DE102006029637B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Biegen eines zylinderförmigen Werkstücks - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Biegen eines zylinderförmigen Werkstücks Download PDF

Info

Publication number
DE102006029637B4
DE102006029637B4 DE102006029637A DE102006029637A DE102006029637B4 DE 102006029637 B4 DE102006029637 B4 DE 102006029637B4 DE 102006029637 A DE102006029637 A DE 102006029637A DE 102006029637 A DE102006029637 A DE 102006029637A DE 102006029637 B4 DE102006029637 B4 DE 102006029637B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bending
workpiece
longitudinal axis
axis
distance
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102006029637A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102006029637A1 (de
Inventor
Dietmar Hellmann
Roger Knetsch
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.)
CE MAT GmbH
CE-MAT GmbH
Herbert Arnold & Co KG GmbH
Original Assignee
CE MAT GmbH
CE-MAT GmbH
Herbert Arnold & Co KG 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 CE MAT GmbH, CE-MAT GmbH, Herbert Arnold & Co KG GmbH filed Critical CE MAT GmbH
Priority to DE102006029637A priority Critical patent/DE102006029637B4/de
Publication of DE102006029637A1 publication Critical patent/DE102006029637A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102006029637B4 publication Critical patent/DE102006029637B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/02Bending or folding
    • B29C53/08Bending or folding of tubes or other profiled members
    • B29C53/083Bending or folding of tubes or other profiled members bending longitudinally, i.e. modifying the curvature of the tube axis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00Re-forming shaped glass
    • C03B23/04Re-forming tubes or rods
    • C03B23/06Re-forming tubes or rods by bending
    • C03B23/065Re-forming tubes or rods by bending in only one plane, e.g. for making circular neon tubes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Verfahren zum freien Biegen eines eine Längsachse (11) aufweisenden zylinderförmigen Werkstücks (2), indem das Werkstück (2) mit seinem einen, proximalen Ende (12) fixiert, und mit seinem anderen, distalen Ende (13) relativ zum proximalen Ende (12) in einer Biegeebene derart bewegt wird, dass in einem Verformungsbereich (14) des Werkstücks eine Biegung (1) mit einem Radius „R” um einen Mittelpunkt „M” erzeugt wird, wobei sich das distale Ende zur Erzeugung der Biegung (1) mit einem Biegungswinkel α auf einer kreisförmigen Bahn um eine quer zur Längsachse (11) verlaufenden Drehachse D bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass bei Biegewinkeln von weniger als 120 Grad die Drehachse D in Bezug auf den Mittelpunkt M versetzt ist, wobei D – in der Biegeebene betrachtet – etwa im Bereich der Mitte der gestreckten Verformungsbereichs-Länge (14) und – in Richtung des Mittelpunkts M gesehen – mit Abstand y von der Werkstück-Längsachse (11) verläuft, wobei der Abstand y eine...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum freien Biegen eines eine Längsachse aufweisenden, zylinderförmigen Werkstücks, indem das Werkstück mit seinem einen, proximalen Ende fixiert, und mit seinem anderen, distalen Ende relativ zum proximalen Ende in einer Biegeebene derart bewegt wird, dass in einem Verformungsbereich des Werkstücks eine Biegung mit einem Radius „R” um einen Mittelpunkt „M” erzeugt wird, wobei sich das distale Ende zur Erzeugung der Biegung mit einem Biegungswinkel α auf einer kreisförmigen Bahn um eine quer zur Längsachse verlaufenden Drehachse D bewegt.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum freien Biegen eines eine Längsachse aufweisenden, zylinderförmigen Werkstücks, mit einer Spanneinrichtung zur Aufnahme des Werkstücks mit seinem einen, proximalen Ende, mit einem Greifer zum Erfassen des Werkstücks im Bereich des anderen, distalen Endes, der mit einer Biegeeinrichtung verbunden ist, mittels welcher der Greifer in einer Biegeebene um eine quer zur Längsachse verlaufende Drehachse D drehbar ist, so dass in einem Verformungsbereich des Werkstücks eine Biegung mit einem Radius „R” um einen Mittelpunkt „M” erzeugt wird.
