EP0334353A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Biegen von vorzugsweise stabförmigem Material - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Biegen von vorzugsweise stabförmigem Material Download PDF

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EP0334353A1
EP0334353A1 EP89105241A EP89105241A EP0334353A1 EP 0334353 A1 EP0334353 A1 EP 0334353A1 EP 89105241 A EP89105241 A EP 89105241A EP 89105241 A EP89105241 A EP 89105241A EP 0334353 A1 EP0334353 A1 EP 0334353A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bending
angle
rod
bent
shaped material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP89105241A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Entwicklungs- U. Verwertungs- Gesellschaft M.B.H. Evg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EVG Entwicklungs und Verwertungs GmbH
Original Assignee
EVG Entwicklungs und Verwertungs GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EVG Entwicklungs und Verwertungs GmbH filed Critical EVG Entwicklungs und Verwertungs GmbH
Publication of EP0334353A1 publication Critical patent/EP0334353A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D11/00—Bending not restricted to forms of material mentioned in only one of groups B21D5/00, B21D7/00, B21D9/00; Bending not provided for in groups B21D5/00 - B21D9/00; Twisting
    • B21D11/10—Bending specially adapted to produce specific articles, e.g. leaf springs
    • B21D11/12—Bending specially adapted to produce specific articles, e.g. leaf springs the articles being reinforcements for concrete
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • 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
    • B21D7/02—Bending rods, profiles, or tubes over a stationary forming member; by use of a swinging forming member or abutment
    • B21D7/022—Bending rods, profiles, or tubes over a stationary forming member; by use of a swinging forming member or abutment over a stationary forming member only

Definitions

  • the invention relates to a method for bending a longitudinal section B of a preferably rod-shaped material, in particular essentially on an arc of a circle with the radius R by an angle Z.
  • the invention also relates to a device for bending a longitudinal section B of a preferably rod-shaped material Material essentially on an arc of a circle with the radius R through an angle Z comprising a holding device for the material, a bending surface and an axially aligning counter bearing arranged between the latter and the holding device, and a bending element.
  • a method or a device of the type described above can be found in EP-B 0 121 896.
  • Two bending carriages comprising a bending mandrel and a bending crank are used, by means of which the rod-shaped material is optionally held or bent.
  • the material does not move within the device itself. Rather, the bending slides are moved in the axial direction of the material to the points at which a bending is to be carried out.
  • different ones are required To use bending templates. As a result, with changing rod material diameters or bends of different geometries to be produced, neither a high throughput can be achieved nor an automatically running bending process take place.
  • the object of the present invention is to develop a method and a device of the type mentioned at the outset such that an essentially fully automatic bending process is made possible irrespective of the bar material diameters to be bent or the desired bending geometries, in particular an exchange of bending templates and / or the use of Bending forms on the outer surface of which the material is bent is not required. A high dimensional accuracy of the curved lengths should also be guaranteed.
  • the object is achieved by a method which is essentially characterized in that abutting, the longitudinal section B forming sections A are successively bent by an actual bending angle U / T, which is the sum of the predetermined bending angle Z / T and one by the Elasticity of the rod-shaped material and / or a mechanical inertia of a device causing the bending force corresponds to a certain return angle RW.
  • the invention is characterized in that, in T bending cycles, sections A corresponding to the length B / T are bent one after the other by an actual bending angle (partial angle) U / T, whereby the permanent desired bending angle Z / T is ensured after completion of the bending .
  • any desired bending radius R and every angle (total bending angle) Z can be bent without the need to use different templates and / or bending shapes depending on the bar material diameter or the bending radius.
  • the number of cycles and / or the drawer length that is the distance by which the material of partial or The cycle bending process is to be shifted to the partial or cycle bending process, and / or the bending force (torque) to be acted on the rod material is controlled in terms of sequence.
  • the relations to be considered are as follows:
  • the actual bending angle takes into account both the elasticity of the material (restoring forces) and the mechanical inertia of the bending device.
  • Mechanical inertia takes into account the fact that even after a stop signal has been triggered, the bending element causing the bend continues to run, so that the bending process is consequently not suddenly interrupted. This "wake" bend must also be taken into account to determine the actual bend angle so that the remaining bend angle corresponds to the target bend angle.
  • the diameter of the material When determining the bending angle, the diameter of the material must of course also be taken into account (determination of the neutral phase). According to the invention, the diameter of the material is determined by determining the displacement path of the bending element from a zero line, which corresponds to the central axis of the material to be bent, to the outer surface of the material on which the bending element rests.
  • the teaching according to the invention does not require that different bending mandrels and / or bending elements and / or bending templates have to be used for different rod materials and bending geometries. Rather, the effective bending surface and the bending element such as e.g. Bending crank or bending stone are used unchanged, so that there is consequently a material-independent bending.
