CH680912A5 - - Google Patents

Description

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CH 680 912 A5

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blechbiegemaschine gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs sowie ein Verfahren zum Biegen einer Blechplatte gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 10.

Das kalte Biegen von Metallblechen wird üblicherweise durch eine Biegepresse ausgeführt. Ein Beispiel einer solchen Presse ist schematisch in Fig. 1 dargestellt.

Diese Pressen umfassen einen Rahmen 10 der aus einem oder mehreren starken C-förmigen Trägern besteht. Der Rahmen 10 trägt zwei starke parallele Stahlträger 12 und 14, die üblicherweise in einer vertikalen Ebene angeordnet sind. Einer dieser Träger, z.B. der obere Träger 14, ist beweglich, so dass er gegen den unteren Träger 12 hin oder von diesem weg bewegt werden kann und dabei praktisch parallel dazu bleibt. Der doppelte Pfeil Z zeigt die Richtung der Bewegung des oberen Trägers 14 oder in beliebigem Verhältnis der relativen Bewegung der beiden Träger. Diese Richtung wird weiter unten üblicherweise als die «Arbeitsrichtung» benannt.

Die beiden Träger 12 und 14 bilden Werkzeughalter für ein Paar zusammenwirkender Werkzeuge in Form einer Matrize 16 und eines Stempels 18, die gewöhnlich V-förmig ausgebildet sind. Das Blech, das zwischen die Matrize 16 und den Stempel 18 eingelegt wird, wird in die Form dieser Werkzeuge gebracht, wenn diese gegeneinander gepresst werden.

In herkömmlichen Pressen ist die Bewegung des beweglichen Trägers 14 und die Kraft mit der dieser gegen den anderen Träger 12 gepresst wird gewöhnlicherweise fixiert und wird mittels einer Vorrichtung erzeugt, mit der die Kraft auf einen einzigen Punkt gebracht wird, wenn die Maschine schmal ist (zum Biegen von Längen unter 1 m) oder an zwei Punkten die symmetrisch an den Enden des beweglichen Trägers 14 angreifen im Falle von mittleren und grossen Biegepressen. Diese Vorrichtung kann verschiedenartig sein und die Kraft wird üblicherweise mittels hydraulischer Zylinder oder eines hydraulischen Motors erzeugt.

Im Fall einer hochpräzisen Biegepresse, wo die Distanz zwischen der Matrize und dem Stempel genau eingestellt werden muss, um einen Biegewinkel innerhalb enger Toleranzen zu bilden (z.B. mit einem Winkelfehler von wenigen Minuten), ist es notwendig, numerisch gesteuerte Antriebsmotoren zu verwenden. Diese gut bekannte Technik verlangt kontinuierliche und automatische Messung der Distanz zwischen der Matrize 16 und dem Stempel 18. In diesem Fall werden üblicherweise hydraulische Antriebe bevorzugt (Zylinder oder Motor). Wegen der hohen Kraft, die sie mit Komponenten von begrenzter Grösse erzeugen können, sind sie jedoch in diesem Fall nicht geeignet. Tatsache ist, dass die hydraulischen Nachfolgeantriebe nicht nur nicht sehr präzise arbeiten, aber ihre Arbeitsweise variiert auch beträchtlich während eines Arbeitstages, weil sich die hydraulische Flüssigkeit zunehmend aufheizt. Dazu wird die grosse Menge von Wärme die erzeugt wird auf den Rahmen der Maschine übertragen, und kann darin Deformationen erzeugen, die die Präzision des Systems noch zusätzlich verschlechtern.

Aus den oben genannten Gründen ist man bestrebt, elektrische Servomotoren zu verwenden, die sehr präzise und konstant arbeiten. Darüber hinaus erzeugen solche Servomotoren infolge ihres grossen Wirkungsgrades viel geringere Mengen von Wärme als dies durch die hydraulischen Zylinder und Motoren erzeugt wird.

Der Nachteil von elektrischen Servomotoren liegt in der Tatsache, dass sie sehr viel grösser und teurer sind als hydraulische Antriebe bei vergleichbarer Leistung und sie verlangen kinematische Mechanismen, wie der Träger 14 von Fig. 1, die auch sehr viel teurer sind, um die Antriebskraft auf den beweglichen Werkzeughalter zu übertragen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine hochpräzise Biegepresse zu schaffen, die bedeutend geringere Leistungen von Servomotoren für eine gegebene Biegekraft und eine gegebene Biegezeit benötigen.

Erfindungsgemäss wird dies mit einer Blechbiegemaschine gemäss dem kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 erreicht. Ein Verfahren zum Biegen von Blechen mit dieser Blechbiegemaschine ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 10 definiert.

