DE4312556A1 - Verfahren zur Biegung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Biegung von Rohren für Anwendungen im Bereich hoher geforderter Genauigkeit, z. B. in der Luft- und Raumfahrt, bei dem ein Rohrabschnitt mit einer vorgebbaren Länge versehen wird, anschließend im Bereich einer numerisch gesteuer­ ten Biegeeinrichtung ein vorgebbarer Biegungsverlauf des Rohrabschnittes gebogen und danach mindestens stich­ probenartig ein Vergleich des erzeugten Biegungsver­ laufes mit einem Sollverlauf vorgenommen wird.

Gemäß einem bekannten Verfahrensablauf werden die Rohr­ abschnitte im Bereich beider Rohrenden mit einem Über­ maß versehen und zur Ermöglichung einer zweckmäßigen Bearbeitung werden die Enden entgratet und in der Regel auch mit einem planen Verlauf versehen. Insbesondere bei Rohren, die für Anwendungen im Bereich der Luft- und Raumfahrt vorgesehen sind und die dazu aus ent­ sprechend widerstandsfähigen Legierungen ausgebildet sind, beispielsweise aus Edelstahl oder Titan, tritt das Problem auf, daß nach der Durchführung eines Bie­ gungsvorganges aufgrund von Materialelastizitäten nach der Beendigung des Biegungsvorganges Formänderungen am gebogenen Material auftreten, die als ein Rückfedern in den Ausgangskonturverlauf interpretiert werden können. Zur Berücksichtigung dieser Rückfederung und einer Dehnung beim Biegen resultierend aus den Materialeigen­ schaften ist es erforderlich, eine ein- oder mehrmalige Korrektur des Biegungsablaufes vorzunehmen und hierzu eine Mehrzahl von Probebiegungen durchzuführen.

Nach der Biegung eines Referenzstückes erfolgt entspre­ chend dem ermittelten Konturverlauf unter Überlagerung von Springback-Meßwerten ein Biegevorgang mit Hilfe der numerisch gesteuerten Biegemaschine. Anschließend wird eine Konturkontrolle mit Hilfe eines Formteiles durch­ geführt. Dieses Formteil ist üblicherweise als ein Ein­ legekasten ausgebildet, in den das gebogene Rohr paß­ genau einsetzbar ist, wenn der Sollverlauf realisiert wurde. Für den Fall einer korrekten Durchführung des Biegevorganges kann innerhalb des Einlegekastens im Bereich von entsprechenden Endmarkierungen ein An­ zeichnen der Endlänge des Rohrabschnittes erfolgen. Danach wird ein Abschneiden des Übermaßes durchgeführt. Hieraus resultiert eine erhebliche Abfallmenge, die speziell bei hochwertigen Rohren mit hohen Material­ kosten verbunden ist. Nach der Durchführung des Schneidevorganges müssen die Rohrenden erneut geplant und angefast werden. Gemäß dem bekannten Verfahrens­ ablauf entsteht somit eine erhebliche Abfallmenge an Material und darüber hinaus sind eine Vielzahl von Ar­ beitsschritten erforderlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu ver­ bessern, daß sowohl eine Material- als auch eine Ar­ beitszeiteinsparung erfolgt, zusätzlich ein Entfall der Formteile (Einlegekästen) und eine damit verbundene Einsparung von Lagerfläche gegeben ist und Femihandling während des Arbeitsprozesses sowie teure Femiänderungen falls notwendig vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohrabschnitte vor dem Biegen auf ein vorgebbares Längenendmaß konfiguriert werden, vor der Durchführung eines Serienbiegungsablaufes zur Herstellung einer Mehrzahl gleichartiger gebogener Rohrabschnitte eine Biegeparametervorgabe für die Biegeeinrichtung mit einem Sollparametersatz geladen und dieser Sollparame­ tersatz nach Überlagerung von Springback-Ergebnissen in Abhängigkeit vom Biegungsverlauf von Probebiegungen, die durch eine Meßeinrichtung meßtechnisch erfaßt werden, zur Erzielung des Sollverlaufes modifiziert wird und daß anschließend während der Serienfertigung der modifizierte Sollparametersatz zur Steuerung der Biegeeinrichtung verwendet wird.

Durch die Adaption der Biegeparameter an die beein­ flussenden Parameter Werkstoff, Rohrgeometrie und re­ produzierbare Maschineneinstellung und die hieraus resultierende reproduzierbare Fertigung der gebogenen Rohrabschnitte ist es möglich, die Verwendung der Ein­ legekästen zu vermeiden. Hierdurch werden sowohl die Kosten für derartige Einlegekästen als auch der mit der Benutzung verbundende Arbeitsaufwand vermieden und die entsprechende Lagerkapazität vermindert. Durch den Wegfall der entsprechenden Arbeitsschritte werden die hiermit verbundenen Fertigungszeiten verkürzt. Darüber hinaus wird die bisherige manuelle Kontrolle jedes einzelnen gebogenen Rohrabschnittes eingespart, da lediglich nur noch eine Stichprobenkontrolle mit Hilfe der Meßeinrichtung durchgeführt werden muß. Insbe­ sondere ist daran gedacht, während der Serienfertigung ausschließlich den modifizierten Sollparametersatz zu verwenden.