  • In der DE 199 608 19 A1 werden Verfahren und Vorrichtungen zum mechanischen Umformen zylinderförmiger Werkstücke aus Metall oder aus anderen duktilen Werkstoffen beschrieben, indem die Werkstücke nur an ihren Enden in beweglichen Einspannwerkzeugen fixiert sind und allein durch die Bewegung der Einspannwerkzeuge in eine vorgegebene Endgestalt gebracht werden. Das Verfahren wird dort als „endgesteuertes Umformen” bezeichnet. Die Einspannwerkzeuge werden dabei auf Basis theoretischer Modelle kinematisch (durch Vorgabe ihrer Bewegung) oder statisch (durch Vorgabe der Kräfte und Momente) gesteuert. Diese Art der Erzeugung der vorgegebenen Endgestalt durch „endgesteuertes Umformen” erfordert eine hohe Variabilität in der Positionierung der Einspannwerkzeuge. So sind bei einer dreidimensionalen Umformung mindestens sechs Bewegungsfreiheitsgrade (Drehung und/oder Verschiebung) erforderlich, und bei einer Umformung in der Ebene (eine Biegung um eine feste Raumachse, gegebenenfalls verbunden mit Streckung und Scherung in der dazu senkrechten Ebene) mindestens drei Freiheitsgrade. Diese hohen Anforderungen an die Positionierbarkeit und Beweglichkeit der Einspannwerkzeuge sind typischerweise nur von frei programmierbaren Bearbeitungsmaschinen – also Industrierobotern – erfüllbar. Diese Maschinen sind in der Regel sehr teuer und aufwändig in Bedienung und Wartung.
  • Eine besondere Problematik ergibt sich beim Biegen eines Werkstücks aus einem thermoplastisch verformbaren Material unter bereichsweiser Einwirkung von Wärme. Im Einwirkungsbereich der Wärme stellen sich infolge der geringeren Viskosität des Materials leicht undefinierte Verformungen ein. Es hat sich gezeigt, dass hier auch bei hohem konstruktiven Aufwand durch Einsatz von Industrierobotern eine ausreichende Maßhaltigkeit der gebogenen Werkstücke nur schwierig zu erreichen ist.
  • Daher werden derartige Werkstücke häufig um einen Formkörper gebogen, der die Endkontur des Werkstücks nach dem Biegen vorgibt. Bei der maschinellen Bearbeitung wird dabei mittels einer Zuführeinrichtung das zu verformende Werkstück einem Biegekopf einer Biegemaschine zugeführt. Dabei wird das Werkstück an seinem proximalen Ende eingespannt und mit dem distalen Ende mittels des Biegekopfes um den Formkörper gebogen.
  • Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE-PS 851 401 bekannt. Darin wird zum Biegen von Quarzglasrohren vorgeschlagen, das Rohr kontinuierlich einer ringförmigen Erwärmungszone zuzuführen, darin zu erweichen und im erweichten Zustand in einem Bogen über eine rotierbare Scheibe zu führen.
  • Der Einsatz eines Formkörpers gewährleistet zwar eine Biegung des Werkstücks mit exaktem Radius, jedoch besteht bei derartigen Verfahren allgemein die Gefahr, dass das noch weiche Material im Kontakt mit dem Formkörper oberflächlich beschädigt oder das Querschnittsprofil durch den Druck der Auflage unerwünscht verformt wird. Derartige Defekte führen bei Werkstücken aus sprödem Werkstoff leicht zu Brüchen und wirken sich auch bei besonderen Anwendungen des Werkstücks, wie etwa beim Einsatz als Lichtwellenleiter, ungünstig aus.
  • Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird in der DE 24 43 556 C3 ein Verfahren zur Herstellung einer Spirale aus einem Glasstrang durch werkzeugfreie, bogenförmige Biegung vorgeschlagen. Hierbei wird das proximale Ende des Glasstrangs fest eingespannt und das distale Ende mittels Greifer erfasst, der über einen Hebel mit einer rotierbaren Welle verbunden ist. Die Drehachse der Welle liegt in der Mittelachse der zu formenden Spirale. Der Glasstrang wird kontinuierlich durch eine Heizzone geführt, darin bereichsweise erweicht, und dabei gleichzeitig der Greifer mitsamt dem distalen Ende des Glasstrangs um die Welle rotiert, so dass dem Strang unter allmählicher Ausbildung der Spirale im jeweils erweichten Bereich eine Biegung aufgeprägt wird.
  • Der mittlere Biegeradius entspricht der Länge des Hebels. Sehr hohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit genügen die nach diesem Verfahren gebogenen Werkstücke jedoch nicht.
