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Die
Erfindung betrifft eine Biegevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Biegevorrichtung,
wie bekannt aus der JP-A-04-197528
und JP-A-09-103825.
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Eine
bekannte Biegevorrichtung, wie sie in der nicht geprüften japanischen
Patent-Offenlegungsschrift
Nr. 1-154824 offenbart ist, führt
ein langgestrecktes Werkstück
in dessen axialer Richtung zu und umfaßt eine Positionierschablone
mit einer darin eingeformten Spielöffnung zum Durchlassen des langgestreckten
Werkstückes,
die an einem Vorrichtungsgehäuse
fixiert ist, und eine Biegeschablone, die an einer Stelle angeordnet
ist, der das Werkstück von
der Positionierschablone her zugeführt wird. Bei dieser Biegevorrichtung
ist die Biegeschablone so unterstützt, daß sie sich linear sowohl zur
vertikalen als auch zur horizontalen Richtung orthogonal zur Längsrichtung
des langgestreckten Werkstückes
bewegt, und das Werkstück
wird in die gewünschte Form
durch Bewegen in einer zur Längsrichtung
des Werkstückes
orthogonalen Ebene gebogen.
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Eine
derartige herkömmliche
Biegevorrichtung erfordert jedoch einen Vertikalbewegungs-Mechanismus, der
ein Paar Führungsschienen
zum Unterstützen
der Biegeschablone gleitbar bezüglich
der vertikalen Richtung unterstützt,
sowie einen Horizontalbewegungs-Mechanismus,
der mit einem Paar Führungsschienen
zum Unterstützen
des Vertikalbewegungs-Mechanismus gleitbar bezüglich der horizontalen Richtung
versehen ist. Folglich ist der Aufbau der Biegevorrichtung komplex
und die Vorrichtung insgesamt groß.
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Abriß der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Biegevorrichtung
und ein Steuerverfahren dafür
zu schaffen, die einfach aufgebaut sind und das Werkstück durch
Bewegen einer Biegeschablone mit einer darin eingeformten Spielöffnung zum
Durchlassen eines langgestreckten Werkstückes biegen können.
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Zur
Lösung
dieser und anderer Aufgaben sieht die Erfindung eine Biegevorrichtung
umfassend die Merkmale des Anspruchs 1 vor.
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Da
gemäß einer
derartigen Gestaltung die Biegeschablone sich auf und längs der
sphärischen Oberfläche bewegt,
wird das von der Positioniervorrichtung der Biegeschablone zugeführte Werkstück mit geänderter
Zuführrichtung
zugeführt,
worauf das Biegen durchgeführt
wird. Im Ergebnis besteht keine Notwendigkeit, einen Vertikalbewegungs-Mechanismus
mit einem Paar Führungsschienen
zum Unterstützen
der Biegeschablone gleitbar bezüglich
der Vertikalrichtung und einen Horizontalbewegungs-Mechanismus mit
einem Paar Führungsschienen
zum Unterstützen
des Vertikalbewegungs-Mechanismus gleitbar bezüglich der Horizontalrichtung
vorzusehen. Dementsprechend ist ein einfacher Aufbau der Biegevorrichtung
ermöglicht
und eine kompakte Biegevorrichtung realisiert.
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Es
ist vorteilhaft, wenn ein Abschnitt des Drehgliedes als sphärische Schale
ausgebildet und gleitbar zwischen einem Paar sphärischer konvexer und konkaver
Bauteile gehalten ist, die beide an dem Vorrichtungsgehäuse fixiert
sind, wobei die Positionierschablone an dem konvexen sphärischen
Bauteil angebracht ist.
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Es
ist ferner vorteilhaft, wenn das Drehglied mittels mindestens dreier
Linearantriebe gedreht wird. Dabei können Drehmechanismen unter
Verwendung von Servomotoren oder hydraulischen Zylindern als Linear-Antriebe
eingesetzt werden.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn ein Abschnitt der sphärischen konvexen und konkaven
Teile weggeschnitten ist.
