezustand der strammere ist. Hierbei sucht die Antriebssteuereinrich tung 8 nach Betätigungsdaten aus dem zweiten Speicher 7 auf der Basis der in dem ersten Speicher 6 gespeicherten Daten und liest diese aus und steuert die relative Position zwischen dem Verformungswerkzeug 3 und dem Führungszylinder 2 durch Steuern der Antriebseinrichtung 4 auf der Basis der ausgelesenen Betätigungsdaten. Der zweite Speicher 7 optimiert bezüg lich optimaler Biegebedingungen, indem die Betätigungsdaten für das Ver formungswerkzeug 3 und/oder den Führungszylinder 2 (Versatz u und/oder Annäherungsweg v) zu den mechanischen Eigenschaften des stabförmigen, zu biegenden Teils 1 und den Biegebedingungen in Korrespondenz gebracht werden. Dementsprechend wird automatisch eine optimale Relativpositionie rung zwischen dem Verformungswerkzeug 3 und dem Führungszylinder 2 zum Ausführen der gewünschten Biegearbeit für das stabförmige Teil 1 einge stellt, indem einfach die Daten über die mechanischen Eigenschaften des Teils 1 und die gewünschten Biegebedingungen eingegeben werden.

Der Biegungswinkel wird durch Ändern des Abstandes (Annäherung v) zwischen der Endfläche des Führungszylinders 2 an der dem Verformungs werkzeug 3 zugewandten Seite zum Mittelpunkt des Umlenkstücks 3 a des Ver formungswerkzeugs 3 geändert. Die Biegebedingungen werden durch Verstel len des Verformungswerkzeugs 3 und/oder des Führungszylinders 2 in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse des Führungszylinders 2 eingestellt. Hierdurch wird die Biegepräzision für das Teil 1 verbessert, da der Ver satz u mit großer Präzision durch einen einfachen Mechanismus steuerbar ist. Wenn der Neigungswinkel ψ des Verformungswerkzeugs 3 auf 10° bis 20° eingestellt ist, ist es möglich, die Biegearbeit mit einer relativ schwa chen Druckkraft durchzuführen. Da weiterhin ein genügender Raum zwischen dem Führungszylinder 2 und dem Verformungswerkzeug 3 vorgesehen werden kann, ist es möglich, das Teil 1 durch Steuern des Versatzes u um große Winkel und unter kontinuierlichem Ändern der Biegungswinkel zu biegen. Da des weiteren die Biegearbeit einfach durch den lokalen Gleitkontakt zwi schen dem Umlenkstück 3 a und dem Teil 1 aufgebracht wird, wird auf das Teil 1 nach dem Biegen keine übermäßige Restspannung ausgeübt, da der Au ßenumfang des Teils 1 während des Biegens zwangsmäßig durch das Umlenk stück 3 a gestützt wird, so daß die Querschnittsform des Teils 1 nicht ab geflacht oder seine Wandstärke durch das Biegen nicht variiert wird.

Wenn Daten über eine zeitliche Variation der Biegebedingungen über die Eingabeeinrichtung 5 eingegeben werden, ist ein kontinuierliches Variieren des Biegens möglich, wobei der erste Speicher 6 die Daten spei chert und die Antriebssteuereinrichtung 8 die Relativposition zwischen dem Verformungswerkzeug 3 und dem Führungszylinder 2 entsprechend dem Zeitverlauf auf der Basis der im Speicher 6 gespeicherten Daten und unter Bezug auf die in dem zweiten Speicher 7 gespeicherten Betätigungsdaten steuern kann. Wenn Daten zur zeitlichen Änderung der Biegebedingungen zu nächst eingegeben und in dem ersten Speicher 6 gespeichert werden, betä tigt die Antriebssteuereinrichtung 8 das Verformungswerkzeug 3 und/oder den Führungszylinder 2 derart, daß der Versatz u und die Annäherung v au tomatisch auf optimale Werte eingestellt werden. Mit anderen Worten, wenn die Biegebedingungen in dem ersten Speicher 6 entsprechend den Durch trittslängen des Teils 1 und der Zuführzeiten gespeichert werden, liest die Antriebssteuereinrichtung 8 die Verschiebungsdaten aus dem zweiten Speicher 7 jedesmal aus, wenn das Teil 1 um eine vorbestimmte Länge durchgeführt wurde oder eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, und ver stellt das Verformungswerkzeug 3 und/oder den Führungszylinder 2, um die Biegebedingungen entsprechend den Verstelldaten, die ausgelesen werden, einzustellen.