  • Aus der DE 43 10 773 C2 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum freien plastischen Biegen eines Werkstücks bekannt, das an beiden Enden mittels Werkzeugen eingespannt ist. Die Werkzeuge können mindestens drei Bewegungen ausführen, nämlich eine Drehung, eine Verschiebung und eine weitere Drehung, und sie sind hierfür jeweils mit einem computergesteuerten Antrieb versehen. Außerdem kann zur lokalen Erwärmung des Werkstücks eine bewegbare Heizeinrichtung vorgesehen sein. Bei dieser Vorrichtung, die zur Erzeugung beliebiger Biegungen geeignet ist, handelt sich um eine frei programmierbare Bearbeitungsmaschine – also um einen Industrieroboter.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, Werkstücken aus plastisch verformbarem, insbesondere aus thermoplastisch verformbarem Material kostengünstig eine vorgegebene Biegung mit hoher Maßhaltigkeit aufzuprägen.
  • Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereit zu stellen, die es ermöglicht, Werkstücken aus plastisch verformbarem, insbesondere aus thermoplastisch verformbarem Material kostengünstig eine vorgegebene Biegung mit hoher Maßhaltigkeit aufzuprägen.
  • Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei Biegewinkeln von weniger als 120 Grad die Drehachse D in Bezug auf den Mittelpunkt M versetzt ist, wobei D – in der Biegeebene betrachtet – etwa im Bereich der Mitte der gestreckten Verformungsbereichs-Länge und – in Richtung des Mittelpunkts M gesehen – mit Abstand y von der Werkstück-Längsachse verläuft, wobei der Abstand y eine Teillänge von R ausmacht.
  • Bei dem Werkstück handelt es sich um langgestrecktes Halbzeug aus duktilem Werkstoff. Der Verformungsbereich entspricht derjenigen Länge, über die eine plastische Verformung durch die Biegung vorgesehen ist. Bei thermoplastisch verformbarem Werkstoff kann die Länge des Verformungsbereichs durch die Länge des erhitzen und erweichten Bereichs eingestellt werden.
  • Das Werkstück erfährt eine Biegung in seiner Längsachse. Hierzu führt das distale Ende eine Bewegung aus, die einer Drehbewegung um eine quer zur Längsachse verlaufenden Drehachse D entspricht. In der Praxis kann die Drehachse D als reales konstruktives Merkmal einer Vorrichtung ausgebildet sein oder es wird lediglich deren Lage theoretisch ermittelt (fiktive Drehachse). Besagte Bewegung wird entweder erzeugt, indem ein an am Werkstück angreifendes Greifelement von einer Anfangsposition durch Drehung um eine reale Drehachse in eine Endposition gebracht wird, oder indem ein am Werkstück angreifendes Greifelement von seiner Anfangsposition durch Drehung um eine fiktive Drehachse entweder rechnergesteuert oder durch Anfahren gegen mechanische Anschläge in die gleiche Endposition verbracht wird, wie sie sich auch durch Drehung um eine entsprechende reale Drehachse ergeben würde. Die rechnergesteuerte Verfahrensweise bietet sich für Industrieroboter mit frei positionierbarem Greifelement an, wobei die Koordinaten für die Endposition des Greifelements auf Basis einer Drehung um eine gemäß der Erfindung verlaufende, fiktive Drehachse ermittelt werden können. Die Drehachse verläuft quer zur Längsachse des Werkstücks, im einfachsten Fall senkrecht dazu.
  • Im Gegensatz zum bekannten Verfahren liegt die Drehachse beim erfindungsgemäßen Verfahren jedoch nicht im Mittelpunkt der Biegung, sondern versetzt dazu. In der Biegeebene betrachtet, liegt die Drehachse – im Idealfall – exakt in der Mitte der Länge des Verformungsbereichs vor der Biegung. Abweichungen in dieser Koordinate vom Idealfall um 10% der Verformungsbereichs-Länge wirken sich auf die Maßhaltigkeit der Biegung wenig aus und sind in der Praxis beim freien Biegen akzeptabel.
  • Die andere Lage-Koordinate der Drehachse in der Biegeebene ergibt sich aus einem Abstand y von der Werkstück-Längsachse bei gestreckter Länge, und zwar in Richtung des Biege-Mittelpunktes M gesehen. Dieser Abstand entspricht bei dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik dem gesamten Biegeradius R, wohingegen y gemäß der Erfindung nur einer Teillänge von R entspricht. Der Abstand y beträgt in der Regel weniger als 40% der Länge von R.