Ein weiterer entscheidender Vorteil besteht darin, daß durch den Wegfall der Überlängen eine erhebliche Mate­ rialeinsparung realisiert werden kann.

Zur Gewährleistung einer hochwertigen Reproduzierbar­ keit der Biegeverläufe ist es zweckmäßig, daß die Bie­ geeinrichtung als CNC-Einrichtung betrieben wird.

Eine hohe Genauigkeit bei der Adaption der Biegeparame­ ter wird dadurch gewährleistet, daß die Meßeinrichtung als CNC-Einrichtung betrieben wird.

Materialabfall durch Überlängenabschnitte kann dadurch vermieden werden, daß die Längenkonfigurierung der Rohrabschnitte vor dem Biegen auf ein vorgesehenes Montagemaß durchgeführt wird.

Eine Verringerung des Materialabfalles bei vorgesehenen nachfolgenden Galvanisierungen kann aber auch dadurch erfolgen, daß die Längenkonfigurierung der Rohrab­ schnitte auf ein vorgesehenes Einbaumaß zuzüglich eines definierten Übermaßes durchgeführt wird.

Eine Berücksichtigung der Materialelastizitäten bei der Durchführung der Biegevorgänge kann dadurch erfolgen, daß auf der Meßeinrichtung eine Springback-Messung durchgeführt wird.

Zur Gewährleistung einer qualitativ hochwertigen Weiterverarbeitung wird vorgeschlagen, daß die Längen­ konfigurierung der Rohrabschnitte einen planen End­ bereich beidseitig enthält wird.

Die Handhabungsfreundlichkeit kann weiter dadurch ver­ bessert werden, daß nach der Längenkonfigurierung der Rohrabschnitte beidseitig ein Anfasvorgang durchgeführt wird und dieses außen und/oder innen an den Rohrenden erfolgt.

Ein zweckmäßiger Verfahrensablauf bei einer vorge­ sehenen Weiterbehandlung wie z. B. das sehr spezifische Chromsäureanodisieren mit Nachverdichtung kann dadurch realisiert werden, daß im Anschluß an die Biegung des Rohrabschnittes eine galvanische Nachbehandlung und danach ein Abschneiden eines definierten Längenüber­ maßes durchgeführt wird, ggf. mit anschließendem Planen und Anfasen der Rohrenden soweit erforderlich, sowie unter Berücksichtigung einer Materialzugabe für das Planen.

Eine hohe Fertigungsgüte wird weiterhin dadurch gewähr­ leistet, daß die Biegeeinrichtung als reproduzierbar einstellbare Einrichtung betrieben wird.

Eine automatische Adaption der Biegeparameter an die Materialeigenschaften der zu biegenden Rohrabschnitte erfolgt dadurch, daß von der Biegeeinrichtung, der Bie­ geparametervorgabe und der Meßeinrichtung mindestens während der Biegeparameterermittlung ein geschlossener Kreis ausgebildet wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Arbeitsablaufes bei der Parameteradaption
und

Fig. 2: ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Abläufe bei der Serienproduktion.

Zur Ermittlung der maßgeblichen Biegeparameter wird entsprechend dem Ablaufdiagramm in Fig. 1 zunächst im Bereich einer Konfiguriereinrichtung (1) die Länge der zu biegenden Rohrabschnitte parametrisiert. Die Konfi­ guriereinrichtung (1) kann beispielsweise als eine Schneideinrichtung ausgebildet sein, die aus Rohrsträn­ gen die Rohrabschnitte fertigt. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, eine unmittelbare Fertigung der Rohrabschnitte mit der vorgesehenen Länge durchzuführen und von der Konfiguriereinrichtung (1) lediglich eine Endbearbeitung durchführen zu lassen.

Der Biegungsvorgang wird im Bereich einer Biegeeinrich­ tung (2) durchgeführt. Zur Festlegung der Biegeparame­ ter ist die Biegeeinrichtung (2) mit einer Biegeparame­ tervorgabe (3) verbunden, in die die jeweils zu reali­ sierenden Biegeparameter über einen Steuereingang (4) ladbar sind. Die von der Biegeeinrichtung (2) gefertig­ ten Muster werden auf einer Meßeinrichtung (5) ver­ messen und die ermittelten Meßwerte werden an die Biegeparametervorgabe (3) übermittelt. Hierdurch wird ein geschlossener Kreis aus der Biegeeinrichtung (2), der Meßeinrichtung (5) und der Biegeparametervorgabe (3) hergestellt. Es ist also möglich, die Biegeparameter in Abhängigkeit vom tatsächlich durchge­ führten Biegevorgang zu adaptieren.