Nachfolgend wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer schematisierten Biegepresse,

Fig. 2 eine schematische Darstellung von drei Schritten beim Biegen von Blechen nach der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht im Schnitt der Biegepresse nach der Erfindung,

Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht gemäss dem Pfeil IV in Fig. 3 in vergrössertem Massstab,

Fig. 5 eine schematische horizontale Schnittansicht gemäss der Schnittlinie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 ein schematischer Grundriss einer Biegepresse in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 eine Schnittansicht gemäss der Schnittlinie VII—VII gemäss Fig. 6 in vergrössertem Massstab,

Fig. 8 ein Ausschnitt der Stelle gemäss dem Pfeil VIII in Fig. 6, und

Fig. 9 eine schematische Frontansicht in Richtung des Pfeils IX in Fig. 7.

Zuerst wird nun die Theorie auf der die Erfindung basiert unter Zuhilfenahme von Fig. 2 erläutert, die schematisch drei Phasen A, B und C beim Biegen eines Bleches darstellt.

In Fig. 2 ist die Matrize (unteres Biegewerkzeug) wieder mit 16 bezeichnet, der Stempel (oberes Biegewerkzeug) wird mit 18 bezeichnet und die Arbeitsrichtung ist mit Z bezeichnet. Die Erfindung basiert auf der Beobachtung, dass die Bewegung die zum Biegen notwendig ist, in zwei oder in gewissen Fällen drei Phasen unterteilbar ist.

Fig. 2 zeigt eine «Annäherungs»-Phase bei A.

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Diese Phase startet bei einer Situation bei der die Presse vollständig oder wenigstens teilweise offen ist (der Stempel 18 ist in einer Höhe H über dem Blech W, das auf der Matrize 16 ruht). Diese Situation ist notwendig, um das vorhergehende Werkstück zu entfernen. Die Phase A endet zu dem Zeitpunkt wenn der Scheitel des Stempels 18 das Werkstück W berührt.

Die Phase B zeigt die eigentliche Biegephase, bei der der Stempel und die Matrize zusammenwirken, um das dazwischenliegende Blech W zu biegen. Während dieser Phase legt der Stempel 18 eine Distanz K zurück, die sehr viel kürzer ist als die Distanz H bezüglich der Matrize 16.

Die Phase C wird nur benützt, wenn eine hochpräzise Biegung verlangt ist, die als «Prägung» bekannt ist.

Wenn der Biegevorgang nach der Biegephase B abgeschlossen ist und das Blech entlastet wird, öffnet es sich elastisch bis zu einem gewissen Grad, das heisst, der schlussendliche Biegewinkel ist nicht genau der, der durch die Maschine vorgegeben ist. Wenn jedoch die Prägephase C durchgeführt wird, während der fünf- oder mehrmal grössere Kraft angewendet wird als die, die für die Biegephase B notwendig ist, wird das Metall in den Zustand vollständiger Plastizität gebracht, so dass der schlussendliche Winkel des Bleches der ist, der durch die Maschine vorgegeben ist. Während der Prägephase ist die relative Verschiebung L des Stempels 18 und der Matrize 16 praktisch null und wird nachstehend in üblicher Weise als «virtuelle Verschiebung» benannt.

Es kann einfach eingesehen werden, dass die drei Phasen A, B und C sich in den Grössen der Kraft und des Verschiebeweges unterscheiden, wie auch in wesentlichen Unterschieden der Art der Verschiebung, wie noch zu erläutern sein wird.

Phase A

Die Verschiebung H (von 100 bis 200 mm) ist die grösste und ist normalerweise ungefähr zehnmal grösser als die Verschiebung K während der Phase B.

Die Kraft ist sehr gering, etwa gleich gross wie das Gewicht des beweglichen Trägers 14 und des Stempels 18, die in beiden Fällen vollständig ausbalanciert werden kann. Die Kraft deformiert den Rahmen 10 nicht.

Die Verschiebung H muss so rasch als möglich erfolgen und kann mittels einer «alles-oder-nichts»-Steuerung bewirkt werden.

Phase B

Die Kraft ist sehr hoch. Sie nimmt sehr rasch zu, weil das Material in der Biegezone von einem elastischen Zustand in einen lokalen Fliesszustand ändert. Die Kraft bleibt dann im wesentlichen konstant, während der Biegewinkel grösser wird. Dies führt zur sogenannten «in Luft»-Biegephase. Die Kraft nimmt dann plötzlich wieder zu, an einem Punkt bei dem das Blech beidseits des Scheitels der Biegung parallel zu den Seiten der Matrize 16 und des

Stempels 18 wird. Dieser Zustand wird als «volle» Biegung bezeichnet.