  • Es hat sich gezeigt, dass bei einer Biegung, die einer Drehbewegung des Greifelements um eine quer zur Längsachse verlaufende und gegenüber dem Biegemittelpunkt wie oben beschrieben versetzte Drehachse D, optimale Ergebnisse in Bezug auf die Maßhaltigkeit der Biegung des Werkstücks erreicht werden. Auf diese Art und Weise kann das Werkstück mit einer präzisen Biegung oder mit mehreren präzisen Biegungen versehen werden. Das umzuformende zylinderförmige Werkstück liegt dabei als Rohr oder Vollstab vor und kann ein beliebiges radiales Querschnittsprofil aufweisen, wie zum Beispiel rund, oval oder polygonal, insbesondere rechteckig oder sechseckig. Bei einem rohrförmigen Werkstück gilt dies sowohl für den Querschnitt der Innenbohrung als auch für den Querschnitt des Außenmantels.
  • Vorzugsweise wird der Abstand y in Abhängigkeit vom Biegeradius R und vom Biegungswinkel α ermittelt. Im Idealfall ergibt sich die entsprechende Koordinate der Drehachse aufgrund folgender Gleichung:
    Figure 00070001
  • Anhand der Gleichung (1) kann für die Drehachse der ideale Abstand y von der Längsachse des Werkstücks ermittelt werden. Abweichungen von diesem Idealwert um +/–50% sind akzeptabel.
  • Vorzugsweise wird ein Werkstück eingesetzt, dessen Anfangslänge vor dem Biegen einer Soll-Länge für den bestimmungsgemäßen Einsatz entspricht.
  • Dadurch, dass die anfängliche Länge des Werkstücks auch seiner Endlänge entspricht, wird ein Kürzen nach Fertigstellung der Biegung vermieden. Dies ist aufgrund der dann vorhandenen Biegung/Biegungen sehr aufwändig und kann zu Beschädigungen des Werkstücks bis um Totalverlust führen.
  • Es hat sich als günstig erwiesen, wenn das Werkstück mehreren aufeinanderfolgenden Biegevorgängen unterzogen wird. Dabei bleibt das Werkstück vorzugsweise während der aufeinanderfolgenden Biegevorgänge mit seinem proximalen Ende eingespannt.
  • Dadurch, dass das proximale Ende eingespannt bleibt, ergibt sich für jeden Biegevorgang derselbe Bezugspunkt bezüglich des proximalen Endes, also ein definierter Anfangspunkt.
  • Es hat sich eine Ausführungsform der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, bei der für die Durchführung aufeinanderfolgender Biegevorgänge an einer Vielzahl von Werkstücken eine Karussel-Biegemaschine mit mehreren Biegestationen eingesetzt wird, wobei die Biegevorgänge an mehreren Werkstücken simultan ausgeführt werden.
  • An den Biegestationen der Karussel-Biegemaschine können unterschiedliche Biegevorgänge gemäß der Erfindung ausgeführt werden. Diese können simultan ablaufen, so dass sich eine besonders hohe Produktivität ergibt.
  • Weiterhin umfasst die Karussel-Biegemaschine vorzugsweise eine Reservestation.
  • Die Reservestation ist beispielsweise bei Wartungsarbeiten an einer anderen Station, für hinzukommende Biegevorgänge oder für Justiervorgänge einsetzbar. Aufwändige Nachrüstungen der Karussel-Biegemaschine werden so vermeiden.
  • Es hat sich besonders bewährt, wenn das Werkstück um seine Längsachse rotiert wird.
  • Die Rotationsmöglichkeit eröffnet einen zusätzlichen Freiheitsgrad für die Erzeugung einer Biegung außerhalb der Biegeebene und damit die Erzeugung einer dreidimensionalen Biegeform. Das proximale Ende des Werkstücks wird dabei zum Beispiel in einem drehbaren Spannfutter eingespannt.
  • Vorzugsweise wird ein Werkstück aus einem thermoplastisch verformbaren Material eingesetzt.
  • Bei dem Werkstück handelt es sich um langgestrecktes Halbzeug aus duktilem Werkstoff, vorzugsweise aus thermoplastisch verformbarem Werkstoff, wie Kunststoff oder Glas.
  • Hinsichtlich der Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Ausbildung von Biegewinkeln von weniger als 120 Grad die Drehachse D so einstellbar ist, dass sie – in der Biegeebene betrachtet – etwa im Bereich der Mitte der gestreckten Verformungsbereichs-Länge und – in Richtung des Mittelpunkts M gesehen – mit Abstand y von der Werkstück-Längsachse verläuft, wobei der Abstand y eine Teillänge von R ausmacht.