  • the restoring angle is determined according to the invention in that after the first bending operation the difference between the actual and target partial bending angle is determined by preferably the change in position of the bending element (eg stroke difference) so that the resulting difference in the further bending cycles to the target partial bending angle can be added automatically.
  • the change in position of the bending element eg stroke difference
  • a device for bending preferably rod-shaped material is characterized in that the length section B can be bent by bending successive sections A, which can be subjected to the bending force by successive displacement of the material relative to the bending element, preferably by means of the holding device, this being to act on the length section with an adjustable bending force, the bending element is either pivotable about a pivot point that is not identical to the center of the arc or is designed to be linearly displaceable.
  • the required bending force can then be introduced particularly cheaply, when the fulcrum of the bending crank lies on the side of the rod-shaped material opposite the center of the circle.
  • the bending element can be designed as a bending stone, which performs a purely translational movement, preferably perpendicular to the tangent at the point of contact with the material, during bending.
  • the device is also characterized in that the holding device has the rod-shaped material holding clamping jaws and the material corresponding to the number T of the partial bends to be carried out in batches in the direction of the bending element by a distance A, which is the quotient of the length section B and the number T. corresponds.
  • the movement can also take place in the opposite direction.
  • the effective bending surface has a radius which is smaller than the smallest radius of the length section B / T to be bent.
  • teaching according to the invention can also be characterized as follows.
  • a method for bending a section of a preferably rod-shaped material to a desired desired sheet is proposed, which is characterized in that the deformation is carried out in a closed control loop in such a way that, in addition to an actual bending, at least one determined by the elasticity of the material in order to achieve the desired sheet Manipulated variable is taken into account.
  • FIG. 1 shows a basic illustration of a device and a method to be carried out with it, in order to bend a rod-shaped material (13) over a length section B by a bending radius R, based on the neutral phase, and an angle Z.
  • the rod-shaped material (13) such as reinforcing steel
  • a holding device designated as a pressing unit (9) by means of holding jaws (10) and axially between a bending surface such as a bending mandrel (12) and a counter-bearing (11), for example, hydraulically adjustable for adjustment to different rod material diameters. guided.
  • the bending mandrel (12) lies between the rod-shaped material (13) and the center of the circle with the radius R.
  • a bending crank having a bending element in the form of a bending roller (19).
  • the bending roller (19) can be rotated about an axis determined by a hinge pin (20).
  • the bending roller (19) in turn can be pivoted about an axis in order to exert a bending force on the rod-shaped material.
  • the bending roller (19) with the axis (14) is part of a so-called bending rocker (17), which is connected via a pivot point (16) to a bending drive N in order to produce a force in the direction of arrow E during the bending process and during displacement of the rod-shaped material (13) to be withdrawn in the direction of arrow F.
  • the force is applied or withdrawn depending on whether the holding device (9) is subjected to a linear actuator M. and thus is movable in the direction of arrow G or not.
  • This link is indicated in the drawing by reference numerals (15) and (18).
  • this is arranged on a base plate (8) and comprises at least two legs describing an angle, one of which is the connection between the axis (14) and the hinge pin (20) and the other is formed by the connection between the axis (14) and the articulation point (16).
  • the rod-shaped material (13) is inserted between the open jaws (10) of the holding device (9) and between the counter bearing (11) and the bending mandrel (12).
  • the rod-shaped material (13) is then fixed in the direction of arrow J between the pressure jaws (10) of the holding device (9) by a contact pressure K. This fixation takes place during the entire bending process.
  • the rod-shaped material is bent by a partial bending angle X, which can also be referred to as the stroke angle.
  • a partial bending angle X which can also be referred to as the stroke angle.
  • the partial bending angle X should correspond to the permanent, i.e. the target bending angle, even if the actual bending angle (U / T) is larger when bending, in order to take into account the elastic restoring forces of the bent material and the mechanical inertia of the bending rocker (17).
  • the bending rocker (17) and thus the bending roller (19) are moved back by the angle Y by means of the bending drive N in the direction of the arrow F.
  • the first bending cycle has ended.
  • the holding device (9) in the direction of arrow G by means of Thrust actuator M shifted by a length (stroke length) A.
  • the bending rocker (17) and thus the bending roller (19) is pivoted in the direction of the arrow in order to apply a bending force L.
  • Another bending angle X is bent, which runs between the beams (2) and (3).
  • the rod material of different diameters is produced in order to bend desired angles Z or radii R without bending templates or bending shapes (corresponding to the radius 0- shown in the figure) or a change in the bending rocker (17). with bending roller (19) and pivot point (1) is required.
  • the bending rocker with bending roller can be replaced by a bending stone which can be displaced along the dashed line, that is to say along the arrow (21), so as to make the partial bends to the desired extent by interacting with the rod-shaped material (13).
  • the adjustment path is between a predetermined by the device and with the central axis (22) of the material (13) coincident zero line to the actual point of contact of the bending stone with the non-bent material is detected.
