DE19543709A1 - Einstellverfahren für Biegemaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen von Biegemaschinen und insbesondere die Voreinstellung in reproduzierbarer Weise von Maschinen zum Biegen von lang­ gestreckten Gegenständen wie z. B. Rohren oder Stäben.

Es existiert derzeit kein genau definiertes Verfahren zum Einstellen einer Rohrbiegemaschine für eine spezielle Aufgabe. Wenn diese Maschine vor dem Biegevorgang nicht korrekt eingestellt ist, so ergeben sich Probleme wie z. B. Kräuselungen, Verbeulungen oder ein Einschnüren des Rohres. Existierende rechnergesteuerte oder numerisch gesteuerte Maschinen sind in der Lage, die Herstellung von relativ kleinen Stückzahlen von beispielsweise 20 bis 30 Teilen zu erleichtern, bevor eine Einstellung für ein anderes Produkt vorgenommen wird. Dies hat den Vorteil, daß die Hersteller Teile nur in der erforderlichen Menge und nicht auf Lager produzieren müssen. Der Rechner benötigt nur Sekundenbruchteile, um die Biege- und Ein­ stell-Parameter für ein Rohr mit Hilfe einer Wertetabelle vorzugeben, die als Bezug eine Teilenummer oder eine Be­ schreibung aufweisen kann. Die Zeit, die zum Voreinstellen einer Maschine für ein nächstes Teil benötigt wird, ist praktisch ausschließlich die für die mechanische Ein­ stellung der Werkzeuge benotigte Zeit. Für komplexe Teile kann dies bis zu einer Stunde in Anspruch nehmen, wenn das Teil sehr empfindlich ist oder sehr enge Biegepara­ meter, wie z. B. den Biegeradius aufweist.

Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Problem zu überwinden bzw. zu verringern.

Die US-Patentschrift 5,343,725 beschreibt ein Verfahren zum Biegen eines Rohres, bei dem Aktuatoren für ver­ schiedene Teile einer Biegemaschine verwendet werden, die durch Öldruck gesteuert werden. Dieses Verfahren ist aber vergleichsweise kompliziert, da es die Vorein­ stellung von bis zu zehn Kraftwerten an verschiedenen Punkten während eines vollständigen Biegevorganges er­ fordert. In ähnlicher Weise beschreibt die britische Patentanmeldung 20 69 897 A die Bestimmung einer Master- Kurve, die für einen optimalen Biegezustand kennzeich­ nend ist sowie die Vornahme geeigneter Korrekturen wäh­ rend eines vollständigen Biegeprozesses.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Er­ findung wird ein Verfahren zum Einstellen einer Biege­ maschine geschaffen, die einen oder mehrere Einstell- bzw. Justiermechanismen für die betreffenden Parameter eines Biegeprozesses aufweist, wobei das Verfahren den Schritt umfaßt, daß die Moment- oder Kraftwerte aufge­ zeichnet werden, die von dem oder jedem der Mechanismen bei der Herstellung eines Teils mit annehmbarer Qualität ausgeübt werden, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Erzeugung ähnlicher Teile diese Werte nachfolgend für die Einstellung nur beim Voreinstellen bzw. Einrich­ ten der Maschine verwendet werden.

Somit beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß ein Produkt guter Qualität einfach dadurch erzielt werden kann, daß das anfängliche Moment bzw. Drehmoment oder die anfangliche Kraft genau auf einen optimalen Wert eingestellt werden. Weder eine Überwachung noch eine Nachjustierung des Drehmoments oder der Kraft während des Biegevorganges ist erforderlich.

Der oder jeder Einstellmechanismus umfaßt vorzugsweise einen Schlitten mit geringer Reibung, der von einem Motor mit einer Drehmomentsteuerung für die endgültige Lasteinstellung betätigt wird.

Die vorliegende Erfindung beseitigt nicht die Notwendig­ keit, die Ersteinstellung der Biegemaschine zur Aus­ führung einer speziellen Aufgabe beispielsweise zur Herstellung einer Abgasleitung oder eines Sitzrahmens korrekt durchzuführen, doch ermöglicht sie es, die Maschine erneut schnell und genau auf die ursprüng­ lichen Parameter einzustellen, wenn zuvor ein gutes Produkt hergestellt worden ist. Dies kann automatisch mit Hilfe einer Robot-Steuerung durchgeführt werden.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Biegemaschine geschaffen, die Ein­ stellmechanismen für die betreffenden Parameter eines Biegevorganges umfaßt, wobei wenigstens einer der Einstellmechanismen einen Schlitten mit geringer Reibung umfaßt.