  • Der Verformungsbereich entspricht derjenigen Länge des Werkstücks, über die eine plastische Verformung durch die Biegung vorgesehen ist. Bei thermoplastisch verformbarem Werkstoff kann die Länge des Verformungsbereichs durch die Länge des erhitzen und erweichten Bereichs eingestellt werden.
  • Das Werkstück erfährt eine Biegung um seine Längsachse. Hierzu ist der Greifer um eine quer zur Längsachse verlaufende Drehachse D drehbar, wobei die Drehachse D so einstellbar ist, dass sie versetzt zum Mittelpunkt M – wie oben angegeben – verläuft. Das distale Ende des Werkstück führt daher eine Bewegung aus, die einer Drehbewegung um eine quer zur Längsachse verlaufenden Drehachse D entspricht. Diese Bewegung wird erzeugt, indem das am Werkstück angreifende Greifelement von einer Anfangsposition durch Drehung um eine Drehachse in eine Endposition gebracht wird
  • Im Gegensatz zum bekannten Verfahren liegt die Drehachse bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung jedoch nicht im Mittelpunkt der Biegung, sondern versetzt dazu. In der Biegeebene betrachtet, liegt die Drehachse – im Idealfall – exakt in der Mitte der Länge des Verformungsbereichs vor der Biegung. Abweichungen in dieser Koordinate vom Idealfall um 10% der Verformungsbereichs-Länge wirken sich auf die Maßhaltigkeit der Biegung wenig aus und sind in der Praxis beim freien Biegen akzeptabel.
  • Die andere Lage-Koordinate der Drehachse in der Biegeebene ergibt sich aus einem Abstand y von der Werkstück-Längsachse bei gestreckter Länge, und zwar in Richtung des Biege-Mittelpunktes M gesehen. Diese Abstand entspricht bei dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik dem gesamten Biegeradius R, wohingegen y gemäß der Erfindung nur einer Teillänge von R entspricht. Der Abstand y beträgt in der Regel weniger als 40% der Länge von R.
  • Es hat sich gezeigt, dass bei einer Biegung, die einer Drehbewegung des Greifelements um eine quer zur Längsachse verlaufende und gegenüber dem Quarzglasstab 2 wird mit seinem vorderen, Einspannendes 12 in einem Biegemittelpunkt wie oben beschrieben versetzte Drehachse D, optimale Ergebnisse in Bezug auf die Maßhaltigkeit der Biegung des Werkstücks erreicht werden. Auf diese Art und Weise kann das Werkstück mit einer präzisen Biegung oder mit mehreren präzisen Biegungen versehen werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Soweit in den Unteransprüchen angegebene Ausgestaltungen der Vorrichtung den in Unteransprüchen zum erfindungsgemäßen Verfahren genannten Verfahrensweisen nachgebildet sind, wird zur ergänzenden Erläuterung auf die obigen Ausführungen zu den entsprechenden Verfahrensansprüchen verwiesen. Die in den übrigen Unteransprüchen genannten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachfolgend näher erläutert.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind der Greifer und die Biegeeinrichtung in Richtung senkrecht zur Werkstück-Längsachse, vorzugsweise auch in Richtung der Längsachse, gegeneinander verschiebbar ausgebildet.
  • Die Verschiebbarkeit von Greifer und die Biegeeinrichtung gegeneinander erleichtert die Einstellung der Lage der Drehachse für die Erzeugung der Biegung auf die vorgegebenen Koordinaten.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Patentzeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt im Einzelnen:
  • 1: eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer dreidimensionalen schematischen Darstellung, und
  • 2: ein Schaubild zur Ermittlung der Position der Drehachse bei der Biegung eines Quarzglasstabs.
  • Die Vorrichtung gemäß 1 wird zur Erzeugung von Biegungen 1 in einem Quarzglasstab 2 mit einer Länge von 30 cm und einem Durchmesser von 8 mm eingesetzt. Die Biegungen 1 sind in 1 nur schematisch dargestellt. Der Quarzglasstab 2 wird mit seinem vorderen, Einspannendes 12 in einem rotierbaren Spannfutter 3 um seine Längsachse 11 rotierbar gehalten. Die Vorrichtung umfasst weiterhin einen Schlitten 4 zur horizontalen Positionierung der kompletten Biegeeinheit auf, die einen Greifer 5, eine Biegeeinrichtung 6 für die Positionierung und Bewegung des Greifers 5 und eine Heizeinrichtung 7 aus einem Paar sich gegenüberliegender Knallgasbrenner umfasst.