  • the return angle required to calculate the actual bending angle is also determined by the fact that the bending stone — like the bending roller, moreover — remains in constant contact with the rod-shaped material before and after a bending cycle, so that from the different positions, the elasticity immediately results of the material and the mechanical inertia of the device predetermined return angle can be determined.
  • the effective bending surface of the mandrel (12) must have a radius that is smaller than the smallest radius of the bent material in order to be able to bend any materials to the desired extent without an exchange of the mandrel (12) or the bending stone or the bending roller is required.
  • the rod-shaped material (13) is bent by means of a bending element in the form of a bending stone (19) which is arranged to be displaceable along a straight line.
  • a hydraulic drive for the movement of the bending stone (19) preferably takes place, a coupling with the counter bearing (11) being possible.
  • the counter-bearing (11) and the bending element in the form of the bending stone (19) are moved synchronously onto the rod-shaped material (3) until it bears against it.
  • the material is bent by the angle U: T in order to arrive at the permanent bending angle X, which corresponds to the bending stroke Y.
  • the difference between the actual bending angle U / T and the target bending angle X corresponds to the return angle RW, which is determined by the elasticity of the material (13) and possibly the mechanical inertia of the device applying the bending force.
  • the bending stone (19) is designed to be pivotable about an axis (20) in order to allow a flat support on the material (13).
  • one of the clamping jaws has a profiling in order to ensure that it is not possible for the material to slip when the material is bent.
  • the holding device (9) can be displaced by means of a cylinder M to the bending element (12), this displacement taking place in cycles.
  • the measuring stroke P of the bending stone (19) is used, which is shifted from a zero line, which is in fixed relation to the zero line of the material (13), to the point of contact with the material .
  • This contact surface then has a distance S from the bending surface (12) which corresponds to the diameter of the material. The material diameter then results directly from the difference between the zero position and the adjustment stroke P.
  • the reference symbol Q denotes the adjustment axis of the counter bearing (11), which runs parallel to the direction of movement V of the bending element (19).
  • the center point of the bending radius R lies on the straight line W, which in turn runs perpendicular to the longitudinal axis of the material (13) in order to be able to clearly read the geometric relationships of the angles to be bent from the drawing.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Biegen von vorzugsweise stabförmigen Materialien (13) vorgeschlagen, um beliebige Biegeradien R und/oder Biegewinkel Z zu erzielen. Ohne daß eine Biegeschablone erforderlich ist, werden die Materialien (13) taktweise um einen Biegedorn (12) mit ein und derselben Biegerolle (19) gebogen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Biegen eines Längenabschnitts B eines vorzugsweise stabförmigen Materials, insbesondere im wesentlichen auf einem Bogen eines Kreises mit dem Radius R um einen Winkel Z. Auch bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Biegen eines Längenabschnittes B eines vorzugsweise stabförmigen Materials im wesentlichen auf einem Bogen eines Kreises mit dem Radius R um einen Winkel Z umfas­send eine Haltevorrichtung für das Material, eine Biegefläche und ein zwischen dieser und der Haltevorrichtung angeordnetes das Material axial ausrichtendes Gegenlager sowie ein Biegeelement.
  • Ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der zuvor beschriebenen Art ist der EP-B 0 121 896 zu entnehmen. Dabei werden zwei einen Biegedorn und eine Biegekurbel umfassende Biegeschlitten be­nutzt, durch die das stabförmige Material wahlweise festgehalten bzw. gebogen wird. Ein Verschieben des Materials innerhalb der Vorrichtung selbst erfolgt nicht. Vielmehr werden die Biegeschlit­ten in Achsrichtung des Materials zu den Punkten verschoben, in denen eine Biegung durchgeführt werden soll. Um verschiedene Biegeradien herzustellen, ist es erforderlich, unterschiedliche Biegeschablonen zu benutzen. Hierdurch bedingt kann bei sich ändernden Stabmaterialdurchmessern bzw. herzustellenden Bie­gungen unterschiedlicher Geometrien weder ein hoher Durchsatz erreicht, noch ein automatisch ablaufender Biegeprozeß erfolgen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein im wesentlichen vollautomatischer Biegeprozeß unabhängig von den zu biegenden Stabmaterialiendurchmessern oder den ge­wünschten Biegegeometrien ermöglicht wird, wobei insbesondere ein Austausch von Biegeschablonen und/oder ein Verwenden von Biegeformen auf dessen Außenfläche das Material gebogen wird, nicht erforderlich ist. Auch soll eine hohe Maßgenauigkeit der gebogenen Längenabschnitte gewährleistet sein.