Die vollständige Verschiebung in Phase B wird mittels zweier Komponenten K und K' gebildet: Tatsächlich deformiert sich in dieser Phase in der Matrize 16 und Stempel 18 unter Zwischenlage des Metalls W sich berühren, der Rahmen 10 der Maschine bis zu einem gewissen Grad als Resultat der Biegekraft. Der kinematische Mechanismus, der die Bewegung treibt, muss deshalb eine über alles reichende Verschiebung K ausführen (die relative Bewegung der Matrize 16 und des Stempels 18) der zwischen 5 bis 20 mm variiert, plus K' (die Deformation des Rahmens der Maschine) wobei K' gewöhnlich sehr viel kleiner ist als K. In jedem Fall ist K + K' sehr viel kleiner als H.

Die relative Verschiebung der Matrize 16 und des Stempels 18 in dieser Phase kann stufenartig sein und muss genau mittels der numerischen Steuerung über eine genaue Messung der Verschiebung gemacht werden, wobei die Komponente infolge der Deformation des Rahmens ausgeschlossen werden muss. Die Durchführung der Phase B unter numerischer Steuerung erlaubt präzise Biegung «in der Luft» und kann mittels verschiedenen Winkeln durchgeführt werden, wenn einmal der Wert der elastischen Rückkehr der durchgeführten Biegung aus Prüfungen an Proben bekannt ist. In jedem Fall kann das Blech genau durch den Manipulationsroboter kontrolliert werden, der es trägt.

Phase C

Die Kraft ist extrem hoch und etwa gleich fünfmal so gross wie diejenige, die in Phase B benützt wurde. Die Grösse der Kraft muss sehr sorgfältig in Abhängigkeit der Abmessung und der Dicke des Werkstücks W sowie auch der Art des Materials gemessen werden, um nicht die Biegezone unannehmbar zu deformieren.

Die Verschiebung, die durch den Antriebsmechanismus durchgeführt wird, besteht aus zwei Komponenten, wobei L (die relative Bewegung der Matrize 16 und des Stempels 18) sehr gering ist (zwischen verschiedenen Zehntelmillimetern bis etwas mehr als 1 mm) während der Deformation des Rahmens, mit L' bezeichnet, der etwas grösser sein kann als L. Das Resultat L + L' ist in der Grösse vergleichbar mit K + K' in Phase B.

Die Anwendung der Prägekraft kann durch eine nicht abgestufte Steuerung (alles-oder-nichts) durchgeführt werden. Die Verschiebung ist eine Folge davon und muss nicht überprüft werden.

Auf der Basis der obigen Beobachtung besteht die Erfindung in der Zuordnung der beiden Phasen A und B oder der drei Phasen A, B und C der Biegung zu Antriebsgliedern oder Motoren zur Unterscheidung.

Als erstes wird eine Biegepresse einer üblichen Ausführung besprochen, bei der die Prägung nicht in Betracht gezogen wird. In diesem Fall ist die Annäherungsphase A einem ersten billigen Antriebsmittel anvertraut, einem mit hoher Geschwindigkeit eines «alles-oder-nichts»-artigen Antriebs, wie beispielsweise einen oder mehrere pneumatische Zylin5

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der. Die Verschiebung in Phase B wird jedoch einem oder mehreren elektrischen Servomotoren zukommen, die entsprechende kinematische Mechanismen umfassen.

In konventionellen Pressen ist die grösste Geschwindigkeit der Servomotoren gleich der Geschwindigkeit der Annäherung des Stempels und der Matrize in Phase A. Um die Zeit für die Biegeoperation nicht unannehmbar lang zu machen, weil diese Geschwindigkeit grösser sein muss (z.B. zehnfach) als die Geschwindigkeit in Phase B. Weil wie bekannt, Servomotoren ein konstantes Drehmoment haben, wenn der Motor die Phase B gemäss dem Stand der Technik durchführt, wobei die Geschwindigkeit in Phase B dann zehnmal geringer ist, mit einer Kraft die gemäss einem Beispiel etwa zehnmal geringer ist als die normale Kraft.

Es wird bemerkt, dass ein einzelner Motor der die beiden Phasen A und B ausführt, in der Phase B mit genauer Steuerung der Position und der Geschwindigkeit arbeiten muss, während in Phase A die Präzision, die erreichbar ist, komplett verschleudert ist.