  • Die Biegeeinrichtung 6 besteht aus mehreren einstellbaren Schlitten zur horizontalen und vertikalen Positionierung des Greifers 5 und zur Einstellung seiner Drehachse 9. Mit dem vertikalen Schlitten 16 wird der Abstand „y” (siehe 2) zur horizontalen Ebene durch die Quarzglasstab-Längsachse 11 und damit die erste Koordinate der Drehachse 9 des Greifers 5 in der Biegeebene (siehe 2) eingestellt. Mit dem Schlitten 17 wird der Greifer 5 in Richtung der Längsachse 11 des Quarzglasstabs 2 verschoben, und damit die zweite Koordinate der Drehachse 9 etwa in der Mitte des Verformungsbereichs 14 (siehe zur Verdeutlichung auch 2) eingestellt. Mit dem Schlitten 18 ist der Greifer 5 unabhängig von seiner Drehachse 9 in vertikaler Richtung verschiebbar, so dass er auf der Höhe des Quarzglasstabs 2 positioniert und den Quarzglasstab 2 im Bereich seines hinteren, frei beweglichen Endes 13 ergreifen kann. Die Biegeeinrichtung 6 ist um die Drehachse 9 drehbar, wie vom Richtungspfeil 10 angedeutet, wobei die Drehbewegung mittels eines Drehantriebs 15 erfolgt.
  • Zur mechanischen Unterstützung des Quarzglasstabes 2 ist zwischen dem Spannfutter 3 und der Heizeinrichtung 7 ein zusätzlicher Unterstützungsgreifer 19 vorgesehen. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren anhand der 1 und 2 näher beschrieben. Sofern in 2 dieselben Bezugsziffern wie in 1 verwendet sind, so sind damit baugleiche oder äquivalente Bauteile und Bestandteile bezeichnet, wie sie oben anhand der Beschreibung der Vorrichtung näher erläutert sind.
  • Der Quarzglasstab 2 soll eine Biegung mit einem Biegewinkel α von 90 Grad nach oben erhalten, wie dies in 2 schematisch dargestellt ist. Der um den Mittelpunkt M gebogene Quarzglasstab ist in durchgezogenen Linien eingezeichnet, der noch nicht gebogene Stab ist durch punktierte Linien angedeutet. Zunächst wird die Lage der Drehachse 9 (= „D”) rechnerisch anhand der oben genannten Gleichungen (1) bis (3) ermittelt. Dadurch ergibt sich für den Abstand y der Drehachse 9 von der Längsachse 11 von etwa 21 mm. Die Koordinate für die Drehachse 9 in Richtung der Längsachse 11 liegt etwa in der Mitte des Verformungsbereichs 14. Der Hilfsradius „r” ist in 2 eingezeichnet und hat eine Länge von etwa 81 mm. Der Wert für „a” ergibt sich als Abstand zwischen dem Endpunkt des Verformungsbereichs 14 in der gestreckten Form zum Endpunkt in der gebogenen Form und beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 115 mm.
  • Der Quarzglasstab 2 wird mit seinem einen Ende 12 fest in die Spanneinrichtung 3 eingespannt und mittels der Knallgasbrenner 7 über eine Länge von etwa 16 cm erhitzt, so das sich das Quarzglas über der Länge des Verformungsbereichs 14 soweit erweicht, dass eine plastische Verformung möglich ist. Die Biegeeinrichtung 6 mitsamt des Greifers 5 wird mittels Schlitten 17 in der Mitte des Verformungsbereichs 14 und mittels Schlitten 16 in einer Höhe positioniert, die der Position der vorab ermittelten y-Koordinate der Drehachse 9 entspricht, also etwa 21 mm oberhalb der Längsachse 11. Der Greifer 5 wird mittels Schlitten 18 entsprechend diesem Abstand von etwa 21 mm wieder nach unten verschoben, so dass der er den Quarzglasstab 2 in Höhe der Längsachse 11 angreifen kann. Daraufhin wird der an der Biegeeinrichtung 6 wieder fest fixierte Greifer 5 um die Drehachse 9 der Biegeeinrichtung 6 um 90 Grad gedreht.
  • Es wird eine sehr präzise 90-Grad-Biegung mit dem Radius R erhalten.