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Die
so aufgebaute Biegevorrichtung kann verhindern, daß das von
der Biegeschablone transportierte gebogene Werkstück mit dem
Drehglied und mit den sphärischen
konvexen und konkaven Bauteilen kollidiert.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung ist im folgenden beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht des wesentlichen Teils einer Biegevorrichtung
gemäß einer Ausführung der
Erfindung;
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2 eine
Frontansicht der Biegevorrichtung gemäß 1;
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3 einen
Teilschnitt nach der Linie 3-3 in 2;
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4 einen
Teilschnitt nach der Linie 4-4 in 2;
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5 eine
Seitenansicht, gesehen von dem Schnitt nach der Linie 5-5 in 2;
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6 ein
Blockdiagramm, welches den Funktionsaufbau der Biegevorrichtung
darstellt; und
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7 ein
Flußdiagramm,
welches ein Steuerverfahren der Biegevorrichtung nach der Erfindung darstellt.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Eine
Biegevorrichtung 25 gemäß 1 umfaßt hauptsächlich Linearantriebe 34, 36, 38,
ein Drehglied 24 und eine Biegeschablone 28. Ein
Ende jedes Linearantriebes 34, 36, 38 ist
an einem Rahmen 12 der Vorrichtung befestigt, während das
andere Ende jeweils mit dem Drehglied 24 verbunden ist.
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Unter
Bezugnahme auf die 2 und 3 sei der
Aufbau der Biegevorrichtung 25 entsprechend des Verfahrensablaufes
von Arbeitsschritten an einem Werkstück 1 erläutert. Das
Werkstück 1 ist ein
langgestrecktes Werkstück
und beispielsweise aus einer Titanlegierung hergestellt. Das Werkstück 1 ist
um eine nicht gezeigte Spule gewickelt. Wenn das Werkstück nach
dem Abwickeln von der Spule gerade gestreckt ist, läuft es durch
den Rollenspalt eines Rollenpaars 4, 6, das an
einem Antriebsmechanismus 2 angebracht ist, um in Axialrichtung
des Werkstückes 1 gefördert zu
werden.
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An
einer Stelle, der das Werkstück
zugeführt wird,
ist eine Positionierschablone 10 mit einer darin eingeformten
Spielöffnung
zum Führen
und Transportieren des Werkstückes 1 vorgesehen.
Die Positionierschablone 10 ist an einem sphärischen
konvexen Bauteil 14 angebracht. Das sphärische konvexe Bauteil 14 ist
an einem Ständer 12a fixiert,
der seinerseits an dem Rahmen 12 der Vorrichtung fixiert
ist. Das sphärische
konvexe Bauteil 14 hat eine darin eingeformte sphärische Oberfläche, die
in Zuführrichtung
des Werkstückes 1 konvex
ist. Das sphärische
konvexe Bauteil 14 ist so angeordnet, daß der Mittelpunkt "a" der sphärischen Oberfläche 16 auf
der Achse des Werkstücks 1 liegt,
welches durch die Positionierschablone 10 läuft.
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Wie
die 3 und 5 zeigen, ist ungefähr ein Viertel
des sphärischen
konvexen Bauteils 14 weggeschnitten, um einen Ausschnittbereich 18 zu schaffen.
Die Positionierschablone ist an diesem Ausschnittbereich angebracht.
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In
Zuführrichtung
des Werkstücks
gesehen vor dem sphärischen
konvexen Bauteil 14 ist ein sphärisches konkaves Bauteil 20 an
einem Ständer 12b gemäß 3 befestigt.
Der Ständer 12b ist
am Rahmen 12 der Vorrichtung fixiert. Auf einer Oberfläche des
sphärischen
konkaven Bauteils 20, die gegenüber der sphärischen Oberfläche 16 des
sphärischen
konvexen Bauteils 14 liegt, ist eine konvexe sphärische Oberfläche 22 geformt.
Die sphärische Oberfläche 22 ist
konzentrisch zur sphärischen
Oberfläche 16 und
hat mit dieser einen gemeinsamen Mittelpunkt "a",
wie aus 3 erkennbar ist. Etwa ein Viertel
des sphärischen
konkaven Bauteils 20 ist ebenfalls weggeschnitten, und
zwar gleich wie bei dem sphärischen
konvexen Bauteil 14.
