BE1029328B1 - Profielmeetsysteem voor een afkantpers - Google Patents

Abstract

De huidige uitvinding beschrijft een profielmeetsysteem dat elke buighoek, binnenste buigradius en afstand tussen opeenvolgende buigingen van een plaatmateriaal meet tijdens opeenvolgend buigen in een afkantpers. Het is compatibel met alle bestaande afkantpersen en geometrieën voor de matrijs. Het bestaat uit een laserafstandssensor, een roterende actuator, een verstelbare steun en een signaalprocessor. De laserafstandssensor scant de detectiezone onmiddellijk na elke buigbewerking zonder de positie van het plaatmateriaal te wijzigen. Er wordt gebruik gemaakt van een multipuntsmeettechniek op basis van lasertriangulatie.

Description

Profielmeetsysteem voor een afkantpers

BESCHRIJVING Gebied van de openbaarmaking De openbaarmaking heeft in het algemeen betrekking op een profielmeetsysteem en meer in het bijzonder op een systeem dat via lasertriangulatie de buighoek, de binnenste buigradius en de afstand tussen opeenvolgende buigingen van een plaatmateriaal meet tijdens opeenvolgend buigen in een afkantpers.

Stand der techniek Meertrapsbuigen is een bewerkingsmethode om een plaatmateriaal met een kantpers in een gebogen vorm te buigen door de plaat op meerdere plaatsen te buigen. Elke individuele buiging wordt, na terugvering, gekenmerkt door een buighoek en een binnenste en buitenste buigradius. De combinatie van elke individuele buighoek en de binnenste en buitenste buigradius geeft, samen met de afstand tussen elke buiging, het volledige profiel van de gebogen plaat.

Bij het meertrapsbuigen, bijvoorbeeld bij het buigen van een kraangiek, kan de nauwkeurigheid van het buigprofiel worden gerelateerd aan de algehele prestatie van de constructie waarin het is opgenomen, in dit voorbeeld de kraan. Een correcte meting van de buighoek en buigradius na elke opeenvolgende buigstap is van cruciaal belang. Dit om elke individuele buiging te monitoren en, indien nodig, de nauwkeurigheid van het profiel te verbeteren door een handmatige of automatische herbuiging of herpositionering van de plaat voor de start van de volgende buigstap.

Voor het meten van de buighoek zijn contact, bijvoorbeeld patent US2021086245A1, en contactloze methoden beschreven. Problemen met de contactmethoden zijn: beperkingen op de configuratie van het werkstuk en de afkantpers vanwege de noodzaak van een nauw contact tussen de sonde en het werkstuk, een verminderde nauwkeurigheid door slijtage, het risico van schade aan de sonde, de noodzaak van frequente kalibratie om de precisie te behouden en de gevoeligheid van de sonde aan veranderingen in de omgevingstemperatuur.

Verschillende contactloze hoekmeetsystemen worden beschreven die in de buigmachine zijn geïntegreerd waaronder JP2002059217A, CN103438835A, JP2018061985A, DE4312565A1, W0O2021154075A1 en WO2017204764A1. Deze systemen vereisen echter dure aanpassingen aan de afkantpers en beperken de plooigereedschapsgeometrie. Daarnaast is de precisie vanwege de inherente trillingen beperkt. In patent CN107923738A wordt een contactloos systeem gepresenteerd, eenvoudig te bevestigen aan de kantpers door middel van een magneet, voor het meten van de buighoek door middel van een lasersensor.

De methode is gebaseerd op het principe dat de stralingsintensiteit van de laserstraal die wordt gereflecteerd op de arm van de plaat wordt gemaximaliseerd wanneer de laserstraal loodrecht op de plaatarm invalt.

Dit kan problemen met nauwkeurigheid veroorzaken bij de hoekdetectie als er variaties in omgevingslicht en reflectiviteit van het oppervlak bestaan.

In tegenstelling tot meetsystemen die de buighoek meten, zoals bijvoorbeeld ook US10302425, zijn er nog geen methoden beschreven die naast de buighoek ook de binnenste buigradius meten.