Der oder jeder Einstellmechanismus, der einen Schlitten geringer Reibung umfaßt, kann von einem Motor gesteuert werden, der im Drehmomentmodus arbeitet, beispielsweise mit Hilfe einer Antriebsanordnung mit einer Kugelumlauf­ spindel und einer Mutter.

Alternativ hierzu kann die Position des Einstellmechanismus durch einen Motor oder auf andere Weise genau festgelegt werden.

Der Einstellmechanismus stellt vorzugsweise den Klemmbacken­ druck, den Druckbackendruck und den Druck des angetriebenen Nachläufers ein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind getrennte Einstellmechanismen für alle drei Para­ meter vorgesehen, obwohl auch nur Antriebsmechanismen für einen oder zwei Parameter vorgesehen werden können.

Weiterhin können ähnliche Einstellmechanismen für andere Parameter einer Biegemaschine oder jede andere Material­ verformungsmaschine vorgesehen werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1a bis 1f die Schritte eines typischen Rohr- Biegevorganges und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Einstellvorrichtung für eine Klemmbacke einer Biegemaschine gemäß der vorlie­ genden Erfindung.

Die Fig. 1a bis 1f zeigen ein Verfahren zum Biegen eines Rohres 20 und zum Zuführen eines zwei ballige Körper auf­ weisenden Dorns sowie einer Exzenterbacke. Die Biegema­ schine 10 umfaßt einen Biegungsformer oder zentralen Former 11, eine Druckbacke 12, eine Klemmbacke 13, einen Dorn 14 mit zwei angelenkten balligen Körpern 14a und eine Exzenterbacke 15, die die Rohrwand beständig gegen den Dorn hält.

Wie Fig. 2 zeigt, trägt ein Biegearm 31 die Klemmbacke 13 und den zugehörigen Werkzeugträger 32 und erzeugt eine Drehung dieser Teile sowie des Formers 11. Die Druckbacke 12 ist am Hauptrahmen der Biegemaschine be­ festigt. Fig. 1a zeigt ein Rohr 20, das in die Vorrich­ tung eingeführt und bereit zum Biegen ist.

In Fig. 1b sind die Druckbacke 12 und die Klemmbacke 13 geschlossen. Hierauf rotieren der Biegeformer 11 und die Klemmbacke 13, um das Rohr 20 zu biegen, wie in Fig. 1c gezeigt, und es durch die Maschine zu ziehen. Während dieses Vorganges "folgt" die Druckbacke 12 dem Rohr, d. h. sie bewegt sich in Fig. 1c nach links.

Die Druckbacke 12 besteht üblicherweise aus einem Stahl- oder Aluminiumstab, dessen eine Seite so bearbeitet ist, daß er zur Hälfte um das Rohr 20 herumpaßt und sich längs des geraden Teils des Rohres erstreckt. Diese Komponente ist dadurch verschieblich, daß sie entweder auf einem Rollschlitten oder direkt in einem Lagersystem montiert ist. Während des Biegevorganges, d. h. während der Drehung des zentralen Formers 11 und somit während des Biegens des geraden Rohrs in den kreisförmigen zen­ tralen Former bildet die Druckbacke das Widerlagersystem, das erforderlich ist, um das Rohr zu biegen. Somit ist die einzige auf die Druckbacke ausgeübte Belastung die­ jenige, die während des Biegevorganges erzeugt wird.

Um Biegungen mit einem engen Radius und/oder hoher Qualität zu erzeugen, kann eine durch den Pfeil 21 angedeutete gesteuerte Kraft auf die Druckbacke aus­ geübt werden, um deren nach links gerichtete Bewegung zu steuern; dies ist als angetriebene Nachlauf- bzw. Folgeanordnung bekannt.

Fig. 1d zeigt das Zurückziehen des Dorns 14, worauf die Druckbacke 12 öffnet und die Klemmbacke 13 weg bewegt wird, wie in Fig. 1e dargestellt. Schließlich kehren die Elemente 11 bis 14 in ihre ursprüngliche Stellung zurück und das Rohr 20 wird vorwärts geschoben und ge­ dreht, wie dies für den nächsten Biegevorgang erforder­ lich ist.