Eine besonders weitgehende Automatisierung kann dadurch realisiert werden, daß sowohl die Biegeeinrichtung (2) als auch die Meßeinrichtung (5) als CNC-Einrichtungen ausgebildet sind. Die Biegeeinrichtung (2) ist dabei als reproduzierbare einstellbare CNC-Biegemaschine aus­ gebildet.

Bei der gemäß dem Ablaufdiagramm in Fig. 2 durchge­ führten Serienfertigung der gebogenen Rohrabschnitte kann die Rückkopplung von der Meßeinrichtung (5) zur Biegeparametervorgabe (3) aufgehoben werden und es ist lediglich erforderlich, mit Hilfe der Meßeinrichtung (5) Stichproben durchzuführen. Es kann somit eine sehr hohe Produktionsgeschwindigkeit ohne das Erfordernis realisiert werden, kontinuierlich jedes gefertigte Rohrelement einer meßtechnischen Erfassung sowie einer manuellen Längenanpassung zu unterwerfen.

Grundsätzlich werden die Rohrabschnitte mit den für die Endmontage vorgesehenen Längendimensionierungen verse­ hen und anschließend der Biegeeinrichtung (2) zuge­ führt. Für den Fall, daß eine galvanische Nachbehand­ lung vorgesehen ist, ist es jedoch auch möglich, ein definiertes Übermaß vorzusehen, das nach der Durchfüh­ rung des Galvanisierungsvorganges abgetrennt wird. Auch hierbei wird jedoch die exakte Zuordnung der jeweiligen Biegeradien zum Längenverlauf des Rohrabschnittes ein­ gehalten, so daß geringe Übermaße ausreichend sind.

Bei der Durchführung der adaptiven Parameterermittlung für die Biegeparametervorgabe (3) ist im 1. Durchlauf daran gedacht, auf der Meßeinrichtung (5) eine Spring­ back-Messung durchzuführen. Es wird danach ein mehrmaliges Durchführen von Probebiegungen mit an­ schließender Sollverlaufmodifizierung vorgesehen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Biegung von Rohren für Anwendungen im Bereich hoher geforderter Genauigkeit, z. B. in Luft- und Raumfahrt, bei dem ein Rohrabschnitt mit einer vorgebbaren Länge versehen wird, anschließend im Bereich einer numerisch gesteuerten Biegeein­ richtung ein vorgebbarer Biegungsverlauf des Rohrab­ schnittes gebogen und danach mindestens stichproben­ artig ein Vergleich des erzeugten Biegungsverlaufes mit einem Sollverlauf vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrabschnitte vor dem Biegen auf ein vorgebbares Längenendmaß konfigu­ riert werden, vor der Durchführung eines Serien­ biegungsablaufes zur Herstellung einer Mehrzahl gleichartiger gebogener Rohrabschnitte eine Biege­ parametervorgabe (3) für die Biegeeinrichtung (2) mit einem Sollparametersatz geladen und dieser Soll­ parametersatz nach Überlagerung von Springback- Ergebnissen in Abhängigkeit von Biegungsverläufen von Probebiegungen, die durch eine Meßeinrichtung (5) meßtechnisch erfaßt werden, zur Erzielung des Sollverlaufes modifiziert wird und daß anschließend während der Serienfertigung der modifizierte Soll­ parametersatz zur Steuerung der Biegeeinrichtung (2) verwendet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Biegeeinrichtung (2) als CNC-Einrich­ tung betrieben wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßeinrichtung (5) als CNC-Ein­ richtung betrieben wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Längenkonfigurierung der Rohrabschnitte vor dem Biegen auf ein vorgese­ henes Montagemaß durchgeführt wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Längenkonfigurierung der Rohrabschnitte auf ein vorgesehenes Einbaumaß zuzüglich eines definierten Übermaßes durchgeführt wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß auf der Meßeinrichtung (5) eine Springback-Messung durchgeführt wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Längenkonfigurierung der Rohrabschnitte einen planen Endbereich beid­ seitig enthält.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß nach der Längenkonfigu­ rierung der Rohrabschnitte beidseitig ein Anfas­ vorgang durchgeführt wird und dieser außen und/oder innen an den Rohrenden erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschuß an die Biegung des Rohrabschnittes dieser keine Längenänderung mehr erfährt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Biegung des Rohrabschnittes eine galvanische Nachbehandlung und danach ein Abschneiden eines definierten Längen­ übermaßes durchgeführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Biegeeinrichtung (2) als reproduzierbar einstellbare Einrichtung be­ trieben wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß von der Biegeeinrichtung (2), der Biegeparametervorgabe (3) und der Meßein­ richtung (5) mindestens während der Biegeparameter­ ermittlung ein geschlossener Kreis ausgebildet wird.