In octrooi JP2018126784A wordt wel een methode beschreven voor het meten van de buitenste buigradius, met als nadeel dat bij deze uitvinding ten minste één herpositioneringsstap nodig is voordat de radius wordt gemeten, wat een onmiddellijke herbuiging onmogelijk maakt.

Korte beschrijving van de uitvinding Deze uitvinding overkomt de problemen beschreven in de stand der techniek door een systeem te beschrijven, compatibel met alle bestaande afkantpersen en plooigereedschapsgeometrieën, dat het profiel van een gebogen oppervlak meet onmiddellijk na elke buigbewerking, zonder de positie van de plaatmateriaal te veranderen.

Het buigprofiel van het gebogen oppervlak wordt beschreven als de reconstructie van de buighoek, de binnenste buigradius en de afstand tussen elke buiging van elke opeenvolgende buiging van het plaatmateriaal.

De buighoek, binnenste buigradius en afstand tussen elke buiging worden gemeten in de detectiezone met een verplaatsingssensor op basis van lasertriangulatie via een multipuntsmeettechniek.

De detectiezone is een zone met de linkerarm, de binnenste buigradius en de rechterarm van de meest recente persslag, en de linkerarm en binnenste buigradius van de voorafgaande persslag van het werkstuk, na terugvering van de meest recente persslag.

Het profielmeetsysteem bestaat uit een laserafstandssensor, een roterende actuator, een verstelbare steun, al dan niet gemotoriseerd, en een signaalverwerkingsapparaat/processor.

De verstelbare steun is aan één zijde bevestigd aan het frame van de afkantpers, zodat de afstandssensor binnen de werkafstand van het te meten gebogen oppervlak kan worden gemonteerd.

De roterende actuator is op zodanige wijze aan de andere zijde van de verstelbare steun bevestigd dat deze gecontroleerd wijzerzin en tegenwijzerzin kan draaien.

De laser afstandssensor is gemonteerd op de roterende actuator; het middelpunt van de sensor kan verschoven zijn ten opzichte van het rotatiecentrum, zodat het rotatiecentrum op een grotere afstand van het meetpunt kan worden geplaatst dan de maximale detectieafstand van de sensor zou vereisen.

Een werkwijze voor het gebruik van het profielmeetsysteem omvat de volgende stappen:

1) Installeer het systeem op zodanige wijze dat de detectiezone van het gebogen oppervlak kan worden bereikt door de laserstraal van de sensor, zodat de afstand tot het oppervlak op elk moment binnen de werkafstand van de sensor valt. 2) De roterende actuator positioneert de laserafstandssensor zodanig dat het buigproces niet wordt gehinderd, de uitgangspositie. 3) Het werkstuk wordt geplaatst. (geen onderdeel van deze uitvinding) 4) Het werkstuk wordt gepositioneerd, de afkantpers laat de ram zakken en er wordt één persslag uitgevoerd. (geen onderdeel van deze uitvinding) 5) Na terugvering beweegt de roterende actuator de laserafstandssensor met een vooraf bepaald snelheidsprofiel over een vooraf bepaald hoektraject over het gebogen oppervlak.

De laserafstandssensor scant het gebogen oppervlak in de detectiezone (linkerarm, binnenste buigradius en rechterarm van de recente persslag en linkerarm en binnenste buigradius van de voorafgaande persslag) wijzerzin en tegenwijzerzin en keert terug naar de uitgangspositie. 6) De laserafstandssensor stuurt de signalen naar het signaalverwerkingsapparaat samen met de positie informatie van de roterende actuator. 7) Het signaalverwerkingsapparaat verwerkt het signaal en, indien nodig en geen onderdeel van deze uitvinding, worden aanpassingen gedaan aan de positionering van het werkstuk en/of de ramdiepte. 8) Stap 4-7 wordt herhaald totdat het werkstuk volledig is gevormd. 9) Het signaalverwerkingsapparaat verwerkt het signaal van alle afzonderlijke buigstappen tot een volledige reconstructie van het meertraps gebogen werkstuk.