Nachstehend wird ein experimentelles Beispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 17 beschrieben.

Fig. 3 zeigt eine schematische und perspektivische Ansicht ei ner Ausführungsform der für das Experiment verwendeten Biegemaschine. Letztere besteht aus einem feststehenden Ständer 10 und einem damit ein stückig verbundenen Rahmen 11. Das Verformungswerkzeug 3 ist in dem Rah men 11 in einer vorbestimmten Position und einem vorbestimmten Winkel fi xiert, während der Führungszylinder 2 auf dem Ständer 10 befestigt ist. Die relative Positionierung entsprechend Fig. 1 ist eingestellt und der Biegevorgang des stabförmigen Teils 1 wird durchgeführt, indem man dem Teil 1 erlaubt, durch den Führungszylinder 2 und das Verformungswerkzeug 3 durch Drücken vom rückseitigen Ende des Teil 1 her mit einem Hydraulik zylinder 12, der wie in Fig. 3 dargestellt befestigt ist, hindurchzutre ten. Weiterhin ist zwischen einer Kolbenstange 12 a des Hydraulikzylinders 12 und dem Teil 1 eine Kraftmeßdose 13 zum Messen der Druckkraft P für die Biegearbeit angeordnet, wobei Änderungen der Brückenausgangsspannung der Kraftmeßdose gemessen werden.

Im Experiment ist d _o auf eine konstante Länge von 20 mm einge stellt, S45 ist als Material für das Verformungswerkzeug 3 und chlorier tes Öl entsprechend JIS-Klasse 2, Nr. 2 als Schmieröl ausgewählt. Ein Rohr mit einem Außendurchmesser von 20,0 mm und einer Wandstärke von 1,0 mm wird als stabförmiges Teil 1 verwendet. Das Rohr besteht aus Aluminium (A 1050TD), das keiner Wärmebehandlung unterworfen ist und eine Zugfestig keit von 144 MPa und einen Dehnungswert von 3% aufweist. Ein dreidimen sionales Mikrometer, ein Blattmikrometer und ein Halbkugel-Gegen-Halbku el-endendes Mikrometer werden zum Messen des Innendurchmessers, des Au ßendurchmessers bzw. der Wandstärke des zu biegenden Rohrs verwendet. Zu sätzlich werden zum Bewerten der experimentellen Ergebnisse folgende Va riablen verwendet:

L: Rohrlänge, die durch den Hydraulikzylinder 12 verschoben wird
Rundheit: α _c=R _max-R_min (mm)
Flachheit des Querschnitts: α _f=(d_o-d_min)/d_o
Änderung der Wandstärke:
a _ti (innenseitiger Biegeabschnitt)= (t _max-t_o)/t_o
α _to (außenseitiger Biegeabschnitt)= (t _o-t_min)/t_o

wobei

R _max: Maximalwert des Biegeradius
R _min: Minimalwert des Biegeradius
d _min: Minimalwert des Außendurchmessers
t _max: Maximalwert der Wandstärke
t _min: Minimalwert der Wandstärke

ist.

Die experimentellen Ergebnisse werden nachstehend unter Bezug nahme auf die Diagramme der Fig. 1 bis 17 beschrieben, die die erhaltenen Messergebnisse zusammenfassen.

