EP0767016A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen von Radien bei Biegeteilen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen von Radien bei Biegeteilen Download PDF

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EP0767016A2 EP96115724A EP96115724A EP0767016A2 EP 0767016 A2 EP0767016 A2 EP 0767016A2 EP 96115724 A EP96115724 A EP 96115724A EP 96115724 A EP96115724 A EP 96115724A EP 0767016 A2 EP0767016 A2 EP 0767016A2
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
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    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/08—Bending rods, profiles, or tubes by passing between rollers or through a curved die

Definitions

  • the invention relates to a method for determining radii in the case of bent parts which determine two cylinder surfaces, an inner cylinder surface facing a center of curvature and a second outer cylinder surface facing away from it.
  • the invention also relates to a device which is particularly suitable for this method.
  • a portable device for bending pipes can be found, for example, in DE-PS 32 09 539.
  • the curvature can be measured, for example, by hand using a three-point measuring device.
  • the cylinder surface facing the center point has an arc length which is smaller in proportion to the curvature and the object width than the other equidistantly curved cylinder surface facing away from the center point. It is true that radii of curved objects can be determined, for example, using the so-called three-point measuring method, strain gauges and measuring methods in which - touching or without contact - several points of a contour are detected and the radius is calculated therefrom; however, many of these methods are either relatively imprecise or tied to constraints that are difficult to meet in practice.
  • the inventor has set himself the goal of developing a measuring method and a device for this, with the aid of which the radius of the arc of bent parts can be determined by means of fewer and easily ascertainable geometric sizes.
  • the length of the radius of the inner cylinder surface closer to the center of curvature is determined as a quotient from the radial distance between the two cylinder surfaces as a dividend and a divisor which is the difference of the quotient of the arc length of the outer cylinder surface by the arc length of the inner cylinder surface minus the subtrahend 1.
  • the three geometric variables are determined by means of two - preferably identical - friction wheel rotary encoder units which are arranged opposite one another; each of these units is mounted on a separate slide, and both slides can be moved independently on a common linear guide.
  • a force accumulator in particular a compression spring, is assigned to each of these slides. Thanks to this provision, the friction wheels are continuously in contact with the bent object; this is located between the two friction wheels described. That continuous installation of the friction wheels is supported by the proviso that the compression spring of the outer slide is equipped with a higher force than the compression spring of the inner slide.
  • the arc lengths can be measured without a radial alignment of the guide bar when bending in several forming stages. Since the position of the bent part relative to the friction wheel encoder units remains constant during a forming step, two arc lengths belonging together are measured, which enable a determination of the radius.
  • three sensors record the following values: the arc length La of the outer side surface 12; the arc length Li of the inner side surface 14 such as the mentioned rod width b as the radial distance of the arc lengths La, Li from each other.
  • the three geometric variables are recorded in such a way that the arc lengths La, Li are determined by means of an outer and an inner friction wheel rotary encoder 16 and 18, and the distance b between the two cylinder or side surfaces 12, 14 is determined by a potentiometric displacement sensor will.
  • the friction wheel rotary encoders 16, 18 are located on two slides 20, 20 i , which can move independently of one another on a linear guide 22 oriented radially to the arc segment.
  • a continuous application of the friction wheels 17 of that friction wheel encoder units 16,18 at those side faces 12,14 is achieved i with two compression springs 24,24, the i are supported in each case at one end to the carriage 24 and 24 respectively. Since the outer compression spring 24 exerts a higher force on its slide 20 than the inner compression spring 24 i on the inner slide 20 i , a continuous application of guide rollers 26 on the curved rod 10 is achieved at the same time.
  • the guide rollers 26 are fixed at the ends of two side arms of a guide tree 30 which is T-shaped in plan view and whose central bar forms that linear guide 22, each of which is offered by a part of a guide bar 28.
  • the necessary radial alignment thereof is achieved with the guide beam 28 projecting at right angles from it, from the free ends of which a bearing arm 32 for those guide rollers 26, which is parallel to the linear guide, projects.