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das sich im wesentlichen dadurch auszeichnet, daß aneinander­stoßende, den Längenabschnitt B bildende Teilabschnitte A takt­weise nacheinander um einen Ist-Biegewinkel U/T gebogen wer­den, der der Summe aus Sollbiegewinkel Z/T und einem durch die Elastizität des stabförmigen Materials und/oder eine mechanische Trägheit einer die Biegekraft bewirkenden Vorrichtung bestimmten Rückstellwinkel RW entspricht. Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß in T Biegetakten nacheinander der Länge B/T entsprechende Teilabschnitte A um einen Ist-­Biegewinkel (Teilwinkel) U/T gebogen wird, wodurch nach Been­digung der Biegung der bleibende Soll-Biegewinkel Z/T gewähr­leistet ist.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann stufenlos jeder gewünschte Biegeradius R und jeder Winkel (Gesamtbiegewinkel) Z gebogen werden, ohne daß ein Einsatz verschiedener Schablonen und/oder Biegeformen in Abhängigkeit von den Stabmaterialien­durchmessern bzw. dem Biegeradius notwendig ist. Dabei kann unter Berücksichtigung der erfindungsgemäßen Lehre, die auch durch die nachstehenden Formeln realisiert wird, mittels z.B. eines Computerprogrammes die Taktanzahl und/oder die Schublän­ge, also die Strecke, um die das Material von Teil- oder Taktbiegevorgang zu Teil- oder Taktbiegevorgang zu verschieben ist, und/oder die auf das Stabmaterial einzuwirkende Biegekraft (Drehmoment) ablaufmäßig gesteuert werden. Die zu berücksichti­genden Relationen lauten wie folgt:
  • Bei vorgegebenem Winkel (Gesamtbiegewinkel) Z, Biegeradius R und Taktanzahl T ergibt sich:
    • a) Teilabschnitt
      Figure imgb0001
    • b) Soll-Teilbiegewinkel (bleibender) X = Z/T
    • c) Längenabschnitt = Kreisbogen = Schublänge B
      B = 2R x π x Z/360°
    • d) Ist-Teilbiegewinkel (tatsächlich zu biegender)
      U/T = Z/T + RW
      mit RW = Rückstellwinkel = f (Elastizität des Materials, mech. Trägheit der Biegevorrichtung).
  • Die zuvor wiedergegebenen der Flächengeometrie gehorchenden Bedingungen lassen unmittelbar erkennen, wie in Abhängigkeit von sich änderndem Biegeradius und/oder Winkel und/oder Takt­anzahl die Länge der Teilabschnitte A bzw. Soll-Teilbiegewinkel x bzw. Ist-Biegewinkel U zu ändern sind.
  • Der Ist-Biegewinkel berücksichtigt sowohl die Elastizität des Materials (Rückstellkräfte) als auch die mechanische Trägheit der Biegevorrichtung. Unter mechanischer Trägheit wird dabei der Umstand berücksichtigt, daß auch nach Auslösen eines Stopp­signals das die Biegung hervorrufende Biegeelement nachläuft, so daß infolgedessen der Biegevorgang nicht sprunghaft unterbro­chen wird. Diese "Nachlauf"-Biegung muß mitberücksichtigt werden, um den Ist-Biegewinkel so zu bestimmen, daß der blei­bende Biegewinkel dem Soll-Biegewinkel entspricht.
  • Bei der Erfassung der Biegewinkel muß selbstverständlich auch der Durchmesser des Materials eingehen (Ermittlung der neutralen Phase). Erfindungsgemäß wird der Durchmesser des Materials dadurch bestimmt, daß der Verschiebeweg des Biegeelementes von einer Null-Linie, die mit der Mittelachse des zu biegenden Ma­terials übereinstimmt, zur Außenfläche des Materials, an der das Biegeelement anliegt, ermittelt wird.
  • Durch die erfindungsgemäße Lehre ist es nicht erforderlich, daß für unterschiedliche Stabmaterialien und Biegegeometrien ver­schiedene Biegedorne und/oder Biegeelemente und/oder Biege­schablonen benutzt werden müssen. Vielmehr können die wirksame Biegefläche und das Biegeelement wie z.B. Biegekurbel oder Biegestein unverändert benutzt werden, so daß sich infolgedessen ein materialunabhängiges Biegen ergibt.
  • Der Rückstellwinkel wird erfindungsgemäß dadurch ermittelt, daß nach dem ersten Biegevorgang die Differenz zwischen dem Ist- und Soll-Teilbiegewinkel durch vorzugsweise die Lageveränderung des Biegeelementes (z.B. Hubdifferenz) bestimmt wird, so daß die sich ergebende Differenz bei den weiteren Biegetakten zu dem Soll-Teilbiegewinkel automatisch addiert werden kann.