Zur Erzeugung eines hochwertigen Produktes ist eine Viel­ zahl von Biegeparametern erforderlich und diese werden durch die Einstellungen der verschiedenen Einstellvor­ richtungen der Bestandteile der Biegemaschine bestimmt. Die günstigsten Einstellungen sowohl für die Maschine als auch die Qualität der Biegung entsprechen einer minimalen Vorbelastung der Druckbacke, was einem mini­ malen Kraftaufwand am Biegebereich des Rohrs entspricht.

Die betreffenden Biegeparameter sind: Klemmbackendruck, Druckbackendruck und Druck der angetriebenen Nachlaufan­ ordnung. Natürlich hängen diese Größen nicht nur vom Material und den Abmessungen des Rohres sondern auch vom speziellen erforderlichen Biegewinkel ab. Im all­ gemeinen können die anderen Parameter wie z. B. der Biege­ winkel, die Schlittenposition und weitere Steuergrößen in den drei Hauptachsen durch einen Rechner für verschiedene Teile eingestellt bzw. vorgegeben werden.

Bei bekannten Biegemaschinen weisen die Einstellmecha­ nismen für die Klemmbacke, den Druckbackenschlitten und die angetriebene Nachlaufanordnung mechanische Führungs­ bahnen auf, bei denen aus Messing bestehende Verschleiß­ platten mit Stahlschlitten verwendet werden, welche die sich in der erforderlichen Weise hin- und herbewegenden Werkzeuge tragen. Die Reibung dieser Schlitten kann des­ wegen nicht ohne weiteres vorhergesagt werden, weil an den Schlitten durch Abnützung Lagerspiel auftreten kann. Diese Reibung macht einen erheblichen Teil der Kräfte aus, die bei den möglichen Steuerparametern verwendet werden, und führt folglich zu einer zu großen Toleranz beim Einstellen.

Bei der vorliegenden Biegemaschine kommen Schlitten mit geringer Reibung zum Einsatz (wie sie bei vielen Werk­ zeugmaschinen-Betten verwendet werden), um die drei Werkzeugsätze zu tragen, sowie Wechselstrom-Servomotoren mit einer einstellbaren Drehmomentsteuerung für die End­ einstellung der Lasten bzw. Kräfte. Die Drehmomentein­ stellung der Motoren wird durch die CNC-Steuerungen (vom Rechner durchgeführte numerische Steuerung) in ähnlicher Weise ausgeführt, wie sie üblicherweise durch das Einstellen von Positionen verwendet wird.

Eine der Einstellvorrichtungen 30 für einen Schlitten mit geringer Reibung, d. h. der Einstellmechanismus für das Klemmbackenwerkzeug 13 ist in Fig. 2 gezeigt. Der Biegearm 31 besitzt eine Hauptwelle 33 mit einem Ketten­ zahnrad 34 zum Steuern der Drehung des Biegearms. Die Feinsteuerung für die Klemmbacke 13 wird von einem Werk­ zeugträgerblock 40 geliefert, der an einem Schlitten 41 mit geringer Reibung montiert ist, sowie von einem Me­ chanismus mit einer Kugelumlaufspindel 42 und einer Mutter 43, der über ein Getriebe 45 von einem Wechsel­ spannungs-Servomotor 46 angetrieben wird, der im Dreh­ moment-Modus läuft. Wenn ein qualitativ einwandfreies Teil erzeugt worden ist, läßt man den Motor auf das gleiche Drehmoment hochlaufen, wenn der Biegevorgang mit einem eingeschobenen Rohr wiederholt werden soll.

Ähnliche Einstellvorrichtungen sind für die Druckbacke 12 und die angetriebene Nachlaufanordnung vorgesehen, doch sind diese natürlich am Hauptbett der Biegemaschine 10 befestigt.

Die oben beschriebene Anordnung hat zahlreiche Vorteile. Der Hauptvorteil besteht in der Geschwindigkeit, da ein Vorgang, der bisher bis zu einer Stunde in An­ spruch nehmen konnte, jetzt in einigen Sekunden durch­ geführt werden kann. Die Parameter Klemmbackendruck, Preßbackendruck und Druck des angetriebenen Nachläufers können gleichzeitig mit den anderen Parametern einge­ stellt werden, die durch einen Rechner bestimmt werden. Darüber hinaus ist das Verfahren sehr genau, so daß Ausschuß vermieden wird. Darüber hinaus kann dieses Verfahren auf sehr einfache Weise durchgeführt werden, so daß keine hochqualifizierten Arbeitskräfte mehr er­ forderlich sind, was zu weiteren Kosteneinsparungen führt.