  • the exemplary embodiment in FIG. 2 shows the measuring device for detecting the two arc lengths of the bent part integrated in a typical three-roll bending machine with bending rolls 35 to 37.
  • the main difference from the embodiment in FIG. 1 is that the measuring unit in FIG. 2 does not have a guide bar 22 with guide rollers 26 which, in the other embodiment, ensures the continuous radial alignment of the measuring unit on the bent part.
  • the common linear guide 22 is attached to the machine body after prior alignment either in adjustable - or non-adjustable - steps.
  • the linear guide 22 can either be seen behind the bending roller 37 or even just before the bending roller 37 in the feed direction x, ie it can be positioned in the space between the central roller 35 and the bending roller 37.
  • the bending roller 37 is fed during bending processes in which the finished contour of the bent part is produced in several steps so that the distance between the bending roller 37 and the central roller 35 is reduced.
  • the bending radius changes from Ri to Ro ⁇ Ri.
  • the arrangement of the bent part remains relative to that during the rest of the bending process Bending rolls 35 to 37 and in particular unchanged to the measuring unit.
  • the associated arc lengths La and Li are recorded with the unit shown, without this unit having to be aligned radially on the bent part.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Feststellen von Radien bei zwei Zylinderflächen bestimmenden Biegeteilen (10), wobei eine innere Zylinderfläche (14) einem Krümmungsmittelpunkt zugewandt sowie eine zweite Zylinderfläche (12) diesem abgewandt ist, wird die Länge des Radius (Ri) der dem Krümmungsmittelpunkt näherliegenden inneren Zylinderfläche (14) als Quotient aus dem radialen Abstand (b) der beiden Zylinderflächen (14,12) als Divident und einem Divisor bestimmt, der die Differenz des Quotienten der Bogenlänge (La) der äußeren Zylinderfläche durch die Bogenlänge (Li) der inneren Zylinderfläche abzüglich des Subtrahenden 1 ist. Zudem soll der radiale Abstand (b) zwischen den Zylinderflächen (12,14) nach dem Erfassen der Bogenlängen (Li, La) gemessen werden. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen von Radien bei -- zwei Zylinderflächen bestimmenden -- Biegeteilen, wobei eine innere Zylinderfläche einem Krümmungsmittelpunkt zugewandt sowie eine zweite -- äußere -- Zylinderfläche diesem abgewandt ist. Zudem erfaßt die Erfindung eine für dieses Verfahren besonders geeignete Vorrichtung.
  • Eine tragbare Vorrichtung zum Biegen von Rohren ist beispielhaft der DE-PS 32 09 539 zu entnehmen. Eine Messung der Krümmung kann beispielsweise von Hand mittels eines Dreipunktmeßgerätes erfolgen.
  • Bei einem segmentförmigen Ausschnitt eines derart gekrümmten Gegenstandes mit konstantem Radius weist die dem Mittelpunkt zugewandte Zylinderfläche eine der Krümmung und der Gegenstandsbreite proportional kleinere Bogenlänge auf als die andere -- dem Mittelpunkt abgewandte -- äquidistant gekrümmte Zylinderfläche. Zwar lassen sich Radien gekrümmter Gegenstände beispielsweise mit der sog. Dreipunktmeßmethode, mit Dehnungsmeßstreifen sowie mit Meßverfahren feststellen, bei denen -- berührend oder berührungslos -- mehrere Punkte einer Kontur erfaßt und daraus der Radius errechnet wird; jedoch sind viele dieser Methoden entweder relativ ungenau oder an Randbedingungen gebunden, die in der Praxis kaum einzuhalten sind.
  • In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, ein Meßverfahren und eine Vorrichtung dazu zu entwickeln, mit deren Hilfe der Radius des Bogens von Biegeteilen mittels weniger und einfach erfaßbarer geometrischer Größen bestimmt zu werden vermag.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Patentanspruches, die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an.