Wat betreft de signaalverwerking: Door middel van triangulatie wordt de afstand tussen de sensor en het gebogen oppervlak opgemeten tijdens de vooraf bepaalde draaibeweging van de actuator.

De gegevens worden samen met de positie informatie van de actuator die de sensor bevat, overgedragen naar het signaalverwerkingsapparaat/de processor.

De processor stelt met de ontvangen gegevens een lineaire vergelijking op van de linkerarm en een lineaire vergelijking van de rechterarm.

Uit deze informatie wordt een buighoek berekend.

Voor de bepaling van de straal van het gebogen oppervlak wordt een vergelijking van een cirkel! gebruikt.

Voor de bepaling van het deel tussen de verschillende buigingen wordt een lineaire vergelijking gebruikt.

Tekeningen

Figuur 1: Schematische weergave van één buiging van een vlak plaatmateriaal, met aanduiding van de buighoek en de binnenste buigradius.

Figuur 2: Schematische weergave van het profielmeetsysteem bevestigd aan het frame van een afkantpers, laserafstandssensor in de uitgangspositie.

Figuur 3: Detailweergave van het profielmeetsysteem met aanduiding van de detectiezone, laserafstandssensor in meetpositie.

Gedetailleerde beschrijving Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeur dragende uitvoeringsvorm beschreven.

De reikwijdte van de onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de geopenbaarde uitvoeringsvorm.

De geopenbaarde uitvoeringsvorm illustreert slechts de onderhavige uitvinding en gemodificeerde versies van de geopenbaarde uitvoeringsvormen worden ook omvat door de onderhavige uitvinding.

Figuur 1 toont een schematisch weergave van een enkele buiging in een plaatmateriaal! (1). Het plaatmateriaal na één enkele buigbewerking wordt na terugvering gekenmerkt door de buighoek (2), zijnde de hoek tussen de linkerarm (3) en de rechterarm (4), en de binnenste buigradius (5). De onderhavige uitvinding beschrijft een systeem voor het detecteren van de buighoek (2) en de binnenste buigradius (5) van een plaatmateriaal (1) voor elke individuele persslag, en het reconstrueren van het volledige profiel van meertraps gebogen plaatmateriaal.

Het profielmeetsysteem bestaat uit een laserafstandssensor (6), een roterende actuator (7), een verstelbare steun (8) en een signaalverwerkingsapparaat/processor (9). Het profielmeetsysteem, zoals weergegeven in de schematische weergave in figuur 2, wordt met bouten bevestigd aan het frame (10) van de afkantpers, een statisch onderdeel van de afkantpers, en niet aan de ram (11). De verstelbare steun is in deze voorkeur dragende uitvoeringsvorm een volledig verstelbare metalen arm (8) die zodanig is gepositioneerd dat de bevestigde laserafstandssensor (6) de detectiezone (12) binnen de werkafstand van de sensor kan bereiken en het buigproces niet hindert.

In deze specifieke uitvoering is het een scharnierarm (8) met één scharnier, maar er kunnen meerdere scharnieren nodig zijn, afhankelijk van de specifieke configuratie van de afkantpers en het plooigereedschap (13). De positie van de scharnierarm (8) blijft ongewijzigd tijdens de volledige profielmeetcyclus, wijziging van de positie is alleen nodig wanneer de configuratie van het proces verandert, bijvoorbeeld bij wijzigen van plooigereedschap (13), bij wijzigen van de materiaalkwaliteit of dikte, of bij wijziging van het productontwerp. De scharnierarm (8) is aan de ene kant aan het frame van de afkantpers(10) bevestigd, aan de andere kant positioneert hij de roterende actuator (7).

5 De roterende actuator (7) is verantwoordelijk voor de vooraf bepaalde rotatiebeweging van de laserafstandssensor (6) die eraan is bevestigd. De sensor is met een korte arm of plaat aan de roterende actuator bevestigd die het middelpunt van de sensor op enige afstand van het rotatiecentrum van de roterende actuator positioneert. De roterende actuator (7) met positie- encoder, kan de laserafstandssensor (6) 360° rond zijn eigen as draaien, wijzerzin en tegenwijzerzin, in een continue draaibeweging met een vooraf bepaald hoeksnelheidsprofiel met een gemiddelde snelheid van minimaal 1 graad per seconde en maximaal 120 graden per seconde. De laserafstandssensor (6) kan in de inactieve toestand zijn en bevindt zich dan in de uitgangspositie (Figuur 2) of de laserafstandssensor kan zich in de actieve meetpositie bevinden (Figuur 3). In de uitgangspositie bevindt de laserafstandssensor (6) zich in een vaste positie, evenwijdig aan de onderste arm van de scharnierende arm (8), afgekeerd van het plaatmateriaal (1). De laserafstandssensor (6) wordt in deze positie geplaatst door de roterende actuator (7) aan het einde van de actieve meettoestand, tijdens de (her)positionering van het plaatmateriaal (1) en tijdens de beweging van de ram (11) tijdens de persslag. De tijd dat de laserafstandssensor (6) zich in de uitgangspositie bevindt, wordt bepaald door de snelheid van elke afzonderlijke persslag, de tijd nodig voor terugvering en de tijd die nodig is voor het (her)positioneren van het werkstuk (1). Na elke persslag en terugvering wordt de laserafstandssensor (6) in de actieve meetpositie geplaatst en beweegt de roterende actuator (7) de laserafstandssensor (6) over de detectiezone (12). In de actieve meettoestand scant de laserafstandssensor (6) de volledige detectiezone (12) tweemaal, eerst wijzerzin daarna tegenwijzerzin, door beweging van de roterende actuator. De positie van de roterende actuator (7) wordt bestuurd door het besturingssysteem van de afkantpers, door een aparte processor (9) of door een combinatie van beide. De laserverplaatsingssensor (6) bepaalt in meettoestand de afstand tussen zichzelf en het werkstuk (1) door middel van triangulatie en dit voor elk meetpunt. Lasertriangulatie heeft de kenmerken van een hoge nauwkeurigheid en hoge snelheid en kan worden aangepast aan een complexe omgeving zonder te worden beïnvloed door on-site verlichting, stof en oppervlaktereflectie.

De laserafstandssensor (6) verzendt alle signalen naar het signaalverwerkingsapparaat/processor (9) via verschillende methoden, bedraad of draadloos.

De detectiezone (12) wordt twee maal gescand, wijzerzin en tegenwijzerzin om een hogere nauwkeurigheid te bereiken.

De detectiezone (12) is een zone inclusief de linkerarm (3), de binnenste buigradius (5) en de rechterarm (4) van de meest recente persslag, en de linkerarm en binnenste buigradius van de vorige persslag van het plaatmateriaal (1). De signalen van de laserafstandssensor (6) bepalen samen met de positie informatie van de roterende actuator (7) de buighoek (2), de binnenste buigradius (5) en de afstand tussen elke buiging.

Het gebogen profiel wordt verondersteld stuksgewijs recht, cirkelvormig en weer recht te zijn in de detectiezone.

Op de punten aan het einde van het cirkelsegment wordt aangenomen dat de raaklijnen aan de cirkel samenvallen met de rechte lijnen.

Deze functie wordt beschreven door tien parameters.

Twee parameters om de locatie van het startpunt te beschrijven, één parameter om de lengte van het eerste rechte stuk te beschrijven, één parameter voor de helling van het eerste rechte stuk, twee parameters om de eerste cirkelsegmenthoek en de cirkelsegmentstraal te beschrijven, één parameter om de lengte van het tweede rechte segment te beschrijven, twee parameters om de hoek van het tweede cirkelsegment en de straal van het cirkelsegment te beschrijven, en één parameter om de lengte van het derde rechte segment te beschrijven.

Het profiel in de detectiezone (12) wordt bepaald door de kleinste kwadraten methode die de gegevens van de afstandssensor fit aan een stuksgewijze lineair-circulair-lineaire functie op basis van de hierboven beschreven aanname en met de bovenstaande parameters.

De buighoek (2) wordt gedefinieerd als het verschil in hellingshoek van het eerste en het tweede rechte deel van het gefitte profiel.

Het volgt uit de fitting procedure door twee fitting parameters toe te voegen, de initiële helling en de hoek van het cirkel segment.

De buigradius (5) is een fitting parameter en volgt direct uit de fitting procedure.

De afstand tussen onderlinge buigingen wordt beschreven als de lengte van het rechte deel tussen de cirkelvormige delen van de buiging.

De buighoek (2), de binnenste buigradius (5) en de afstand tussen de buigingen van elke afzonderlijke persslag van een werkstuk (1) kunnen worden gebruikt om het werkstuk te herpositioneren, de persslagdiepte te wijzigen, of enig ander kenmerk van het buigproces tijdens het meertrapsbuigen te wijzigen.

Dit door vergelijking van de ter plaatse gemeten buighoek en binnenste buigradius met het vooraf bepaalde ideale buigprofiel.

Dit maakt echter geen deel uit van de beschreven uitvinding.

Reconstructie van het gehele werkstuk wordt gedaan door de individuele buighoek en binnenste buigradius van elke individuele persslag van het volledig meertraps gebogen werkstuk te combineren, samen met de afstand tussen twee aangrenzende buigingen.

Claims (5)

Conclusies

1. Een profielmeetsysteem dat een plaatmateriaal (1) opmeet tijdens opeenvolgend buigen in een afkantpers hierdoor gekenmerkt doordat niet enkel de buighoek (2) wordt bepaald, maar ook de binnenste buigradius (5) en de onderlinge afstand tussen buigingen en bestaat uit een laserafstandssensor (6), een roterende actuator (7), een verstelbare steun (8) en een signaalprocessor (9), de verstelbare steun is aan één zijde bevestigd aan een statisch deel van de afkantpers, de roterende actuator met hierop bevestigd de laserafstandssensor is op zodanige wijze aan de andere zijde van de verstelbare steun bevestigd dat deze in staat is de laserafstandssensor gecontroleerd in wijzerzin en tegenwijzerzin te laten draaien binnen de werkafstand van het te meten gebogen oppervlak en in staat is de laserafstandssensor tijdens de persslag en de terugvering op een veilige positie te plaatsen.

2. Het profielmeetsysteem volgens claim 1 hierdoor gekenmerkt doordat de laserafstandssensor via een multipuntsmeettechniek het detectiegebied, bestaande uit de linkerarm (3), de binnenste buigradius (5) en de rechterarm (4) van de huidige persslag na terugvering en de linkerarm en de binnenste buigradius van de voorafgaande persslag, scant volgens een vooraf bepaalde beweging van de roterende actuator, de afstand bepaalt tot elk afzonderlijk punt van de detectiezone via lasertriangulatie en deze gegevens naar de signaalprocessor stuurt.

3. Het profielmeetsysteem volgens claim 1 hierdoor gekenmerkt doordat het de detectiezone onmiddellijk na elke buigbewerking scant zonder de positie van het plaatmateriaal te wijzigen.

4. Het profielmeetsysteem volgens claim 1 hierdoor gekenmerkt doordat de signaalprocessor met de gegevens van de laserafstandssensor en met de positie informatie van de roterende actuator het volledige profiel van het gebogen plaatmateriaal bepaalt en hiervoor een lineaire vergelijking opstelt van de linkerarm en een lineaire vergelijking opstelt van de rechterarm en hieruit een buighoek berekent, een vergelijking van een cirkel gebruikt voor de bepaling van de binnenste radius van het gebogen oppervlak en een lineaire vergelijking gebruikt voor het deel tussen verschillende buigingen.

5. Het profielmeetsysteem volgens claim 1 hierdoor gekenmerkt doordat het compatibel is met alle bestaande afkantpersen en geometrieën van de matrijs.