DE3416133A1

DE3416133A1 - Vorrichtung zum biegen von rohr- oder strangfoermigem material, insbesondere draht

Info

Publication number: DE3416133A1
Application number: DE19843416133
Authority: DE
Inventors: Bernd 7530 Pforzheim Schüssler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-05-02
Filing date: 1984-05-02
Publication date: 1985-11-07

Description

Vorrichtung zum Biegen von rohr- oder strangförmigem Material,
insbesondere Draht.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Biegen von rohr-oder strangförmigem Material, insbesondere Draht, die beispielsweise in der Brillenindustrie zum Biegen von Brillengestellen verwendet werden kann.
Die Problematik derartiger Vorrichtungen liegt darin, daß das verwendete Material infolge von inneren Gefügeschwankungen ein über seine Länge schwankendes Elastizitäts- und Biegeverhalten aufweist, das zwangsläufig zu Formabweichungen der jeweils erzeugten Biegeformen von der vorgegebenen Biegeform, beispielsweise dem Augenrand einer Brille, führt.
Dieses Eiastizitätsvernalten, das auch eine gewisse Rückfederung des Materials nach Wegnahme der Biegekraft einschließen kann, hat dazu geführt, daß derartige, aus gebogenem Material insbesondere Draht hergestellten Gegenstände nur bedingt maschinell hergestellt werden, wobei entweder gewisse Toleranzen in der endgültigen Biegeform akzeptiert werden müssen oder aber aufwendige manuelle Arbeitsschritte erforderlich sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung derart zu verbessern, daß eine weitestgehende Annähung der endgültigen Biegeform an die beabsichtigte Biegeform erreichbar ist, so daß eine vollautomatische Abbiegung des Materials zum beabsichtigten Gegenstand mit höchster Präzision möglich wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung Bauteile beinhaltet, die die Abweichung der tatsächlichen Biegeform von der vorgegebenen Biegeform kontinuierlich erfassen und kompensieren.
Der allgemeine Gedanke, der der Erfindung zugrunde liegt, besteht also darin, einen für die tatsächliche Biegeform verantwortlichen Parameter beim Biegevorgang in einen Regelkreis einzubeziehen, um dadurch die über die Länge des Materials auftretenden Schwankungen im Biegeverhalten zu erfassen und kompensieren zu können.
Zweckmäßigerweise können hierbei elektronische Bauteile zum Einsatz kommen, die diesen Regelvorgang derart schnell abwickeln, daß die Abweichungen innerhalb eines Längenabschnittes praktisch ohne Verzögerung, also kontinuierlich durch eine Änderung des betreffenden Biegeparameters kompensiert werden können.
Gemäß einer Ausgestaltung beinhalten diese Regelbauteile einen Sensor im Regelkreis, der repräsentativ für die erzeugte aktuelle Biegung die aktuell aufgewendete Biegekraft erfaßt, in ein elektrisches Ist-Wert-Signal umsetzt und einer Vergleichsschaltung zuleitet.
Hier nutzt die Erfindung die Tatsache aus, daß die Kraft, die aufzuwenden ist, um das Material um einen bestimmten Biegewinkel zu zubiegen, abhängig ist von den Elastizitätseigenschaften des gerade abzubiegenden Längenabschnittes.
Demgemäß sieht die Erfindung gemäß einer weiteren Ausgestaltung vor, daß abhängig vom Vergleich mit dem Soll-Wert die Kompensation durch eine Änderung des Biegewinkels ct erfolgt.
Die in geeigneten elektronischen Einrichtungen, beispielsweise der Vergleichsschaltung, gespeicherte Biegecharakteristik des Materials, die einen abhängig von der Vorschubgeschwindigkeit vorgegebenen zeitlichen Ablauf des Biegewinkels ot beinhaltet, wird also durch Korrekturwerte bC ergänzt, die bei einer Abweichung der gemessenen Kraft von der dem jeweiligen Biegewinkel entsprechenden vorgegebenen Kraft eine Änderung des Biegewinkels hervorrufen. Praktisch bedeutet dies, daß bei sehr ~starrem" Material eine Erhöhung des Biegewinkels stattfindet, um dieses Material in die gewünschte Biegeform zu "zwingen", daß bei sehr "weichem" Material eine entsprechende Reduzierung des Biegewinkels stattfinden sollte. Bei den meisten Materialien ist die Rückfederungscharakteristik jedoch so, daß nach einer Wegnahme der Biegekraft keine vollständige Rückfederung in die gestreckte Form stattfindet, so daß bei einmal stattgefundenem "Iuiberbiegen" durch eine entsprechende RUcknahme des Biegewinkels >( nicht irrimer hundertprozentig gewährleistet ist, daß die "Uberbiegung" kompensiert werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß die Biegecharakteristik, also der Zusammenhang zwischen Biegewinkel und Biegekraft, diejenigen Soll-Werte des Biegewinkels enthält, die die gewünschte Biegeform unter Zugrundelegung des nachgiebigsten, weichsten,des mit einer Biegecharakteristik zu verarbeitenden Materials erzielen, so daß bei der Kompensation stets eine Erhöhung des Biegewinkels erfolgt.
Mit anderen Worten heißt dies nichts anderes, als daß der programmierte zeitliche Ablauf des Biegewinkels ck entsprechend den gespeicherten, vorgegebenen Werten von einer Biegekraft ausgeht, die erforderlich ist, um das weichste, mit der gemeinsamen Biegecharakteristik zu verarbeitende Material gerade in die gewünschte Biegeform zu bringen. Da sämtliche andere Materialien oder die übrigen Längenbereiche eines Material strangs definitionsgemäß dann eine größere Starrheit besitzen, wird diese Starrheit durch ein entsprechendes Erhöhen des Biegewinkels ausgeglichen, um die gewünschte Biegeform zu erzielen. Bei dieser speziellen Lösung gibt die gespeicherte Biegecharakteristik also sozusagen eine Grundform vor, die dann auch bei härteren Materialien durch eine individuelle, abschnittsabhängige Erhöhung des Biegewinkels erreicht wird.