  • Erfindungsgemäß wird die Länge des Radius der dem Krümmungsmittelpunkt näherliegenden inneren Zylinderfläche als Quotient aus dem radialen Abstand der beiden Zylinderflächen als Divident und einen Divisor bestimmt, der die Differenz des Quotienten der Bogenlänge der äußeren Zylinderfläche durch die Bogenlänge der inneren Zylinderfläche abzüglich des Subtrahenden 1 ist. Dazu werden durch drei Meßwertaufnehmer die folgenden Größen erfaßt: die Bogenlänge La der äußeren Zylinderfläche, die Bogenlänge Li der inneren Zylinderfläche sowie der radiale Abstand der beiden Zylinderflächen voneinander. Dadurch läßt sich mittels der nachstehenden Formel der Radius Ri des inneren Bogens berechnen: Ri = b/((La/Li)- 1).
    Figure imgb0001
  • Die Bestimmung der drei geometrischen Größen erfolgt mittels zweier -- bevorzugt baugleicher -- Reibrad-DrehgeberEinheiten, welche einander gegenüber angeordnet sind; jede dieser Einheiten ist auf einem gesonderten Schlitten montiert, und beide Schlitten können voneinander unabhängig auf einer gemeinsam Linearführung bewegt werden. Jedem dieser Schlitten ist ein Kraftspeicher, insbesondere eine Druckfeder, zugeordnet. Dank dieser Maßgabe ist eine kontinuierliche Anlage der Reibräder am gebogenen Gegenstand gewährleistet; dieser befindet sich zwischen den beiden geschilderten Reibrädern. Jene kontinuierliche Anlage der Reibräder wird noch durch die Maßgabe unterstützt, daß die Druckfeder des äußeren Schlittens mit einer höheren Kraft ausgestattet ist als die Druckfeder des inneren Schlittens.
  • Im Rahmen der Erfindung liegt es, den Abstand zwischen den Zylinderflächen mit einem an sich bekannten Wegaufnehmer in einer Biegemaschine oder außerhalb dieser -- beispielsweise mit einem Handmeßgerät -- am gebogenen Teil gemessen wird.
  • Als günstig hat es sich erwiesen, die Linearführung mit einem zu ihr rechtwinkelig angeordneten Führungsbalken zu verbinden und an den freien Enden des Führungsbalkens jeweils eine Führungsrolle vorzusehen. Diese kann bei einem besonderen Ausführungsbeispiel an einem Tragarm des Führungsbalkens gelagert sein.
  • Von Bedeutung für das erfindungsgemäße Verfahren ist zudem, daß beim Biegen in mehreren Umformstufen die Bogenlängen auch ohne eine radiale Ausrichtung des Führungsbalkens gemessen werden können. Da während einer Umformstufe die Lage des Biegeteils relativ zu den Reibrad-Drehgebereinheiten konstant bleibt, werden zwei zusammengehörende Bogenlängen gemessen, die eine Radienbestimmung ermöglichen.
  • Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, den Abstand zwischen den Schlitten durch einen Wegaufnehmer zu erfassen; dieser Abstand entspricht der Breite des gebogenen Gegenstandes.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihren beiden Figuren schematische Draufsichten auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
  • Bei einem durch Biegeumformung eines geraden Profils gebogenen Stab 10 entspricht die Entfernung von dessen äußerer Seitenfläche 12 zu dem in der Zeichnung nicht erkennbaren Krümmungsmittelpunkt der Summe aus der Stabbreite b und dem inneren Biegeradius Ri, also der Entfernung der inneren Seitenfläche 14 zu jenem Krümmungsmittelpunkt. Jede der beiden Seitenflächen 12,14 bestimmt einen von zwei zueinander äquidistanten Zylinderflächenabschnitten.
  • Zum Festlegen des inneren Biegeradius Ri erfassen drei Meßwertaufnehmer die folgenden Größen:
       die Bogenlänge La der äußeren Seitenfläche 12;
       die Bogenlänge Li der inneren Seitenfläche 14
       sowie
       die erwähnte Stabbreite b als radialen Abstand der Bogenlängen La,Li voneinander.