Biegeradius

Fig. 4 zeigt den Einfluß auf den Radius R durch den Versatz u, wobei die Annäherung v als Parameter verwendet wird. Aus Fig. 4 ergibt sich deutlich, daß das Teil 1 stärker oder mit geringerem Krümmungsradius gegen die Mittelachse des Führungszylinders 2 gebogen wird, um so größer u und/oder umso kürzer v wird. Im einzelnen wird der Einfluß von u umso kleiner, umso größer u wird, und der Biegewinkel R wird in geringerem Ma ße für eine Änderung von u reduziert, wenn u/d _o 0,5 überschreitet. Es lassen sich Biegewinkel bis herab zu R/d _o = 1 erzielen, und zwar frei von Falten.

Eine Änderung des Neigungswinkels ψ des Verformungswerkzeugs 3, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, zeigt, daß der Neigungswinkel ge ringen Einfluß auf den Biegewinkel hat. Entsprechend hat der Werkzeugwin kel γ keine Neigung, einen Einfluß auf den Biegeradius auszuüben. Fig. 6 faßt Werte zur Rundheit α _c zusammen, die in einem Biegeradiusbereich R/ d _o von 1,8 bis 15 unter Verwendung der Annäherung v als Parameter gemes sen werden. Zusätzlich wurden u, v und ψ, die Relationen zu Biegebedin gungen besitzen, in den Bereichen, die in den vorstehenden Diagrammen spezifiziert sind, variiert. Wie aus dem Diagramm von Fig. 6 ersichtlich ist, werden Rundheiten α _c innerhalb eines Toleranzbereichs von 0,03 mm bei allen Biegeradien erzielt, wenn die Biegebedingungen adäquat ausge wählt sind, obwohl eine Tendenz bemerkbar ist, daß die Rundheit sich ver schlechtert, wenn der Biegeradius kleiner wird.

Druckkraft für Biegeradius

Fig. 7 und 8 zeigen die Beziehung zwischen der Kraft P, die von dem Hydraulikzylinder 12 erzeugt wird, damit das Teil 1 für den Bie gevorgang um die DurchschubIänge L durchgeschoben wird. Der Versatz u wird bei Fig. 7 als Parameter angenommen, während bei Fig. 8 der Nei gungswinkel ψ des Verformungswerkzeugs 3 als Parameter gewählt ist. P wird im Anfangsstadium der Biegearbeit groß, wenn das Teil 1 in das Bie gewerkzeug 3 eintritt und gebogen wird, während P kleiner und im Stadium nach L/d _o = 3,0 konstant ist, wo die Biegearbeit gleichmäßig sein sollte. Fig. 9 und 10 zeigen die Ergebnisse bezüglich des Einflusses auf die Druckkraft P durch den Versatz u und den Neigungswinkel ψ des Verfor mungswerkzeugs 3 bei L/d _o = 5,0, wenn die Biegearbeit gleichmäßig ist. Von Fig. 9 ist ersichtlich, daß die Druckkraft P dazu neigt, bei ir gendeinem Wert der Annäherung v anzusteigen, wenn der Versatz u zum stär keren Biegen des Teils 1 größer wird. Weiter wird P erhöht, wenn die Annäherung v kleiner wird, u/d _o<0,3 und v/d _o = 1,0, wo das Teil 1 beson ders stark gebogen wird. Ist die Kraft P minimal in einem Bereich, wo der Neigungswinkel ψ des Verformungswerkzeugs 3 etwa 10° bis 20° ist. Dies zeigt, daß das Teil 1 innerhalb dieses Bereichs des Neigungswinkels am gleichmäßigsten der Biegearbeit unterworfen wird, so daß das Verformungs werkzeug zweckmäßigerweise auf Neigungswinkel innerhalb dieses Bereichs eingestellt wird.