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Zwischen
der konvexen sphärischen
Oberfläche 16 des
sphärischen
konvexen Bauteils 14 und der konkaven sphärischen
Oberfläche 22 des
sphärischen
konkaven Bauteils 20 ist ein gewölbter Abschnitt 26 gehalten,
der Teil eines Drehgliedes 24 bildet. Der gewölbte Abschnitt 26 ist
als sphärische Schale
einer bestimmten Stärke
geformt. Eine konvexe Oberfläche
des sphärischen
gewölbten
Abschnittes 26 ist konzentrisch mit der sphärischen Oberfläche 22,
während
eine konkave Oberfläche des
sphärischen
gewölbten
Abschnittes 26 konzentrisch mit der sphärischen Oberfläche 16 ist.
Demgemäß kann der
gewölbte
Abschnitt 26 zwischen der konkaven sphärischen Oberfläche 22 des
sphärischen
konkaven Bauteils 20 und der konvexen sphärischen
Oberfläche 16 des
sphärischen
konvexen Bauteils 14 gleiten.
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Die
Biegeschablone 28 ist an einem Ausschnittbereich 32 des
gewölbten
Abschnittes 26 befestigt. Die Biegeschablone 28 hat
eine darin eingeformte Spielöffnung 30 zum
Durchlassen des Werkstückes 1.
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Auf
dem Umfang eines mit der Achse des Werkstücks 1 konzentrischen
Kreises sind drei Linearantriebe 34, 36, 38 in
gleichen Winkelabständen parallel
zur Axialrichtung des Werkstückes 1 angeordnet.
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Die
drei Linearantriebe 34, 36, 38 sind ausfahrbar
und einziehbar. Sie können
beispielsweise Antriebsmechanismen mit hydraulischen Zylindern oder
Servomotoren sein.
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Ein
Ende jedes Linearantriebes 34, 36, 38 ist mit
dem Drehglied 24 über
ein Kugelgelenk 40, 42, 44 gekuppelt,
während
das andere Ende mit dem Rahmen 12 über ein Universalgelenk 46, 48, 50 gekuppelt
ist. Die Linearantriebe 34, 36, 38 werden
in einer Richtung etwa parallel zur Bewegungsrichtung des Werkstückes 1 ausgefahren
und eingezogen.
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Es
sei nun der Betrieb der Biegevorrichtung 25 des vorliegenden
Ausführungsbeispieles
beschrieben.
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Das
Rollenpaar 4, 6 des Antriebsmechanismus 2 wird
angetrieben und somit das Werkstück 1 vom
Antriebsmechanismus 2 in axialer Richtung des Werkstücks 1 gefördert. Als
Ergebnis passiert das Werkstück 1 die
Spielöffnung 8 der
Positionierschablone 10 und darauf die Spielöffnung 30 der
Biegeschablone 28.
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Um
das Werkstück 1 in
eine gewünschte
Gestalt zu biegen, werden die Linearantriebe 34, 36, 38 jeweils
getrennt zum Ausziehen oder Einfahren gesteuert, um das Drehglied 24 zu
drehen. Durch Drehung des Drehgliedes 24 wird die Biegeschablone 28 frei
längs der
sphärischen
Oberflächen 22 mit
dem gemeinsamen Mittelpunkt "a" bewegt. Während die Positionierschablone 10 am
Rahmen 12 fixiert ist, wird die Biegeschablone 28 längs der
sphärischen Oberflächen 16, 22 bewegt
und das Werkstück
wird der Biegeschablone 28 zugeführt, wobei die Zuführrichtung
geändert
wird.
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Da
die Biegeschablone 28 frei in jede Richtung längs der
sphärischen
Oberflächen 16, 22 bewegt
werden kann, ist es möglich,
das Werkstück 1 in eine
gewünschte
Gestalt zu biegen. Da ferner der Ausschnittbereich 32 des
gewölbten
Abschnittes 26, der Ausschnittbereich des sphärischen
konkaven Bauteils 20 und der Ausschnittbereich 18 des
sphärischen
konvexen Bauteils 14 in Axialrichtung des Werkstücks 1 gemäß den 4 und 5 gesehen vollständig einander überlappen,
kann eine Kollision mit dem gewölbten
Abschnitt 26, dem sphärischen konkaven
Bauteil 20 und dem sphärischen
konvexen Bauteil 14 vermieden werden, wenn das gebogene Werkstück 1 von
der Biegeschablone 28 wegtransportiert wird.
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Nachfolgend
wird ein Steuerverfahren für
die Biegevorrichtung gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
anhand der 6 und 7 beschrieben.