Claims (19)

  1. Verfahren zum freien Biegen eines eine Längsachse (11) aufweisenden zylinderförmigen Werkstücks (2), indem das Werkstück (2) mit seinem einen, proximalen Ende (12) fixiert, und mit seinem anderen, distalen Ende (13) relativ zum proximalen Ende (12) in einer Biegeebene derart bewegt wird, dass in einem Verformungsbereich (14) des Werkstücks eine Biegung (1) mit einem Radius „R” um einen Mittelpunkt „M” erzeugt wird, wobei sich das distale Ende zur Erzeugung der Biegung (1) mit einem Biegungswinkel α auf einer kreisförmigen Bahn um eine quer zur Längsachse (11) verlaufenden Drehachse D bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass bei Biegewinkeln von weniger als 120 Grad die Drehachse D in Bezug auf den Mittelpunkt M versetzt ist, wobei D – in der Biegeebene betrachtet – etwa im Bereich der Mitte der gestreckten Verformungsbereichs-Länge (14) und – in Richtung des Mittelpunkts M gesehen – mit Abstand y von der Werkstück-Längsachse (11) verläuft, wobei der Abstand y eine Teillänge von R ausmacht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand y in Abhängigkeit vom Biegeradius R und vom Biegungswinkel α ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand y aufgrund folgender Gleichung ermittelt wird:
    Figure 00130001
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkstück (2) eingesetzt wird, dessen Anfangslänge vor dem Biegen einer Soll-Länge für den bestimmungsgemäßen Einsatz entspricht.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (2) mehreren aufeinanderfolgenden Biegevorgängen unterzogen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (2) während der aufeinanderfolgenden Biegevorgänge mit seinem proximalen Ende (12) eingespannt bleibt.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Durchführung aufeinanderfolgender Biegevorgänge an einer Vielzahl von Werkstücken eine Karussel-Biegemaschine mit mehreren Biegestationen eingesetzt wird, wobei die Biegevorgänge an mehreren Werkstücken simultan ausgeführt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Karussel-Biegemaschine eine Reservestation umfasst.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (2) um seine Längsachse (11) rotiert wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am distalen Ende des Werkstücks ein Greifelement außerhalb der Werkstück-Längsachse angreift.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkstück aus einem thermoplastisch verformbaren Material eingesetzt wird.
  12. Vorrichtung zum freien Biegen eines eine Längsachse (11) aufweisenden, zylinderförmigen Werkstücks (2), mit einer Spanneinrichtung (3) zur Aufnahme des Werkstücks (2) mit seinem einen, proximalen Ende (12), mit einem Greifer (5) zum Erfassen des Werkstücks (2) im Bereich des anderen, distalen Endes (13), der mit einer Biegeeinrichtung (6) verbunden ist, mittels welcher der Greifer (5) in einer Biegeebene um eine quer zur Längsachse (11) verlaufende Drehachse D drehbar ist, so dass in einem Verformungsbereich (14) des Werkstücks (2) eine Biegung (1) mit einem Radius „R” um einen Mittelpunkt „M” erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung von Biegewinkeln von weniger als 120 Grad die Drehachse D so einstellbar ist, dass sie – in der Biegeebene betrachtet – etwa im Bereich der Mitte der gestreckten Verformungsbereichs-Länge (14) und – in Richtung des Mittelpunkts M gesehen – mit Abstand y von der Werkstück-Längsachse (11) verläuft, wobei der Abstand y eine Teillänge von R ausmacht.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand y in Abhängigkeit vom Biegeradius R und vom Biegungswinkel α einstellbar ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand y aufgrund folgender Gleichung eingestellt ist:
    Figure 00150001
  15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (5) und die Biegeeinrichtung (6) in Richtung senkrecht zur Werkstück-Längsachse (11) gegeneinander verschiebbar sind.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (5) und die Biegeeinrichtung (6) auch in Richtung der Längsachse (11) gegeneinander verschiebbar sind.
  17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (3) als um die Werkstück-Längsachse (11) rotierbares Spannfutter ausgebildet ist.
  18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Karussel-Biegemaschine mit mehreren Biegestationen ausgebildet ist, wobei Biegevorgänge an mehreren Werkstücken simultan ausführbar sind.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Karussel-Biegemaschine eine Reservestation umfasst.