Das erfindungsgemäße Prinzip wird anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert: Die Biegung eines Drahtstückes 10 erfolgt dadurch, daß dieses zwischen zwei Biegerollen 11 und 12 durchgeschoben bzw. -gezogen wird, wobei der Pfeil die Vorschubrichtung andeutet. Die untere Biegerolle 11 ist stationär gelagert, die obere Biegerolle 12 ist an einem Schwenkarm gelagert, der um die Achse der unteren Biegerolle 11 verschwenkbar ist.
Befindet sich die obere Biegerolle 12 in der vertikalen Stellung des Biegearms, so findet keine Abbiegung statt, der Biegewinkel ci! ist also gleich null.
Je nach gewünschter Stärke der Abbiegung wird der Biegearm um einen bestimmten Winkel Ct verschwenkt, wodurch eine entsprechende Abbiegung des Drahtstückes um den gleichen Winkel OQ gegenüber der Einschubrichtung erzeugt wird.
Es besteht nun eine direkte Korrelation zwischen dem Biegewinkel DC und der auf das Drahtstück 10 einwirkenden Biegekraft, wobei der Zusammenhang proportional, aber nicht notwendig linear sein wird. Allgemein gilt jedenfalls, daß einem höheren Biegewinkel OC eine höhere Biegekraft entspricht, also diejenige Biegekraft, die vom Umfang der oberen Biegerolle 12 auf den Draht in Richtung der Längsachse des Schwenkarmes ausgeübt wird.
Diese Biegekraft hängt außer vom Biegewinkel & auch von den Materialeigenschaften des jeweiligen Drahtstückes 10 ab: Es ist ohne weiteres einsichtig, daß bei sehr "weichem" Drahtmaterial mit geringer Rückfederkraft eine geringere Biegekraft und somit ein geringerer Biegewinkel g ausreichend wäre, um nach der einkalkulierten Rückfederung des Materials letztlich die gewünschte Biegeform zu erzielen. Eine Messung der Biegekraft ergibt daher Aufschluß über die Materialeigenschaften des sich gerade im Biegevorgang befindenden Winkelabschnittes des Drahtstückes 10. Zu diesem Zweck ist am Schwenkarm ein Sensor 13 in Form eines piezo-elektrischen Wandlers vorgesehen, der die vom Drahtstück 10 auf die obere Biegerolle 12 ausgeübte Reaktionskraft wegfrei messen kann. Diese in definierten Zeitintervallen durchgeführte Messung der Reaktionskraft des Drahtstückes 10 wird vom piezo-elektrischen Wandler 13 in ein elektrisches Signal umgesetzt und einer Vergleichsschaltung 14 zugeführt. In dieser Vergleichsschaltung 14 ist der zeitliche Verlauf des Biegewinkels & über die gesamte Länge des Drahtstücks 10 gespeichert, den dieser einnehmen muß, damit die gewünschte Gesamtbiegeform erreicht wird, wobei davon ausgegangen wird, daß das Material des Drahtstückes 10 so weich ist, daß es die untere Grenze derjenigen Drahtstücke 10 bildet, die mit dieser programmierten Biegecharakteristik verarbeitet werden sollen. Daraus folgt, daß der Biegewinkel 4 in der Regel um eine bestimmte Differenz ßd zu klein ist, um bei den tatsächlich zu verarbeitenden Drahtstücken 10 eine ausreichende Abbiegung zu gewährleisten. Dies würde beispielsweise dazu führen, daß, wenn das Drahtstück 10 in einer bestimmten Form geschlossen werden sollte, die beiden Enden sich berühren, bei dieser Biegecharakteristik dies nicht erreicht wird, daß die beiden Enden also auseinander#laffen.
Die erfindungsgemäße Regelung vermeidet dies nun dadurch, daß beim Durchlauf eines "härteren" Drahtstückes 10 der piezo-elektrische Wandler 13 eine höhere Reaktionskraft auf die obere Biegerolle 12 registriert, als dies dem in der Vergleichsschaltung 14 für diesen Dnngenabschnitt gespeicherten Biegekraftwert entspricht. Diese Differenz der beiden Kraftwerte wird in der Vergleichsschaltung oder in einer entsprechend nachgeschalteten Auswerteschaltung in einen entsprechenden Korrekturwert & des Biegewinkels umgesetzt, mit dem dann die (nicht dargestellte) Antriebsvorrichtung des Schwenkarms 15 angesteuert wird, um eine entsprechende Vergrößerung des Biegewinkels DC zu bewirken. Auf diese Weise werden die Elastizitätseigenschaften der Drahtstücke untereinander als auch der Längenbereiche innerhalb eines Drahtstückes 10 bei der Einstellung des Biegewinkels Cts automatisch berücksichtigt, so daß die gewünschte Biegeform automatisch erzielt wird.
Zur Einleitung der Serienfertigung genügt es, wenn die gewünschte Biegecharakteristik einprogrammiert wird und die entsprechende Korrekturcharakteristik, also die Zuordnung zwischen den Differenzen in der gemessenen Kraft. und der Reaktionskraft einerseits und den daraus zu erzeugenden Differenzen CXL im Biegewinkel empirisch oder rechnerisch ermittelt wird.
Sind diese für bestimmte Materialien und bestimmte Biegeformen charakteristischen Werte einmal erfaßt und eingespeichert, kann mit der erfindungagemäßen Vorrichtung eine vollautomatischs Produktion der betreffenden Teile erreicht werden, die höchsten Prazisionsanspruchen genügt.
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Claims