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6 ist
ein Blockdiagramm, welches den funktionellen Aufbau der Biegevorrichtung
nach der Erfindung darstellt. Gemäß 6 werden
Arten von Werkstücken 1 und
Biegeschablonen 28 usw. ausgewählt, um eine Werkstück-Dateneingabe 71 oder eine
FD-Eingabe 72 zu erzeugen. Darin bedeutet FD z.B. einen
externen Speicher, wie eine Floppy Disk. Die Werkstück-Dateneingabe 71 oder
die FD-Eingabe 72 werden in ein Steuerpaneel 73 eingegeben. Ein
Ausgang des Steuerpaneels 73 wird in eine Steuervorrichtung 74 eingegeben.
In einer mit der Steuervorrichtung 74 verbundenen CPU 75 wird
eine notwendige Rechnung durchgeführt, falls erforderlich, unter
Einsatz eines externen Speichers 75a, ROM 75b und/oder
RAM 75c. Das Ergebnis der Rechnung in der CPU 75 wird
erneut in die Steuervorrichtung 74 eingegeben. Der Ausgang
der Steuervorrichtung 74 wird zu einem Abwickler 76 und
nachfolgenden Arbeitsabschnitten als Befehlswert gegeben. Im einzelnen
wird das Werkstück 1 von
einer Spule mittels des Abwicklers 76 abgewickelt und dann
gerade gerichtet und mit vorbestimmter Geschwindigkeit mittels einer Spannvorrichtung 77 gestreckt,
um zu dem Antriebsmechanismus 2 gespeist zu werden. Das
von dem Antriebsmechanismus 2 mit vorbestimmter Geschwindigkeit
mittels einer Zuführvorrichtung 78 gespeiste
Werkstück
wird mittels einer Meßvorrichtung 79 (Kodierer)
gemessen und zu der Positionierschablone 10 transportiert.
Darauf werden die drei Linearantriebe, d.h. Linearantriebs-Mechanismen 80, 81 und 82,
ausgefahren und eingezogen, um das gewünschte Biegen zu bewerkstelligen.
Im letzten Schritt wird das gebogene Werkstück 1 in entsprechende
Produkteinheiten in der Werkstückschneidestation 83 aufgeschnitten.
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7 stellt
ein Steuerverfahren der Biegevorrichtung als Flußdiagramm dar.
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Zuerst
wird eine Werkstückauswahl
(S102) und dann eine Auswahl einer Biegevorrichtung getroffen (S104).
Die Ergebnisse dieser Auswahlvorgänge werden als Werkstück-Dateneingabe (S106) eingegeben,
um Werkstückdaten
(S108) zu erzeugen. Wenn die Werkstück-Dateneingabe unvollständig ist,
kehrt das Verfahren zur Werkstück-Dateneingabe
(S106) zurück,
bis eine korrekte Werkstück-Dateneingabe
gemacht ist. Wenn die Werkstück-Datenerzeugung komplett
ist, wird ein Startschalter geschaltet (S110) und ein Biegen durchgeführt (S112). Wenn
das Biegen abgeschlossen ist, wird das gebogene Werkstück in entsprechende
Produkteinheiten in der Werkstückschneidestation
(S114) aufgeschnitten und das Ver fahren endet (S116). Die Schritte
vom Biegen (S112) bis zum Werkstückschneiden
(S114) werden solange wiederholt, bis die Anzahl der eingegebenen
Biegevorgänge
aufgrund der Werkstückdateneingabe
vervollständigt
ist.
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Wie
oben beschrieben, hat die Biegevorrichtung gemäß der Erfindung einen einfachen
mechanischen Aufbau, welcher ermöglicht,
die Biegeschablone längs
der sphärischen
Oberfläche
zu bewegen und das Werkstück
frei in jeder beliebigen Richtung zu biegen.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschrieben Ausführung beschränkt, sondern
es sind Abwandlungen und Änderungen
im Rahmen des Schutzbereiches der Erfindung möglich, wie er durch die Ansprüche definiert
ist.
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Beispielsweise
sind bei der Erfindung drei Linearantriebe vorgesehen. Es können jedoch
auch vier oder mehr Linearantriebe vorhanden sein, welche ein Biegen
in weitere komplizierte Formen ermöglichen.
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Ferner
sind die Linearantriebe parallel zur Axialrichtung des Werkstückes ausgerichtet.
Sie müssen
jedoch nicht notwendig so angeordnet sein.