DE102006029637A 2006-02-19 2006-06-28 Verfahren und Vorrichtung zum Biegen eines zylinderförmigen Werkstücks Expired - Fee Related DE102006029637B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006029637A DE102006029637B4 (de) 2006-02-19 2006-06-28 Verfahren und Vorrichtung zum Biegen eines zylinderförmigen Werkstücks

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006007908 2006-02-19
DE102006007908.6 2006-02-19
DE102006029637A DE102006029637B4 (de) 2006-02-19 2006-06-28 Verfahren und Vorrichtung zum Biegen eines zylinderförmigen Werkstücks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006029637A1 DE102006029637A1 (de) 2007-09-06
DE102006029637B4 true DE102006029637B4 (de) 2010-02-11

Family

ID=38329361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006029637A Expired - Fee Related DE102006029637B4 (de) 2006-02-19 2006-06-28 Verfahren und Vorrichtung zum Biegen eines zylinderförmigen Werkstücks

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006029637B4 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT516371B1 (de) * 2014-12-02 2016-05-15 Stonawski Rudolf Einrichtung zum Biegen eines Profil-Werkstücks
CN113172868A (zh) * 2021-05-13 2021-07-27 深圳市辉鹏达科技有限公司 一种塑胶加工用的可双面折弯的折弯装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE851401C (de) * 1946-09-12 1952-10-06 Belmag Quarzbrenner A G Biegen von Glasrohren, insbesondere solchen aus Quarzglas
DE2443556C3 (de) * 1974-09-11 1982-05-06 Corning Ltd., Sunderland, Durham Vorrichtung zum Biegen von Glas
DE19960819A1 (de) * 1999-12-16 2001-06-28 Horst Lippmann Maschinensteuerung und Maschine zum endgesteuerten Umformen
DE4310773C2 (de) * 1993-04-02 2002-10-17 Martin Reigl Vorrichtung zum freien plastischen Biegen eines Werkstücks

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE851401C (de) * 1946-09-12 1952-10-06 Belmag Quarzbrenner A G Biegen von Glasrohren, insbesondere solchen aus Quarzglas
DE2443556C3 (de) * 1974-09-11 1982-05-06 Corning Ltd., Sunderland, Durham Vorrichtung zum Biegen von Glas
DE4310773C2 (de) * 1993-04-02 2002-10-17 Martin Reigl Vorrichtung zum freien plastischen Biegen eines Werkstücks
DE19960819A1 (de) * 1999-12-16 2001-06-28 Horst Lippmann Maschinensteuerung und Maschine zum endgesteuerten Umformen

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006029637A1 (de) 2007-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013214161B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schraubenfedern durch Federwinden
EP2289643B1 (de) Vorrichtung zum Biegen länglicher Werkstücke
EP2830789A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur inkrementellen biegeumformung von profilrohren, insbesondere von profilrohren mit über die längsachse variierenden querschnitten
EP3645188B1 (de) Verfahren zur herstellung eines biegeteils und biegemaschine zur durchführung des verfahrens
DE8309569U1 (de) Maschine zum biegen von strangmaterial
EP2218534A1 (de) Vorrichtung zum Bearbeiten von Sägezähnen eines Sägeblattes
EP3664945B1 (de) Biegemaschine zum biegen von stab- oder rohrförmigen werkstücken
DE102007018387A1 (de) Durchlaufschweißmaschine zum Verschweißen eines Rohrrohlings
WO2015144103A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur inkrementellen herstellung von gebogenen drähten, rohren, profilen oder dgl. aus stangenförmigen metallischen materialien
DE102006029637B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Biegen eines zylinderförmigen Werkstücks
DE102019103926A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum axialen Umformen eines Rohres
EP2380674A2 (de) Spreizbarer Biegekopf
DE102004041024B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines längsnahtgeschweißten Hohlprofils
DE202006011025U1 (de) Vorrichtung zum Biegen eines zylinderförmigen Werkstücks
DE102007008714A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Biegen eines zylinderförmigen Werkstücks
DE102019000183B4 (de) Positioniervorrichtung an einer Schwenkbiegemaschine und Verfahren zum Biegen von Blechwerkstücken mit kegeliger Mantelfläche
DE102016101908B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Biegen von Rohren
DE3044646C2 (de)
DE19512646A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Fertigbiegen eines vorgebogenen Rohres
DE102004015073B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Biegen eines Werkstücks
DE2203913A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum ankuppen von drahtpinnen
EP1166909B1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Rohrabgängen, vorzugsweise für die Herstellung von Fittings aus metallischen Rohrabschnitten und hierfür geeignete Vorrichtung
EP2072159B1 (de) Biegevorrichtung, insbesondere für rohrförmige Bauteile
DE102020107919A1 (de) Biegemaschine
DE2719353A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von rohrbogen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee