AT390575B - Verfahren zum biegen eines werkstueckes - Google Patents

Description

Nr. 390 575

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Biegen eines Werkstückes nach einem gegebenen Sollwinkel. Das Verfahren wird mit Hilfe einer Biegeeinrichtung ausgeübt, die einen elastisch abgestützten Biegestempel sowie eine Biegematrize aufweist, die einen, den zu bildenden Winkel entsprechend verstellbaren Matrizenboden, besitzt.

Beim Blechbiegen mit einem Biegestempel und einer Matrize bietet die exakte Einhaltung eines gegebenen Biegewinkels große Schwierigkeiten. Der Biegewinkel kann zwar durch die Bestimmung der Eindringtiefe des Biegestempels in die Matrize bei einer gegebenen Breite der Matrize theoretisch genau berechnet werden, wobei jedoch die theoretischen Werte praktisch nicht erreicht werden können, da der tatsächliche Biegewinkel, je nach Qualität und Stärke des zu biegenden Blechstückes, kleinere oder größere Abweichungen vom Sollwert aufweist. Aus diesem Grunde ist es immer unerläßlich, die Abweichungen des Biegewinkels vom Sollwert zu ermitteln und eine entsprechende Korrektur durchzuführen. Dazu ist zuerst eine Einrichtung notwendig, mit welcher der Blechwinkel während des Biegevorganges kontinuierlich und sehr genau gemessen werden kann. Zu diesem Zwecke hat die Anmelderin bereits ein Winkelmeßgerät vorgeschlagen, welches ein gegen das zu messende Werkstück an einer ersten Stelle anlegbares Auflageelement, sowie einen mit dem Auflageelement schwenkbar verbundenen, an einer von der ersten Anlagestelle entfernt liegenden Stelle gegen das zu messende Blechstück anlegbaren Tastkopf aufweist. Die Verbindung der Berührungsstellen des Auflageelementes und des Tastkopfes mit dem Werkstück definieren die momentane Winkellage des Werkstückes. Zum Erfassen der Schwenkbewegung des Tastkopfes ist ein Winkelmeßorgan vorhanden.

Mit einem solchen Winkelmeßgerät kann der tatsächliche Blechwinkel kontinuierlich und exakt bestimmt werden, so daß eine Abweichung vom Sollwert bei jeder Winkelstellung genau bestimmbar ist.

Eine weitere Voraussetzung zum präzisen Biegen ist die Verwendung einer Biegeeinrichtung, mittels welcher ein Biegewinkel sehr einfach und exakt eingestellt und auch geändert werden kann. Solche Biegeeinrichtungen weisen zweckmäßigerweise eine Biegematrize auf, die einen verstellbaren Matrizenboden besitzt Der Biegewinkel kann ohne Auswechslung der Matrize durch die Einstellung bzw. Änderung der Höhenlage des Matrizenbodens exakt bestimmt und geändert werden. Die Biegematrize weist an ihrer, dem Biegestempel zugekehrten Seite eine längsverlaufende Nut auf, die durch die relative Lage der beiden, die Nutenöffnung begrenzenden festen Auflagekanten und des beweglichen Nutengrundes den momentanen Biegewinkel bestimmt

Eine weitere Voraussetzung, die zur Verbesserung der Genauigkeit beim Biegevorgang erfüllt werden muß, besteht darin, daß eine Deformation der primär am Preßvorgang beteiligten Elemente der Biegemaschine verhindert bzw. kompensiert werden muß, um eine ungenaue Bearbeitung des Werkstückes zu vermeiden.

Zu diesem Zwecke hat die Anmelderin bereits vorgeschlagen einen Arbeitstisch zu verwenden, dessen Tischplatte auf einem Stützelement ruht das in einem Bodenteil vertikal verschiebbar und auf einem Ölkissen aufliegend gelagert ist Dabei ist es von Vorteil wenn das Ölkissen mit einer Membrane abgedeckt ist, auf welcher dann das'Stützelement aufliegt Um bei verschieden langen Arbeitstischen eine Überkompensation der Durchbiegung zu vermeiden, wurde bereits von der Anmelderin weiter vorgeschlagen, einen Arbeitstisch zu verwenden, bei welchem der Stützbalken entlang seiner Längenausdehnung mehrfach unterteilt ist, so daß unabhängig voneinander vertikal verschiebbar geführte Balkenteile vorhanden sind. Dabei kann sowohl der Biegestempel als auch die Matrize elastisch abgestützt sein.

Zur Ausübung des vorgeschlagenen Verfahrens zum Biegen eines Werkstückes nach einem gegebenen Sollwinkel wird eine Biegeeinrichtung verwendet, die einen elastisch abgestützten Biegestempel sowie eine Biegematrize, mit einem dem zu bildenden Winkel entsprechend verstellbaren Matrizenboden aufweist.

Das Verfahren besteht nun darin, daß in einem ersten Arbeitsgang die Höhenstellung des Bodens entsprechend einem Winkel bestimmt wird, welcher etwas größer als der gegebene Sollwinkel ist, worauf das Werkstück durch Senken des Biegestempels bis zum Boden der Matrize diesem größeren Winkel entsprechend gebogen wird. Das gebogene Werkstück wird in einem zweiten Arbeitsgang entlastet, so daß eine Rückfederung des Werkstücks in eine entspannte Lage erfolgt In einem dritten Arbeitsgang wird der durch das zurückgefederte entspannte Werkstück gebildete Winkel gemessen und mit dem gegebenen Sollwinkel verglichen. Der ermittelten Winkeldifferenz entsprechend wird die Stellung des Matrizenbodens korrigiert, worauf in einem vierten Arbeitsgang der Stempel wieder voll belastet und gegen das Werkstück gedrückt wird, wobei der Matrizenboden die korrigierte definitive Höhenstellung einnimmt

Voraussetzung zur Ausführung des Verfahrens ist also eine Biegematrize mit einem verstellbaren Matrizenboden. Zum Stand der Technik gehört die britische Patentschrift 1 489 257, welche eine zweiteilige Matrize beinhaltet, wobei zwischen den beiden Teilen ein Gegendruckorgan angeordnet ist Es wird eine nach oben gerichtete Gegenkraft auf das zu biegende Werkstück ausgeübt, wobei das Biegen durch die gegenläufigen Bewegungen des Stößels und des Gegendruckorgans erfolgt Demgegenüber wird gemäß dem vorgeschlagenen Verfehlen eine Biegematrize mit verstellbarem Matrizenboden verwendet, welche eine feste Unterlage bildet und nicht speziell gegen den Stempel gedrückt wird. Je nach Biegewinkel wird vor Beginn des Biegevorgangs der Matrizenboden in entsprechender Höhe eingestellt und dort festgehalten. Es ist mit der Einrichtung nach dem erwähnten britischen Patent nicht vorgesehen, zuerst in einem ersten Arbeitsgang das Werkstück so zu biegen, daß dieses einen größeren als den gegebenen Sollwinkel einschließt. Eine anschließende Entlastung des gebogenen Werkstücks ist ebenfalls nicht vorgesehen.

Eine Vorrichtung an einer Maschine zum Umformen von blechförmigen Materialien ist aus der -2-

Nr. 390 575 EP-Anmeldung 0 166 351 bekannt geworden. Hier wird bestrebt, die nachteilige Beeinflußung des Biegewinkels durch eine Rückfederung zu eliminieren und es werden zu diesem Zwecke Sensoren eingesetzt, welche die Biegestrecke, die Rückfederungsstrecke, den Biegewinkel und den Rückfederungswinkel des Blechs detektieren und die Informationen als elektrische Signale an eine elektronische Schaltung weitergeben. Auch dieses Vorgehen entspricht nicht dem vorgeschlagenen Verfahren.

Schließlich ist ein Biegeverfahren mit einer Biegeschiene und Biegematrize aus dem US-Patent 3,760,622 bekannt geworden. Zur Durchführung des genannten Verfahren ist keine Biegematrize mit einem verstellbaren Matrizenboden vorhanden, so daß die Einstellung des Bodens entsprechend einem Winkel, welcher größer wäre als der gegebene Sollwinkel, gar nicht möglich ist.

Gemäß der Erfindung kann die Entlastung des Werkstücks im zweiten Arbeitsgang vorteilhaft durch eine Verminderung des Drucks in der elastischen Stütze des Stempels erfolgen. Die volle Belastung des Stempels im letzten Arbeitsgang erfolgt dagegen durch die Erhöhung des Flüssigkeitsdrucks in der elastischen Stütze. In dieser Weise wird ein einfaches, zuverläßiges und präzises Vorgehen erreicht, welches das genaue Einhalten eines vorgegebenen Blechwinkels erlaubt.

Auf beiliegender Zeichnung ist eine geeignete Biegeeinrichtung zur Ausübung des vorgeschlagenen Verfahrens im Vertikalschnitt schematisch dargestellt.

Die Biegeeinrichtung besteht grundsätzlich aus einem vertikal beweglichen Oberwerkzeug (A) sowie aus einem festen Unterwerkzeug (B). Das Oberwerkzeug (A) ist mit einem Träger (1) versehen, welcher am beweglichen Holm einer Abkantpresse in bekannter Weise angeordnet ist Am Träger (1) des Holmes ist ein Verbindungsorgan (2) durch eine Schweißverbindung (3) befestigt, wobei das Verbindungsorgan (2) eine schlitzartige, im wesentlichen über die ganze Breite des Verbindungsorganes erstreckende Ausnehmung besitzt in welche ein Stempelhalter (4) hineinragt Der Stempelhalter (4) ist mit einem Biegestempel (5) versehen, der unmittelbar zur Biegung eines Arbeitsstückes, z. B. eines Blechstückes (14) dient Die Befestigung des Stempels (5) im Stempelhalter (4) erfolgt durch einen Fortsatz (6), welcher in eine korrespondierenden Nut (7) des Stempelhalters (4) eingreift und dort mit Klemmorganen (8) festgehalten ist.

Wesentlich ist, daß sich im Verbindungsorgan (2) eine kanalartige Vertiefung (9) befindet welche sich über einen Teil der Breite der Ausnehmung erstreckt und mittels einer Membrane (11) abgedeckt ist Zum Festhalten der Membrane dient ein Membranhalter (12), welcher sich gegen einen Halteflansch (15) abstützt. Die kanalartige Vertiefung ist mit Flüssigkeit (13), z. B. mit Drucköl gefüllt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der Flüssigkeitsdruck durch bekannte Mittel, z. B. durch eine entsprechende, in der Zeichnung nicht dargestellte, Pumpe erhöht und herabgesetzt werden kann. Der Biegestempel (5) weist eine Arbeitskante (17) auf, wo die beiden Arbeitsflächen (16) des Stempels (5) zusammenstoßen und zwar unter einem Winkel, der kleiner ist als der kleinste, mit diesem Werkzeug herzustellende Winkel.

Es ist möglich zwischen dem Stempelhalter (4) und der Membrane (11) ein Zwischenstück einzusetzen, welches als Stützbalken wirkt und entlang seiner Längenausdehnung mehrfach unterteilt ist, so daß immer nur ein Teil des Balkens der Belastung ausgesetzt wird, welcher Teil der effektiven Länge des zur Verwendung kommenden Stempelhalters (4) entspricht. Es kann so eine Überkompensation der Durchbiegung auch dann nicht auftreten, wenn der Stempelhalter (4) verhältnismäßig kurz ist.

Das Unterwerkzeug (B) weist einen Matrizenkörper (18) auf, der an seiner, dem Stempel (5) zugekehrten Fläche, mit einer Längsnut (19) ausgerüstet ist. Diese Längsnut bestimmt durch die relative Lage der beiden die Nutenöffnung begrenzenden Auflagekanten (20) und durch die Tiefe des Nutengrundes (21) den Biegewinkel.

Die flache Längsnut (19) ist in der vertikalen Längsmittelebene des Matrizenkörpers (18) angeordnet und mit einem verstellbaren Boden (21) ausgerüstet. Zu diesem Zwecke wird der Nutenboden (21) z. B. durch als Stützen wirkende Stifte (22) gebildet, welche in nebeneinander angeordneten vertikalen Öffnungen des Matrizenkörpers (18) eingesetzt und in diesen Öffnungen verschiebbar geführt sind. Die oberen Stirnflächen der Stifte (22) bilden dabei den Nutenboden (21).

Zur Verstellung des Nutenbodens (21) ruhen die, dem Nutenboden (21) abgekehrten Stiftenden in bekannter Weise auf einer nicht dargestellten Anschlagleiste, die auf einer schrägen Fläche verstellbar ist und so ein präzises Heben oder Senken des Nutenbodens (21) ermöglicht.

Das zu verformende Blechstück (14) liegt, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, auf den Matrizenkörper (18) auf. Zur Durchführung der Biegeoperation wird zunächst der Nutenboden (21) in eine Lage gebracht, in welcher der Boden zusammen mit den Auflagekanten (20) einen Winkel bestimmt, welcher größer ist als der Sollwinkel. Durch Senken des Biegestempels (5) wird mit Hilfe der Arbeitskante (17) das Blechstück (14) gegen den Nutenboden (21) gepreßt. In dieser Lage steht das Blechstück unter einer gewissen Vorspannung, welche materialbedingt ist Diese Vorspannung wird dadurch gelöst, indem das Blechstück (14) entlastet wird, wobei die Entlastung, in bevorzugter Weise, durch die Verminderung des Flüssigkeitsdruckes in der kanalartigen Vertiefung (9) erfolgt. Damit federt das Blechstück etwas zurück und nimmt eine vorläufig definitive Lage ein.

In einem dritten Arbeitsgang wird der, durch das zurückgefederte, entspannte Werkstück (14) gebildete Winkel mit Hilfe einer Winkelmeßeinrichtung exakt gemessen und der ermittelte Wert mit dem vorgegebenen Sollwinkel verglichen. Der ermittelten Winkeldifferenz zwischen dem Sollwert und Istwert entsprechend, wird die Höhenstellung des Matrizenbodens korrigiert, worauf mit dem vollbelasteten Stempel (5) das Werkstück (14) gegen den neu eingestellten Nutenboden (21) gepreßt wird, welcher nun die definitive Höhenstellung einnimmt. -3-

Claims (3)

1. Nr. 390 575 Dieser letzte Arbeitsgang, das sogenannte Nachdrücken, kann durch das Aufladen des in der kanalartigen Vertiefung (9) gebildeten Flüssigkeitskissens erfolgen. Die Winkelkörrektur besteht immer in einer Senkung des Bodens, um den Biegewinkel zu verkleinern, da eine Vergrößerung des Winkels aus naheliegenden Gründen gar nicht möglich ist. Aus diesem Grunde geht man im ersten Arbeitsgang von einem Winkel aus, welcher größer als der gegebene Sollwinkel ist. Sämtliche Vorgänge können automatisch und vorprogrammiert durchgeführt werden, da die beschriebenen, bereits bestehenden Einrichtungen zu diesem Zwecke in jeder Beziehung geeignet sind. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Biegen eines Werkstückes nach einem gegebenen Sollwinkel mit Hilfe einer Biegeeinrichtung, die einen elastisch abgestützten Biegestempel, sowie eine Biegematrize mit einem Matrizenboden aufweist, der dem zu bildenden Winkel entsprechend verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Arbeitsgang die Höhenstellung des Bodens (21) entsprechend einem Winkel bestimmt wird, welcher größer als der gegebene Sollwinkel ist, worauf das Werkstück (14) durch Senken des Stempels (5) bis zum Boden (21) der Matrize (18) diesem größeren Winkel entsprechend gebogen wird; in einem zweiten Arbeitsgang das gebogene Werkstück (14) entlastet wird, so daß eine Rückfederung desselben in eine entspannte Lage erfolgt; in einem dritten Arbeitsgang der durch das zurückgefederte, entspannte Werkstück (14) gebildete Winkel gemessen, mit dem gegebenen Sollwinkel verglichen und die Stellung des Matrizenbodens (21) der ermittelten Winkeldifferenz entsprechend korrigiert wird und, worauf in einem vierten Afbeitsgang das vorgebogene Werkstück (14) mit dem wieder voll belasteten Stempel (5) gegen den Boden (21) gedrückt wird, welcher die korrigierte definitive Höhenstellung einnimmt
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastung des Werkstückes im zweiten Arbeitsgang durch eine Verminderung des Druckes in der elastischen Stütze (13) des Stempels (5) erfolgt
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die volle Belastung des Stempels (5) im letzten Arbeitsgang durch die Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes in der elastischen Stütze erfolgt Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-