  • Eine Vorrichtung zum Biegen vorzugsweise stabförmigen Materials zeichnet sich dadurch aus, daß der Längenabschnitt B durch Biegen von aufeinanderfolgenden Teilabschnitten A biegbar ist, die durch sukzessives Verschieben des Materials relativ zum Biegeelement, vorzugsweise mittels der Haltevorrichtung der Biegekraft aussetzbar sind, wobei das zur Beaufschlagung des Längenabschnitts mit einer einstellbaren Biegekraft das Biegeele­ment entweder um einen mit dem Mittelpunkt des Bogens nicht identischen Drehpunkt schwenkbar ist oder linear verschiebbar ausgebildet ist. Bei der Verwendung einer Biegekurbel ist die erforderliche Biegekraft dann insbesondere günstig einzuleiten, wenn der Drehpunkt der Biegekurbel auf der dem Mittelpunkt des Kreises gegenüberliegenden Seite des stabförmigen Materials liegt.
  • Alternativ kann das Biegeelement als Biegestein ausgebildet sein, der beim Biegen eine rein translatorische Bewegung vorzugsweise senkrecht zur Tangente im Berührungspunkt mit dem Material ausführt.
  • Insbesondere zeichnet sich die Vorrichtung auch dadurch aus, daß die Haltevorrichtung das stabförmige Material haltende Klemm­backen aufweist und das Material der Anzahl T der durchzu­führenden Teilbiegungen entsprechend absatzweise in Richtung des Biegeelements um eine Strecke A verschiebt, die dem Quo­tienten aus dem Längenabschnitt B und der Anzahl T entspricht. Selbstverständlich kann die Bewegung auch entgegengesetzt erfolgen.
  • Ferner ist vorgesehen, daß die wirksame Biegefläche einen Radius aufweist, der kleiner als der kleinste Radius des zu biegenden Längenabschnitts B/T ist.
  • Zusammenfassend kann die erfindungsgemäße Lehre auch wie folgt charakterisiert werden. Es wird ein Verfahren zum Biegen eines Abschnitts eines vorzugsweise stabförmigen Materials zu einem gewünschten Sollbogen vorgeschlagen, das sich dadurch auszeich­net, daß das Verformen in einem geschlossenen Regelkreis derart durchgeführt wird, daß zur Erzielung des Sollbogens neben einer Istbiegung zumindest eine durch die Elastizität des Materials bestimmte Stellgröße berücksichtigt wird.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung erge­ben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entneh­menden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Berschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Biegen von vorzugsweise stabförmigem Material,
    • Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
    • Fig. 3 und 4 die Vorrichtung nach Fig. 2 in unterschiedlichen Arbeitspositionen.
  • Bei der nachfolgenden Erläuterung der den Figuren zu entneh­menden Ausführungsbeispiele sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bzw. Buchstaben versehen.
  • In Fig. 1 ist eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung und eines mit dieser durchzuführenden Verfahrens wiedergegeben, um ein stabförmiges Material (13) über einen Längenabschnitt B um einen Biegeradius R -bezogen auf die neutrale Phase- und einen Winkel Z zu biegen. Hierzu wird das stabförmige Material (13) wie Be­wehrungsstahl von einer als Anpreßeinheit (9) bezeichneten Haltevorrichtung mittels Haltebacken (10) erfaßt und axial zwi­schen einer Biegefläche wie Biegedorn (12) und einem zur Ein­stellung auf unterschiedliche Stabmaterialiendurchmesser gegebe­nenfalls z.B. hydraulisch verstellbaren Gegenlager (11) geführt. Der Biegedorn (12) liegt zwischen dem stabförmigen Material (13) und dem Mittelpunkt des Kreises mit dem Radius R. Auf der gegenüberliegenden Seite ist eine ein Biegeelement in Form einer Biegerolle (19) aufweisende Biegekurbel angeordnet. Die Biegerol­le (19) ist dabei um eine durch einen Gelenkbolzen (20) bestimmte Achse drehbar. Die Biegerolle (19) ist ihrerseits um eine Achse schwenkbar, um auf das stabförmige Material eine Biegekraft auszuüben. Die Biegerolle (19) mit der Achse (14) ist ein Teil einer sogenannten Biegeschwinge (17), die über einen Anlenk­punkt (16) mit einem Biegeantrieb N verbunden ist, um beim Biegevorgang selbst eine Kraft in Richtung des Pfeils E hervor­zurufen und beim Verschieben des stabförmigen Materials (13) in Richtung des Pfeils F zurückgezogen zu werden. Dabei erfolgt die Krafteinwirkung bzw. das Zurückziehen in Abhängigkeit davon, ob die Haltevorrichtung (9) einem Schubantrieb M unterworfen und somit in Richtung des Pfeils G bewegbar ist oder nicht. Diese Verknüpfung wird in der Zeichnung durch die Bezugszeichen (15) und (18) angedeutet.