Änderung der Querschnittsform

Fig. 11 zeigt die Beziehung zwischen dem Biegewinkel R und der Flachheit des Querschnitts α _f. Der Neigungswinkel ψ des Verformungswerk zeugs 3 ist der Parameter und der Biegeradius R ist auf 110 mm zum Prüfen der Querschnittsänderung eingestellt. Wenn das Teil 1 in einem begrenzten Bereich an und um das Umlenkstück 3 a gebogen wird, und da keine Restspan nung nach der Biegearbeit auf das Teil 1 ausgeübt wird, ist die Flachung des Querschnitts α _f an allen Biegeabschnitten konstant. Wenn der Nei gungswinkel ψ beispielsweise auf 20° eingestellt ist, zeigt das Teil 1 praktisch keine Änderung seines Querschnitts und die Flachung des Quer schnitts a _f ist geringer als 0,3%.

Fig. 12 stellt den Einfluß der Flachung auf den Querschnitt α _f aufgrund des Neigungswinkels ψ des Verformungswerkzeugs 3 dar. Bei v/d _o = 2,0 oder so, daß das Teil 1 nicht zu stark gebogen ist, zeigt der Neigungswinkel ψ des Verformungswerkzeugs 3 10° übersteigend nahezu kei nen Einfluß auf die Flachung des Querschnitts α _f und eine Querschnitts änderung ist fast vollständig unterdrückt. Wenn andererseits v/d _o 1,5 oder kleiner wird, hat die Flachung des Querschnitts α _f einen Minimal wert bei etwa c = 15° und dieser Neigungswinkel ψ des Verformungs werkzeugs 3, der die Kraft P minimiert, entspricht dem Minimalwert der Flachung des Querschnitts α _f gemäß Fig. 10. Aufgrund dieser Tatsache macht es eine adäquate Auswahl des Neigungswinkels ψ des Verformungswerk zeugs 3 möglich, das Teil 1 mit gleichmäßigem Gleitkontakt und keiner kräftigen Deformation in das Umlenkstück 3 a des Verformungswerkzeugs 3 einzuführen, um die Kraft P und ebenso die Flachung des Querschnitts a _f zu minimieren. Wenn der Neigungswinkel ψ des Verformungswerkzeugs 3 nicht adäquat relativ zur Durchführrichtung des Teils 1 gewählt wird, wird dagegen das TeiI 1 kräftig eintreten und einem anderen Gleitkontakt als für das Biegen erforderlich unterworfen, wodurch die Kraft P und die Flachung des Querschnittsc α _f vergrößert werden.

Fig. 13 faßt Werte für die Flachheit des Querschnitts α _f zu sammen, die für verschiedene Längen der Annäherung v und innerhalb eines Bereichs von R/d _o = 1,8 bis 35 erhalten werden. Es besteht die Tendenz, daß die Flachung des Querschnitts α _f selbst bei dem gleichen Biegungsra dius R erhöht wird, wenn v/d _o erniedrigt wird. Weiterhin wird die Fla chung des Querschnitts α _f für kleinere Werte des Krümmungsradius R ver größert. Doch lassen sich Biegungsarbeiten mit α _f, das unter 1% gedrückt ist, und mit einer minimalen Änderung des Querschnitts innerhalb eines Bereichs von R/d _o = 4,0 bis 20 durchführen, die die beste Rundheit in Fig. 6 insoweit ergeben, als adäquate Biegebedingungen gewählt werden.

Änderung der Wandstärke

Fig. 14 zeigt die Beziehung zwischen dem Biegewinkel R und der Änderung der Änderung der Wandstärke α _ti an der Innenseite der gebogenen Abschnitte des Teils 1, das dem Biegevorgang unterworfen worden ist. Der Neigungswinkel ψ des Verformungswerkzeugs 3 ist ein Parameter und der Biegeradius R ist auf 110 mm zum Erhalten der in Fig. 14 aufgeführten Da ten gewählt. Aus den gleichen Gründen, wie in Zusammenhang mit der Fla chung des Querschitts α _f beschrieben sind, ist die Änderung der Wand stärke an allen gebogenen Abschnitten konstant.

Fig. 15 zeigt die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel ψ des Verformungswerkzeugs 3 und die Änderung der Wandstärke a _ti an der Innen seite der gebogenen Abschnitte, während Fig. 16 die Beziehung zwischen R/d _o und der Änderung der Wandstärke a _ti zeigt. Obwohl die Änderung der Wandstärke α _t eine geringe Tendenz zeigt, mit einer Vergrößerung des Neigungswinkels ψ abzunehmen, ist die Änderung der Wandstärke α _ti durch den Neigungswinkel ψ des Verformungswerkzeugs 3 kaum beeinflußt. Anderer seits wird die Änderung der Wandstärke α _ti stark durch den Krümmungsra dius R beeinflußt und wird mit größer werdendem Krümmungsradius R größer.

Fig. 17 zeigt die Beziehung zwischen R/d _o und der Änderung der Wandstärke α _to an der Außenseite der gebogenen Abschnitte. Da das Teil 1 gebogen wird, während es der Kompressionskraft unterworfen wird, die durch den Gleitkontakt erzeugt wird, haben die Änderungen der Wandstärke α _to in den meisten Fällen positive Werke und negative Werte in höch stens 5% der Fälle. Im Gegensatz zu den konventionellen Biegemethoden, die immer die Wandstärke im Bereich der Außenseite der gebogenen Ab schnitte reduzieren, wird erfindungsgemäß eine derartige Reduzierung ver mieden, wenn die Biegebedingungen adäquat gewählt werden. Weiter wird ei ne Tendenz beobachtet, daß die Änderung der Wandstärke α _to an der Außen seite der gebogenen Abschnitte veränderlich von dem Neigungswinkel c (= 0° bis 30°) des Verformungswerkzeugs abhängig ist.

Fig. 18 zeigt schematisch den mechanischen und hydraulischen Teil einer weiteren Ausführungsform, die einen Führungszylinder 21, ei nen Werkzeughalter 22, einen Ständer 23 zur Aufnahme des Führungszylin ders 21, eine Führung 24 zum Führen des Werkzeughalters 22, Rollen 25 zum Zuführen des stabförmigen Teils 1 in die Biegemaschine und Zylinder CY 1 und CY 1′ (s. Fig. 20) umfaßt, die an beiden Seiten des Führungszylinders 21 angeordnet sind und zum Verschieben des Werkzeughalters 22 längs der Führung 24 dienen (Zylinder CY 1′ ist in Fig. 18 nicht dargestellt), wäh rend Hydraulikkreise OCH 1 und OCH 1′ zum Betätigen der Zylinder CY 1 und CY 1′ dienen. Ferner sind Hydraulikkreise OCH 2 und OCH 3 zum Betätigen von Zylindern CY 2 und CY 3 vorgesehen, die das Verformungswerkzeug 3, das von dem Werkzeughalter 22 aufgenommen ist, verstellen. Motoren M 1, M 2 und M 3 dienen zum Antrieb von Pumpen für die Hydraulikkreise OCH 1 bis OCH 3. Fig. 19 zeigt eine Frontansicht des Werkzeughalters 22, der aus einem äußeren Rahmen 26 und einem inneren Rahmen 27 besteht. Innerhalb des äußeren Rah mens 26 ist ein Führungsabschnitt 26 a ausgebildet, der zum Führen des in neren Rahmens 27 nur in Richtung der y-Achse dient, während der innere Rahmen 27 von dem äußeren Rahmen 26 aufgenommen wird, wobei der Zylinder CY 3 eingebaut ist, um den inneren Rahmen 27 zu verstellen. Im inneren Rahmen 27 ist ein Führungsabschnitt 27 a zum Führen des Verformungswerk zeugs 28 nur in Richtung der x-Achse ausgebildet, während das Werkzeug 28 in dem inneren Rahmen 27 gehalten und aufgenommen ist, wobei der Zylinder CY 2 zum Verstellen des Verformungswerkzeugs 28 eingebaut ist. An den vier Ecken des äußeren Rahmens 24 sind Durchtrittsöffnungen ausgebildet, die die Führung 24 aufnehmen, während auf beiden Seiten des äußeren Rahmens 26 Befestigungen 29 für Kolbenstangen der Zylinder CY 1 bzw. CY 1′ vorgese hen sind. Dementsprechend wird der Werkzeughalter 22 durch die Zylinder CY 1 und CY 1′ hin- und herbewegt und das auf dem Werkzeughalter 22 montierte Werkzeug kann innerhalb eines bestimmten definiten Bereichs über die Zylinder CY 2 und CY 3 in Optimale Positionen gebracht werden. Fig. 20 zeigt ein Schaltkreisdiagramm für jeden der oben aufgeführten Hy draulikkreise, wobei zwischen dem Zylinder CY und einem elektromagneti schen Umschaltventil 31 ein Rückschlagventil 32 zum Verriegeln angeordnet ist und der Zylinder CY in optimalen Positionen gestoppt und verriegelt werden kann, indem ein Motor Mi und das Umschaltventil 31 durch Signale MCi bzw. Bi gesteuert werden. Die Steuersignale MCi und Bi werden von ei nem in Fig. 21 dargestellten Mikroprozessorschaltkreis abgegeben. Dieser Schaltkreis besteht aus einem ROM, der Steuerprogramme für die Biegema schine speichert, einem RAM zum Speichern auf den neuesten Stand gebrach ter Daten und Eingabedaten, einem EEPROM, das positionsmäßige Steuerdaten für das Verformungswerkzeug 28 speichert (Betätigungsdaten: Rotationsfre quenz usw. für jeden Motor Mi), um Biegearbeit unter der Bedingung durch zuführen, die den Daten bezüglich der mechanischen Eigenschaften des zu biegenden Teils 1 und der Biegebedingungen entspricht, einem Betriebstor, einem Betriebstorinterface I/F und einem I/O-Tor, die durch Busleitungen miteinander verbunden sind, wie Fig. 21 zeigt. Das gesamte System wird durch eine zentrale Rechnereinheit CPU gesteuert, die Programme aus dem ROM zwecks Ausführung ausliest.

Gemäß Fig. 21 werden folgende Operationen ausgeführt: Zunächst wird ein stabförmiges zu biegendes Teil ausgewählt und das Werkzeug 28, das einen Umlenkabschnitt entsprechend dem Querschnitt des stabförmigen Teils besitzt, wird ausgewählt und in den inneren Rahmen 27 (vgl. Fig. 19) eingesetzt. Danach werden Daten (D 1), die den Typ des ausgewählten stabförmigen Teils spezifizieren, d.h. Rohr, Profil oder Vollstab über das Betätigungstor eingegeben, um die Auswahlflagge des RAM entsprechend der Auswahl auf ON zu setzen (Schritte 1 und 2). Da die Materialdaten, Außendurchmesser, Stärke usw. in diesem Zustand bekannt sind, werden die se Daten (D 2) über das Betätigungstor zusammen mit gewünschten Anfangs biegebedingungsdaten (D 3), d.h. Daten zum anfänglichen Biegeradius usw. eingegeben. Diese Daten werden in dem RAM unter vorbestimmten Adressen gespeichert (Stufen 3 bis 6). Wenn Biegebedingungen nach einer bestimmten Zeit nach dem Beginn der Biegearbeit zu modifizieren sind, werden eine Zuführgeschwindigkeit vor der Änderung und die Daten in bezug auf die zu ändernden Biegebedingungen (Di) eingegeben. Diese Daten werden sequen tiell ebenfalls in dem RAM unter vorbestimmten Adressen gespeichert (Stu fen 7, 8 und 9).

Nachdem die vorstehend beschriebene Eingabe vervollständigt ist, wird der Befehl für das Ingangsetzen der Biegemaschine gegeben (Stu fe 10), dann prüft die zentrale Rechnereinheit die Daten D 1 bis D 3 im RAM, liest die Betätigungsdaten entsprechend D 1 bis D 3 aus dem EEPROM aus und erlaubt es dem I/O-Tor, die Steuersignale MCi und Bi (i = 1, 2, 3) auszugeben (Stufe 11). Die ausgegebenen Daten werden jedem Motor Mi und jedem Hydraulikkreis OHCi eingegeben, um den Motor Mi um den Betätigungs betrag entsprechend den Daten D 1 bis D 3 anzutreiben und jeden Zylinder CYi über jeden Hydraulikkreis OHCi zu betätigen, wodurch der Werkzeughal ter 22 als Ganzes, der innere Rahmen 27 hiervon und das Werkzeug 28 ver stellt werden (Stufe 12). Wenn das Werkzeug 28 entsprechend dem Abstand und/oder Winkel entsprechend den Betätigungsdaten verstellt ist, wird das Werkzeug 28 in eine Anfangsposition hiervon gesetzt und das Umschaltven til 31 jedes Hydraulikkreises OHCi geschlossen, um das Werkzeug 28 zu verriegeln (Stufe 13). Nach Vornahme dieses Verriegelns wird das Fördern des stabförmigen, zu biegenden Teils durch Drehen der Zuführrollen 25 ge startet, um es diesem Teil zu erlauben, von dem Führungszylinder in das Werkzeug 48 einzutreten (Stufe 14). Entsprechend wird das stabförmige Teil durch das Werkzeug 28 gebogen, das in der Position entsprechend den Daten D 1 bis D 3 eingestellt wird (Stufe 15). Die Biegearbeit wird daher derart ausgeführt, daß der Versatz u und die Annäherung oder der Abstand v optimal entsprechend den Daten D 1 bis D 3 bezüglich der mechanischen Ei genschaften des stabförmigen Teils und der Biegebedingungen eingestellt ist.

Die Zuführgeschwindigkeit FS für das stabförmige Teil wird im mer in das I/O-Tor während der Biegearbeit eingegeben und von der Rechne reinheit CPU überwacht. Wenn das Modifizierdatum Di zum Modifizieren der Biegebedingungen mit der Zeit in Stufen 8 und 9 eingegeben ist, ver gleicht die Rechnereinheit das Zuführgeschwindigkeitsdatum FS mit den Da ten Di und, wenn beide Daten miteinander koinzident sind, liest diese die Betätigungsdaten aus dem EEPROM aus, die den Biegebedingungen der in dem RAM gespeicherten Daten D 1, D 2 und D 3 entsprechen, wonach das Werkzeug 28 auf eine modifizierte Position durch Steuern des Motors Mi und des Um schaltventils 31 gebracht wird, wie oben beschrieben wurde (Stufen 17 bis 20). Hierdurch wird das Werkzeug 28 in die optimale Position entsprechend den Biegebedingungen der modifizierten Daten Di jedesmal gebracht, wenn die Zuführgeschwindigkeitsdaten der Modifizierungsdaten koinzident mit den aktuellen Zuführgeschwindigkeitsdaten FS sind, so daß das stabförmige Teil anschließend während des Durchlaufs in die Form entsprechend den Biegebedingungen der Daten D 3 und D 4 bis Dn (Stufen 21, 22 und 23) gebo gen wird.