Patent ansprüche 0Vorrichtung zum Biegen von rohr- oder strangförmigem Material, insbesondere Draht, dadurch gekennzeichnet, daß sie Bauteile beinhaltet, die die Abweichung der tatsächlichen Biegeform von der vorgegebenen Biegeform erfassen und kompensieren.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile einen Sensor (13) in einem Regelkreis enthalten, der repräsentativ für die erzeugte aktuelle Biegung die aktuell aufgewendete Biegekraft bzw. Reaktionskrcft des Materials erfaßt, in ein elektrisches Ist-Wert-Signal umsetzt und einer Vergleichsschaltung (14) zuleitet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß abgängig vom Vergleich mit dem Soll-Wert, die Kompensation durch eine Änderung des Biegewinkels d erfolgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (13) ein piezo-elektrischer Wandler ist.
5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vergleichsschaltung (14) die Biegecharakteristik (Sollwerte des Biegewinkels) des Materials für definierte Längenabschnitte gespeichert ist, sowie die den im jeweiligen Längenabschnitt gemessenen Kraftabweichungen entsprechenden Korrekturwerte A ad des Biegewinkels
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegecharakteristik diejenigen Soll-Werte des Biegewinkels < enthält, die die gewünschte Biegeform unter Zugrundelegung des nachgiebigsten, weichsten, des mit einer gemeinsamen Biegecharakteristik zu verarbeitenden Materials erzielen, so daß bei der Kompensation stets eine Erholung des Biegewinkels ct erfolgt.