  • Zu der Biegeschwinge (17) ist noch zu bemerken, daß diese auf einer Grundplatte (8) angeordnet ist und zumindest zwei einen Winkel beschreibende Schenkel umfaßt, von denen einer die Verbindung zwischen der Achse (14) und dem Gelenkbolzen (20) und die andere durch die Verbindung zwischen der Achse (14) und dem Anlenkpunkt (16) gebildet wird.
  • Um nun das stabförmige Material (13) um einen Längenabschnitt B um den Biegeradius R über den Winkel Z zu verbiegen, findet folgender Ablauf eines Biegevorganges statt.
  • Das stabförmige Material (13) wird zwischen den offenen Backen (10) der Haltevorrichtung (9) und zwischen dem Gegenlager (11) und dem Biegedorn (12) eingelegt. Sodann wird durch eine An­preßkraft K das stabförmige Material (13) in Richtung des Pfeils J zwischen den Anpreßbacken (10) der Haltevorrichtung (9) festge­legt. Diese Fixierung erfolgt während des ganzen Biegevorganges.
  • Mittels der Biegeschwinge (17) und damit der Biegerolle (19) und einer durch den Antrieb N in Richtung des Pfeils E hervorgeru­fene und in der Zeichnung durch das Bezugszeichen L repräsen­tierte Biegekraft wird das stabförmige Material um einen auch als Taktwinkel zu bezeichnenden Teilbiegewinkel X gebogen. Hier­durch bedingt wird das freie Ende des stabförmigen Materials (13) von der Stellung (1) in die Stellung (2) verbogen. Der Teilbiege­winkel X soll dabei dem bleibenden, also dem Soll-Biegewinkel entsprechen, gleichwenn beim Biegen selbst der tatsächliche Biegewinkel (U/T) größer ist, um den elastischen Rückstellkräften des gebogenen Materials sowie der mechanischen Trägheit der Biegeschwinge (17) Rechnung zu tragen. Nach erfolgter Biegung wird die Biegeschwinge (17) und somit die Biegerolle (19) um den Winkel Y mittels des Biegeantriebs N in Richtung des Pfeils F zurückbewegt. Der erste Biegetakt ist beendet. Sodann wird die Haltevorrichtung (9) in Richtung des Pfeiles G mittels des Schubantriebs M um eine Länge (Taktlänge) A verschoben. Sobald diese Position erreicht ist, wird die Biegeschwinge (17) und damit die Biegerolle (19) in Richtung des Pfeils verschwenkt, um so eine Biegekraft L zu applizieren. Ein erneuter Biegewinkel X wird gebogen, der zwischen den Strahlen (2) und (3) verläuft.
  • In zuvor beschriebener Weise wiederholen sich dann die weiteren Teilbiegevorgänge, bis der durch die Strahlen (6) und (7) ver­deutlichte sechste Biegetakt ausgeführt und der Längenabschnitt B des stabförmigen Materials (13) um den Biegeradius R und dem Winkel Z gebogen ist. Sodann werden die Anpreßbacken (10) der Haltevorrichtung (9) gelöst und daß gebogene Material kann entnommen werden. Anschließend wird in Richtung des Pfeils H die Haltevorrichtung (9) in die Ausgangsposition C zurückbewegt. Dieser Weg entspricht der Schublänge B, der dem zu verbiegen­den Längsabschnitt auf dem Bogen des Kreises mit dem Radius R entspricht. Entsprechend der beschriebenen Biegetakte (insgesamt sechs) wird der Längenabschnitt in sechs gleiche Teilabschnitte A unterteilt, wie es in der zeichnerischen Darstellung verdeutlicht ist.
  • Entsprechend der zuvor beschriebenen mathematischen Bezie­hungen erfolgt das Stabmaterial unterschiedlichen Durchmessers, um gewünschte Winkel Z bzw. Radien R zu verbiegen, ohne daß Biegeschablonen oder Biegeformen (-entsprechend der mit dem in der Figur dargestellten Radius 0-) oder eine Veränderung der Biegeschwinge (17) mit Biegerolle (19) und Drehpunkt (1) erfor­derlich ist.
  • In Ausgestaltung kann die Biegeschwinge mit Biegerolle durch einen Biegestein ersetzt werden, der entlang der gestrichelten Linie, also entlang des Pfeils (21) verschiebbar ist, um so durch Wechselwirken mit dem stabförmigen Material (13) die Teilbie­gungen im gewünschten Umfang vorzunehmen.
  • Um den für das Berechnen der Biegewinkel erforderlichen Durch­messer des Stabmaterials zu erfassen, wird der Stellweg zwischen einer durch die Vorrichtung vorgegebenen und mit der Mittelachse (22) des Materials (13) zusammenfallenden Null-Linie zu dem tatsächlichen Berührungspunkt des Biegesteins mit dem nicht gebogenen Material erfaßt. Auch wird der zur Berechnung des Ist-Biegewinkels notwendige Rückstellwinkel dadurch ermittelt, daß der Biegestein -wie im übrigen auch die Biegerolle- im stän­digen Kontakt mit dem stabförmigen Material vor und nach einem Biegetakt bleibt, so daß aus den unterschiedlichen Positionen unmittelbar der durch die Elastizität des Materials und die mechansiche Trägheit der Vorrichtung vorgegebene Rückstellwin­kel ermittelt werden kann.