Ein stabförmiges Teil läßt sich hierdurch auch spiralförmig biegen, wenn die Maschine so konstruiert ist, daß das stabförmige Teil, das aus dem Werkzeugteil herauskommt, in eine Richtung senkrecht zu einer Ebene unter Biegung eines kreisförmigen Bogens gegen eine Platte gedrückt wird, die durch eine Antriebseinrichtung betätigt wird.

Anstelle der Hydraulikeinrichtungen in den obigen Ausführungs formen können auch Motoren wie Wechselstrom-Servomotoren verwendet wer den.

Claims

1. Verfahren zum Biegen eines stabförmigen Teils, wobei ein Werk zeug verwendet wird, das ein Umlenkstück zum zwangsmäßigen Einwirken auf einen Abschnitt des stabförmigen Teils zum Biegen hiervon aufweist, da durch gekennzeichnet, daß ein Führungsteil (2, 21) zum zwangsmäßigen Ab stützen des stabförmigen Teils (1) vor dem Verformungswerkzeug (3, 28) verwendet und das stabförmige Teil (1) hierdurch gerade geführt wird, und daß das stabförmige Teil (1) durch Hindurchführen durch das Führungsteil und das Werkzeug gebogen wird, wobei die Mittelachse des Führungsteils relativ zum Zentrum des Umlenkstücks (3 a) des Werkzeugs versetzt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab stand (v) zwischen dem Führungsteil und dem Werkzeug variabel ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (ψ) des Werkzeugs relativ zur Mittelachse des Füh rungsteils im Bereich von etwa 10 bis 20° eingestellt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (ψ) des Werkzeugs relativ zur Mittelachse des Füh rungsteils variabel ist.

5. Biegemaschine für stabförmige Teile umfassend ein Werkzeug (3, 28) mit einem Umlenkstück (3 a) zum zwangsmäßigen Biegen eines Abschnittes eines stabförmigen Teils (1), dadurch gekennzeichnet, daß ein Führungs teil (2, 21) vor dem Werkzeug (3, 28) zur Geradführung des stabförmigen Teils (1), Antriebsmittel (4; CY 1, CY 1′, CY 2, CY 3; OHC 1, OHC 1′, OHC 2, OHC 3; M 1, M 2, M 3) zum Verstellen des Führungsteils und/oder des Werkzeugs zur Änderung der Relativposition zwischen dem Führungsteil und dem Werk zeug, eine Eingabeeinrichtung (5) zur Eingabe von Daten bezüglich der me chanischen Eigenschaften des stabförmigen Teils unter Biegebedingungen, ein erster Speicher (6, RAM) zum Speichern der eingegebenen Daten, ein zweiter Speicher (7, EEPROM) zum Speichern von Betätigungsdaten für das Führungsteil und/oder das Werkzeug zum Einstellen der Relativposition hierzwischen, die zum Durchführen der Biegearbeit entsprechend den im er sten Speicher gespeicherten und hierdurch spezifizierten Daten erforder lich sind, und eine Antriebssteuereinrichtung (8) zum Steuern der An triebsmittel auf der Basis der im ersten Speicher gespeicherten Daten und unter Bezugnahme auf die in dem zweiten Speicher gespeicherten Betä tigungsdaten vorgesehen sind.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab stand (v) zwischen dem Führungsteil und dem Werkzeug variabel ist.

7. Maschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (ψ) des Werkzeugs relativ zur Mittelachse des Füh rungsteils im wesentlichen im Bereich von 10 bis 20° eingestellt ist.

8. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Nei gungswinkel (ψ) des Werkzeugs relativ zur Mittelachse des Führungsteils variabel ist.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Eingabeeinrichtung die Eingabe von Daten zum zeitlichen Modifizieren der Biegebedingungen erlaubt und die Antriebssteuereinrich tung die Relativpositionen von Führungsteil und Werkzeug auf der Basis der Modifikationsdaten, die in dem ersten Speicher gespeichert sind, un ter Bezugnahme auf die in dem zweiten Speicher gespeicherten Betätigungs daten modifizieren kann.