Existierende Biegemaschinen können so nachgerüstet werden, daß sie eine Servosteuerung besitzen, so daß die Ein­ stellung exakt wiederholt wird, wenn zuvor ein einwand­ freies Teil hergestellt worden ist und die Daten ge­ speichert wurden.

Das Verfahren kann beispielsweise beim Flugzeug- oder Kraftfahrzeugbau sowie in der Möbelindustrie verwendet werden, um Abschlußleitungen, Bremsleitungen, Abgas­ leitungen usw. herzustellen. In all diesen Industrie­ bereichen wird die Produktionsqualität ständig verbes­ sert und die Formtoleranzen werden immer kleiner; das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Lage, diesen Be­ darf abzudecken.

An der oben beschriebenen Anordnung können verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden. Insbesondere können lediglich einer oder zwei der drei Parameter unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und die anderen in herkömmlicher Weise eingestellt werden. Gewünschtenfalls kann der Dorn 14 weggelassen werden, doch wird er üblicherweise beibehalten, da er die Tendenz des gebogenen Rohres vermindert, zurückzu­ federn. Die Exzenterbacke 15 kann ebenfalls weggelassen werden.

In Zusammenarbeit mit einem Roboter kann die Maschine erforderlichenfalls auch so ausgelegt sein, daß sie für einen automatischen Werkzeugwechsel geeignet ist.

Der Motor 46 kann gewünschtenfalls im Positionsmodus statt im Drehmoment-Modus verwendet werden. Wegen der Schlitten mit geringer Reibung (siehe beispielsweise Schlitten 41) führt dies im Vergleich zu herkömmlichen Maschinen mit eine hohe Reibung aufweisenden Einstell­ mechanismen, die nur sehr schwer genau positioniert wer­ den können, zu einer vorteilhaften Anordnung. Eine Dreh­ momentsteuerung ist aber geeigneter und führt zu besseren Ergebnissen. Bei einer Abwandlung werden sowohl Drehmoment- (d. h. Druck oder Last an den Maschinenteilen) und Po­ sitions-Vorgaben beim Einstellen verwendet.

Obwohl ein Zieh-Biegeverfahren beschrieben wurde, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch auf jeden anderen Biege- oder Verformungsprozeß bzw. die zugehörige Ma­ schine angewandt werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Einstellen einer Biegemaschine, die einen oder mehrere Einstellmechanismen für die betreffenden Parameter eines Biegevorganges auf­ weist, wobei die Drehmoment- oder Kraftwerte auf­ gezeichnet werden, die von dem oder jedem Mecha­ nismus bei der Herstellung eines Teils mit akzep­ tabler Qualität ausgeübt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung ähnlicher Teile diese Werte nachfolgend für eine Einstellung nur beim Einrichten der Maschine ver­ wendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der oder jeder Einstellmechanismus einen Schlitten mit geringer Reibung umfaßt, der von einem Motor mit Drehmoment­ steuerung betätigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es sich bei dem oder den Parametern, die eingestellt werden, um den Klemmbackendruck und/oder den Druckbackendruck und/oder den Druck für den angetriebenen Nachläufer handelt.

4. Biegemaschine, die Einstellmechanismen für die betreffenden Parameter eines Biegevorganges besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß wenig­ stens einer dieser Einstellmechanismen einen Schlitten mit geringer Reibung umfaßt.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der oder jeder Einstellmecha­ nismus, der einen Schlitten mit geringer Reibung um­ faßt, von einem Motor gesteuert wird, der im Dreh­ moment-Modus arbeitet.

6. Maschine nach Anspruch 5, bei dem der eine geringe Reibung aufweisende Schlitten eine Antriebsanordnung mit einer Kugelumlaufspindel und einer Mutter auf­ weist.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellme­ chanismen den Klemmbackendruck und/oder den Druck­ backendruck und/oder den Druck des angetriebenen Nachläufers einstellen.