  • Mit Hilfe der folgenden Formel läßt sich dann beispielsweise der Radius Ri des inneren Bogens berechnen: Ri = b/((La/Li)- 1).
    Figure imgb0002
  • Die Erfassung der drei geometrischen Größen wird in der Weise vorgenommen, daß die Bogenlängen La, Li mittels eines äußeren und eines inneren Reibrad-Drehgebers 16 bzw. 18 sowie der Abstand b zwischen den beiden Zylinder- oder Seitenflächen 12,14 durch einen potentiometrischen Wegaufnehmer festgestellt werden.
  • Die Reibrad-Drehgeber 16,18 befinden sich auf zwei Schlitten 20,20i, die sich unabhängig voneinander auf einer radial zum Bogensegment ausgerichteten Linearführung 22 bewegen können. Ein kontinuierliches Anlegen der Reibräder 17 jener Reibrad-Drehgeber-Einheiten 16,18 an jenen Seitenflächen 12,14 wird mit zwei Druckfedern 24,24i erreicht, die sich jeweils einends am Schlitten 24 bzw. 24i abstützen. Da die äußere Druckfeder 24 eine höhere Kraft auf ihren Schlitten 20 ausübt als die innere Druckfeder 24i auf den inneren Schlitten 20i, wird gleichzeitig ein kontinuierliches Anlegen von Führungsrollen 26 am gekrümmten Stab 10 erreicht.
  • Die Führungsrollen 26 sind an den Enden zweier -- jeweils von einem Teil eines Führungsbalkens 28 angebotener -- Seitenarme eines in Draufsicht T-förmigen Führungsbaumes 30 festgelegt, dessen Mittelbalken jene Linearführung 22 bildet. Deren notwendige radiale Ausrichtung wird mit dem von ihr rechtwinkelig abstehenden Führungsbalken 28 erreicht, von dessen freien Enden jeweils ein -- zur Linearführung paralleler -- Lagerarm 32 für jene Führungsrollen 26 abragt.
  • Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 zeigt die Meßvorrichtung zum Erfassen der beiden Bogenlängen des Biegeteils integriert in eine typische Drei-Rollen-Biegemaschine mit Biegerollen 35 bis 37. Der wesentliche Unterschied zur Ausführung der Fig. 1 besteht darin, daß die Meßeinheit in Fig. 2 keinen Führungsbalken 22 mit Führungsrollen 26 aufweist, der bei der anderen Ausführung für die kontinuierliche radiale Ausrichtung der Meßeinheit auf dem Biegeteil sorgt. Statt dessen wird die gemeinsame Linearführung 22 am Maschinenkorpus nach vorherigem Ausrichten entweder in Stufen verstellbar -- oder nicht verstellbar -- befestigt.
  • Dabei kann die Linearführung 22 entweder hinter der Biegerolle 37 oder sogar kurz vor der Biegerolle 37 in Vorschubrichtung x gesehen, d.h. in dem Raum zwischen Mittelrolle 35 und Biegerolle 37 positioniert werden.
  • Nachdem das Biegeteil im ersten Umformschritt auf den Radius Ri gebogen wurde, erfolgt bei Biegevorgängen, bei denen in mehreren Schritten die fertige Kontur des Biegeteils erzeugt wird, eine Zustellung der Biegerolle 37 so, daß sich der Abstand zwischen Biegerolle 37 und Mittelrolle 35 verringert.
  • Wenn danach das auf Ri gebogene Teil durch den Antrieb der Rollen 35 bis 37 eine Bewegung in x-Richtung erfährt, verändert sich der Biegeradius von Ri auf Ro < Ri. Nach einer kurzen Anlaufphase bleibt die Anordnung des Biegeteils während des restlichen Biegevorganges relativ zu den Biegerollen 35 bis 37 und insbesondere zu der Meßeinheit unverändert. Bei einem Meßvorgang, der nach der Anlaufphase beginnt, werden die zugehörigen Bogenlängen La und Li mit der dargestellten Einheit erfaßt, ohne daß diese Einheit radial auf dem Biegeteil ausgerichtet sein muß.

