DE3416133A1 - Apparatus for bending tubular material or material in strand form, in particular wire - Google Patents
Apparatus for bending tubular material or material in strand form, in particular wireInfo
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Abstract
Description
Vorrichtung zum Biegen von rohr- oder strangförmigem Material,Device for bending tubular or strand-like material,
insbesondere Draht.especially wire.
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.The invention relates to a device for bending tubular or strand-shaped Material, especially wire, used, for example, in the eyewear industry for bending can be used by eyeglass frames.
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.The problem with such devices is that the used Material fluctuates over its length as a result of internal structural fluctuations Has elasticity and bending behavior, which inevitably leads to deviations in shape of the bending shapes generated in each case from the predetermined bending shape, for example the edge of the eye of a pair of glasses.
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.This elasticity destroys, which also causes a certain springback of the Material can include after removal of the bending force, has led to the fact that such objects made of bent material, in particular wire, only conditionally made by machine, with either certain tolerances in the final bending shape must be accepted or complex manual work steps required are.
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.The object of the invention is to improve a device in such a way that that a close approximation of the final bending shape to the intended one Bending shape is achievable, so that a fully automatic bending of the material to intended object is possible with the highest precision.
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.According to the invention this object is achieved in that the device Includes components that allow the actual bending shape to deviate from the specified Continuously record and compensate the bending shape.
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.The general idea on which the invention is based exists in other words, one of the parameters responsible for the actual bending shape Including the bending process in a control loop in order to reduce the length of the Detect and compensate for fluctuations in the bending behavior that occur in the material to be able to.
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.Electronic components can expediently be used here come who handle this control process so quickly that the deviations within of a length with practically no delay, i.e. continuously through a Changes in the relevant bending parameter can be compensated.
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.According to one embodiment, these control components contain a sensor in the control loop, which is representative of the current bend generated and the currently expended Bending force detected, converted into an electrical actual value signal and a comparison circuit feeds.
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.Here the invention takes advantage of the fact that the force to be expended is to bend the material by a certain bending angle, depends on the elastic properties of the length to be bent.
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.Accordingly, the invention provides, according to a further embodiment, that depending on the comparison with the target value, the compensation by a change of the bending angle ct takes place.
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.The in suitable electronic devices, for example the Comparison circuit, stored bending characteristics of the material that depend on one Timing of the bending angle predetermined by the feed speed ot, is therefore supplemented by correction values bC, which in the event of a deviation the measured force from the predetermined corresponding to the respective bending angle Force to change the bending angle. In practice this means that at very 'rigid' material an increase in the bending angle takes place to this material to "force" into the desired bending shape that with very "soft" material a corresponding Reduction of the bending angle should take place. Most materials are however, the springback characteristic is such that after the bending force has been removed no complete springback into the stretched shape takes place, so that at once "Overbending" that has taken place by reducing the bending angle accordingly > (It is not irrimer 100% guaranteed that the "overbending" compensates can be.
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.According to a further embodiment of the invention, it is therefore provided that the bending characteristics, i.e. the relationship between the bending angle and the bending force, contains those target values of the bending angle that the desired bending shape under Based on the most pliable, softest, the one with a bending characteristic to Achieve processing material, so that there is always an increase in the compensation of the bending angle takes place.
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.In other words, this means nothing other than that the programmed one Temporal sequence of the bending angle ck according to the stored, specified Values are based on a bending force that is required to achieve the softest, with due to the common bending characteristics, the material to be processed is precisely the one you want Bring bending shape. As all other materials or the remaining length ranges of a strand of material by definition then a greater rigidity will have this rigidity by increasing the bending angle accordingly balanced to achieve the desired bend shape. With this particular solution gives the stored bending characteristics, so to speak, a basic shape that then also with harder materials through an individual, section-dependent Increase in the bending angle is achieved.
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.The principle according to the invention is illustrated with reference to the accompanying drawing explained: The bending of a piece of wire 10 takes place in that this between two bending rollers 11 and 12 is pushed or pulled through, the arrow indicating the Indicates the direction of advance. The lower bending roller 11 is stationary, the upper bending roller 12 is mounted on a swivel arm around the axis of the lower Bending roller 11 is pivotable.
Befindet sich die obere Biegerolle 12 in der vertikalen Stellung des Biegearms, so findet keine Abbiegung statt, der Biegewinkel ci! ist also gleich null.The upper bending roller 12 is in the vertical position of the Bending arm, there is no bending, the bending angle ci! so is the same zero.
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.Depending on the desired strength of the bend, the bending arm is around one pivoted certain angle Ct, whereby a corresponding bending of the wire piece is generated by the same angle OQ with respect to the direction of insertion.
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.There is now a direct correlation between the bending angle DC and the bending force acting on the piece of wire 10, the relationship being proportional, but will not necessarily be linear. In general, it is true that a higher Bending angle OC corresponds to a higher bending force, i.e. the bending force that from the circumference of the upper bending roller 12 on the wire in the direction of the longitudinal axis of the Swivel arm is exercised.
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.This bending force depends not only on the bending angle and also on the material properties of the respective piece of wire 10 from: It is readily apparent that with very "Soft" wire material with a low springback force has a lower bending force and thus a smaller bending angle g would be sufficient to take into account the Springback of the material will ultimately achieve the desired bending shape. One Measurement of the bending force therefore provides information about the material properties of the angle section of the piece of wire 10 currently in the bending process For this purpose, a sensor 13 in the form of a piezo-electric transducer is on the swivel arm provided, the reaction force exerted by the piece of wire 10 on the upper bending roller 12 can measure path-free. This measurement, carried out at defined time intervals the reaction force of the wire piece 10 is from the piezo-electric transducer 13 in an electrical signal is converted and fed to a comparison circuit 14. In this comparison circuit 14 is the time course of the bending angle & over the entire length of the piece of wire 10 stored, which this must occupy so that the desired overall bending shape is achieved, it being assumed that the material of the piece of wire 10 is so soft that it is the lower limit of those Wire pieces 10 forms, which processed with this programmed bending characteristic should be. It follows that the bending angle 4 is usually a certain Difference ßd is too small for the pieces of wire actually to be processed 10 to ensure a sufficient turn. This would for example do this lead that when the piece of wire 10 is closed in a certain shape If the two ends should touch, this is not the case with this bending characteristic what is achieved is that the two ends run apart.
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.The inventive scheme avoids this in that when Passage of a "harder" piece of wire 10 of the piezo-electric transducer 13 a higher reaction force on the upper bending roller 12 registered, than the one stored in the comparison circuit 14 for this section of the hill Corresponds to the bending force value. This difference between the two force values is used in the comparison circuit or in a corresponding downstream evaluation circuit in a corresponding one Correction value & of the bending angle implemented with which the (not shown) Drive device of the swivel arm 15 is controlled to a corresponding magnification of the bending angle DC to effect. In this way the elastic properties the wire pieces among each other as well as the length ranges within a wire piece 10 automatically taken into account when setting the bending angle Cts, so that the desired bending shape is achieved automatically.
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.To initiate series production, it is sufficient if the desired The bending characteristic is programmed and the corresponding correction characteristic, thus the assignment between the differences in the measured force. and the reaction force on the one hand and the resulting differences CXL in the bending angle empirically or is determined by calculation.
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.Are these characteristic for certain materials and certain bending shapes Once values have been recorded and stored, the device according to the invention a fully automatic production of the parts concerned can be achieved, the highest Precision requirements are sufficient.
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Claims (6)
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