  • Zu erwähnen ist noch, daß die wirksame Biegefläche des Biege­dorns (12) einen Radius aufweisen muß, der kleiner als der kleinste Radius des gebogenen Materials ist, um beliebige Materia­lien im gewünschten Umfang biegen zu können, ohne daß ein Austausch des Biegedorns (12) bzw. des Biegesteins oder der Biegerolle erforderlich ist.
  • Den Fig. 2 bis 4 sind ebenfalls die die Erfindung kennzeichnen­den Merkmale klar erkennbar zu entnehmen. Dabei erfolgt das Verbiegen des stabförmigen Materials (13) mittels eines Biegeele­ments in Form eines Biegesteins (19), der entlang einer Geraden verschiebbar angeordnet ist. Vorzugsweise erfolgt ein hydrau­lischer Antrieb für die Bewegung des Biegesteins (19), wobei eine Kupplung mit dem Gegenlager (11) gegeben sein kann. Mit ande­ren Worten werden synchron Gegenlager (11) und Biegeelement in Form des Biegesteins (19) auf das stabförmige Material (3) bis zu deren Anliegen an diesem bewegt. Sodann folgt durch weiteres Verschieben des Biegesteins (19) ein Verbiegen des Materials um den Winkel U : T, um zu dem bleibendem Biegewinkel X zu ge­langen, der dem Biegehub Y entspricht. Die Differenz zwischen dem Ist-Biegewinkel U/T und dem Soll-Biegewinkel X entspricht dem Rückstellwinkel RW, der durch die Elastizität des Materials (13) und gegebenenfalls der mechanischen Trägheit der die Bie­gekraft applizierenden Vorrichtung bestimmt ist.
  • Der Biegestein (19) ist um eine Achse (20) verschwenkbar ausge­bildet, um eine flächige Auflage auf dem Material (13) zu ermögli­chen.
  • Zu der Haltevorrichtung (9) ist des weiteren zu bemerken, daß eine der Klemmbacken eine Profilierung aufweist, um sicherzustel­len, daß beim Verbiegen des Materials ein Verrutschen zu der Haltevorrichtung nicht möglich ist.
  • Wie die Fig. 3 und 4 des weiteren verdeutlichen, ist die Haltevor­richtung (9) mittels eines Zylinders M zu dem Biegeelement (12) verschiebbar, wobei dieses Verschieben taktweise erfolgt. Alter­nativ besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, die eigent­liche Biegevorrichtung zu der Haltevorrichtung (9) zu bewegen und/oder die Haltevorrichtung (9) und die Biegevorrichtung aufeinanderzu zu verschieben.
  • Um den Radius des zu biegenden Materials (13) zu bestimmen, wird der Meßhub P des Biegesteins (19) benutzt, der von einer Nullinie, die in festem Bezug auf die Nullinie des Materials (13) steht, bis zum Anliegepunkt auf das Material verschoben. Diese Anliegefläche weist dann zu der Biegefläche (12) einen Abstand S auf, der dem Durchmesser des Materials entspricht. Aus der Differenz der Nullage und dem Verstellhub P ergibt sich dann unmittelbar der Materialdurchmesser.
  • In der Fig. 2 ist mit dem Bezugszeichen Q die Verstellachse des Gegenlagers (11) bezeichnet, die parallel zu der Bewegungsrich­tung V des Biegeelementes (19) verläuft.
  • Der Mittelpunkt des Biegeradius R liegt auf der Geraden W, die ihrerseits senkrecht zur Längsachse des Materials (13) verläuft, um so die geometrischen Beziehungen der zu biegenden Winkel aus der Zeichnung klar ablesen zu können.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann nicht nur entgegen dem Uhrzeigersinn, sondern auch im Uhrzeigersinn gebogen werden. In diesem Fall müssen nur Biegeelement (19) und Gegenlager (11) sowie Biegefläche (12) in ihren Funktionen aus­getauscht werden.
  • Ferner ist auf folgendes ergänzend hinzuweisen. Durch spaltfreie Anpressung des Biegematerials (22) mittels des Gegenlagers (11) gegen den feststehenden Biegedorn (12) wird eine Ausbiegung des Biegematerials zwischen dem Gegenlager (11) und dem Biege­element (Biegerolle) (19) verhindert. Diese Ausbiegung könnte andernfalls nicht erfaßt werden, so daß die tatsächliche Rück­stellgröße verfälscht würde.