Claims (17)

  1. Verfahren zum Feststellen von Radien bei zwei Zylinderflächen bestimmenden Biegeteilen (10), wobei eine innere Zylinderfläche (14) einem Krümmungsmittelpunkt zugewandt sowie eine zweite Zylinderfläche (12) diesem abgewandt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Länge des Radius (Ri) der dem Krümmungsmittelpunkt näherliegenden inneren Zylinderfläche (14) als Quotient aus dem radialen Abstand (b) der beiden Zylinderflächen (14,12) als Divident und einem Divisor bestimmt wird, der die Differenz des Quotienten der Bogenlänge (La) der äußeren Zylinderfläche durch die Bogenlänge (Li) der inneren Zylinderfläche abzüglich des Subtrahenden 1 ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand (b) zwischen den Zylinderflächen (12,14) nach dem Erfassen der Bogenlängen (Li,La) gemessen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenlängen (Li,La) beim Biegen in mehreren Umformstufen unabhängig von der radialen Ausrichtung gemessen werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Bogenlängen (Li, La) berührungslos gemessen werden.
  5. Vorrichtung zur Durchführung des Meßverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Reibrad-Drehgeber-Einheiten (16,18) eine Durchgangsöffnung für das Biegeteil (10) bestimmen, wobei jede der Reibrad-Drehgeber-Einheiten auf einem Schlitten (20,20i) angeordnet und beide Schlitten auf einer gemeinsamen Linearführung (22) verschieblich sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeder Schlitten (20,20i) an seiner dem Biegeteil (10) abgekehrten Seite gegen einen Kraftspeicher (24,24i) abstützt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearführung (22) Teil eines Führungsbaumes (30) ist und dieser einen ihn querenden Führungsbalken (28) enthält, an dessen freien Enden jeweils eine Führungsrolle (26) für das Biegeteil angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbalken (28) in sich gekrümmt ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbalken (28) zur Linearführung (22) rechtwinkelig ausgebildet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß von den freien Enden des Führungsbalkens (28) jeweils ein Tragarm (32) für eine Führungsrolle (26) abragt.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (32) zur Linearführung (22) etwa parallel verläuft.
  12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher des radial außenliegenden Schlittens (20) mit einer größeren Kraft versehen ist als der Kraftspeicher (24i) des radial innenliegenden Schlittens (20i).
  13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 12, gekennzeichnet durch einen Wegaufnehmer zur Aufnahme des Abstandes (b) zwischen den Schlitten (20,20i) bzw. den Zylinderflächen (12,14) des Biegeteils (10).
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß den Schlitten (20, 20i) in Förderrichtung (x) beidseits der Bewegungsbahn für den Strang (10) der Umfang wenigstens einer Rolle (35, 36, 37) vorgeordnet ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Längsführung (22) mit den Schlitten (20, 20i) in dem Raum zwischen einer Mittelrolle (35) und einer Biegerolle (37) angeordnet ist, bevorzugt in Vorschubrichtung (x) kurz vor der Biegerolle.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß an der Krümmungsinnenseite des Stranges (10) eine Mittelrolle (35) vorgesehen ist, der an der Krümmungsaußenseite eine Führungsrolle (36) sowie eine schlittennahe Biegerolle (37) gegenüberliegen.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrolle (36) und die Biegerolle (37) auf unterschiedlichen Seiten einer durch den Mittelpunkt (M) der Mittelrolle (35) gelegten diametralen Mittelachse (Q) angeordnet sind.
EP19960115724 1995-10-04 1996-10-01 Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen von Radien bei Biegeteilen Expired - Lifetime EP0767016B1 (de)

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