Claims (16)

1. Verfahren zum Biegen eines Längenabschnitts B eines vor­zugsweise stabförmigen Materials,
dadurch gekennzeichnet,
daß aneinanderstoßende den Längenabschnitt B bildende Teilabschnitte A taktweise nacheinander um einen Ist-­Biegewinkel U/T gebogen werden, der der Summe aus Soll-­Biegewinkel Z/T und einem durch die Elastizität des stabförmigen Materials und/oder eine mechanische Trägheit einer die Biegekraft bewirkenden Vorrichtung bestimmten Rückstellwinkel RW entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Längenabschnitt B im wesentlichen auf einem Bogen eines Kreises mit dem Radius R um einen Winkel Z gebogen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß in T Biegetakten nacheinander jeder der der Länge B/T entsprechenden Teilabschnitte A um den Ist-Biegewinkel (Teilwinkel) U/T gebogen wird.
3. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden An­sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchmesser des Materials durch den Verschiebeweg eines auf das Material einwirkenden, die Biegung bewirken­den oder das Material klemmenden Elements aus einer Null­lage zur Anlage an das ungebogene Material bestimmt wird.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden An­sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Material um eine gekrümmte Biegefläche mit einem Radius gebogen wird, der kleiner als der kleinste Radius des zu biegenden Längenabschnitts ist.
5. Verfahren nach zumindest Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das die Biegung bewirkende Element während des Biege­vorgangs entlang einer Geraden verschoben wird.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden An­sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Ermittlung des Rückstellwinkels RW nach dem ersten Biegetakt die Abweichung zwischen dem Ist- und dem Soll-­Biegewinkel U/T bzw. Z/T bestimmt wird.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden An­sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rückstellwinkel RW durch den Hub des die Biegung bewirkenden Elementes dadurch bestimmt wird, daß die Hubdifferenz des Elements in an das Material anliegender Stellung zwischen Soll- und Istwinkel gemessen wird.
8. Verfahren zum Verformen eines Abschnitts eines vorzugswei­se stabförmigen Materials zu einem gewünschten Sollbogen,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verformen in einem geschlossenen Regelkreis derart durchgeführt wird, daß zur Erzielung des Sollbogens neben einer Istbiegung zumindest eine durch die Elastizität des Materials bestimmte Stellgröße berücksichtigt wird.
9. Vorrichtung zum Biegen eines Längenabschnitts B eines vorzugsweise stabförmigen Materials (13) im wesentlichen auf einem Bogen eines Kreises mit dem Radius R um einen Winkel Z umfassend eine Haltevorrichtung (9) für das stabförmige Material, eine Biegefläche (12) und ein zwischen dieser und der Haltevorrichtung angeordnetes das Material axial aus­richtendes Gegenlager (11) sowie ein Biegeelement (19, 20, 14),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Längenabschnitt B durch Biegen von aufeinanderfol­genden Teilabschnitten A biegbar ist, die durch sukzessives Verschieben des stabförmigen Materials (13) relativ zum Biegeelement der Biegekraft aussetzbar sind, wobei das zur Beaufschlagung des Längenabschnitts mit einer einstellbaren Biegekraft erforderliche Biegeelement (19) entweder um eine außerhalb des zwischen dem gebogenen Längenabschnitt und dem Mittelpunkt des Kreises verlaufenden Bereichs angeord­neten Drehpunkt schwenkbar oder linear verschiebbar aus­gebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das stabförmige Material (13) mittels der Haltevorrich­tung (9) verschiebbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltevorrichtung (9) das stabförmige Material (13) haltende Klemmbacken (10) aufweist und das Material der Anzahl T der durchzuführenden Teilbiegungen entsprechend absatzweise in Richtung des Biegedorns (12) um eine Strecke A verschiebt, die dem Quotienten aus dem Längenabschnitt B und der Anzahl T entspricht.
12. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Biegeelement (19) zur Erfassung der elastischen Rückstellung des stabförmigen Materials (13) und/oder der mechanischen Trägheit und/oder zur Ermittlung des Durch­messers des Materials im wesentlichen sich in dauerndem Kontakt mit dem Material befindet.
13. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die wirksame Biegefläche einen Radius aufweist, der kleiner als der kleinste Radius des zu biegenden Längenab­schnitts B/T ist.
14. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltevorrichtung (9), der Gegenhalter (11), die Biegefläche und das Biegeelement (19) von einer stationären Grundeinheit wie Grundplatte (8) ausgehen.
15. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gegenlager (11) und das Biegeelement (19) vorzugs­weise druckverbunden zur Anlage an das Material (13) gelangen.
16 Vorrichtung nach zumindest Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Biegeelement (19) und die Biegefläche in ihren Funktionen austauschbar sind.
EP89105241A 1988-03-25 1989-03-23 Verfahren und Vorrichtung zum Biegen von vorzugsweise stabförmigem Material Withdrawn EP0334353A1 (de)

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