Entsprechend der Erfindung muss die grösstmög-liche Geschwindigkeit in der Phase B der grössten Geschwindigkeit der Phase B allein entsprechen, die beispielsweise zehnmal geringer ist. Daraus wird klar, das ein Servomotor für die Phase B allein eine Nennleistung haben muss, die zehnmal geringer ist als diejenige eines Motors, der für beide Phasen A und B benützt ist.

Eine konventionelle Biegepresse mit der auch die Prägephase C durchführbar ist, wird nachfolgend betrachtet. Wie schon erwähnt, umfasst diese Phase C eine Verschiebung L + L' des kinematischen Mechanismus der von gleicher Grösse sein kann wie die Verschiebung K + K' in der Phase B, aber die ausgeübte Kraft ist wenigstens fünfmal so gross wie diejenige in der Phase B. In diesem Fall ist die Leistung die durch den einzelnen Servomotor bei Ausführung gemäss dem Stand der Technik klarerweise in der Grössenordnung fünfmal so gross ist als die, die notwendig ist, um die Phase B durchzuführen, wenn eine sehr lange Ausführungszeit für die Phase C, nämlich wie die der Phase B zur Verfügung steht (die mehrere Sekunden ausmacht) annehmbar ist, während es jedoch bevorzugt wäre, die Prägung praktisch momentan durchzuführen. Es sollte auch bemerkt werden, dass in Phase C keine Messung der Verschiebung notwendig ist, die nur ein Faktor der aus der Plastifizierung des Metalls und der Elastizität der Maschine besteht, aber nicht von der erzeugten Kraft abhängt.

In einem einfachen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es möglich, zuerst erste Antriebsmittel nur für den Annäherungsweg der Phase A und zweite Antriebsmittel für beide, die Biege- und die Prägephase, B und C zu verwenden.

Vorzugsweise ist jedoch eine Lösung bei der noch dritte Antriebsmittel, die sich von der ersten und zweiten Antriebsmitteln unterscheiden, verwendet werden, um die Prägephase C durchzuführen.

In Fig. 3 bis 5 ist ein Rahmen 10 dargestellt, der demjenigen in Fig. 1 entspricht. Entsprechend der Dimensionen kann eine Presse einen oder mehrere dieser Strukturen umfassen. Im Falle der Fig. 3 bis 5 ist eine Presse mit nur einer solchen Struktur 10 dargestellt. Im Fall von zwei oder mehreren Strukturen 10 ist jede Struktur in derselben Art, wie in Fig. 3 bis 5 dargestellt ist, ausgebaut und die verschiedenen Antriebsmittel, die nachfolgend beschrieben werden, müssen gemeinsam arbeiten.

In Fig. 3 bis 5 ist der untere Werkzeughalterträger mit 12 bezeichnet und der obere Werkzeughalterträger mit 14. Die Matrize (unteres Biegewerkzeug) ist wieder mit 16 bezeichnet und der Stempel (oberes Biegewerkzeug) ist wieder mit 18 bezeichnet. Die Linie W in Fig. 3 steht für das zu biegende Blech.

Die Arbeitsrichtung ist wieder mit Z bezeichnet. Der obere und der untere Arm der C-förmigen Struktur ist mit 22 bzw. 24 bezeichnet.

Im oberen Arm 24 ist ein erster Gleiter 26 gezeichnet. Der Gleiter ist für Bewegung in der Arbeitsrichtung C mittels komplementärer prismatischer Schienen 28, 30, die durch den Gleiter selbst und den oberen Arm 24 getragen werden, montiert.

Der erste Gleiter 26 ist kastenförmig ausgebildet und umfasst einen zweiten Gleiter 32. Der zweite Gleiter ist für Bewegung in Arbeitsrichtung Z mittels komplementärer prismatischer Schienen 34 und 36, die durch den Gleiter 32 selbst und durch den ersten Gleiter 26 gehalten werden, ausgebildet.

Der Werkzeughalterträger 14 ist starr mit dem zweiten Gleiter 32 verbunden.

Erste Antriebsmittel umfassen einen zweifach wirkenden pneumatischen oder hydraulischen Line-arbetätiger 38, der sich kinematisch zwischen dem ersten Gleiter 26 und dem zweiten Gleiter 32 befindet. Der Körper 40 des Betätigers 38 ist am ersten Gleiter 26 befestigt. Seine Kolbenstange 42 erstreckt sich vertikal, das heisst parallel zur Arbeitsrichtung Z.

Das untere Ende der Kolbenstange 42 trägt eine Gabel 44, in der ein Zahnrad 46 frei drehbar gelagert ist. Die beiden Gleiter 26 und 32 tragen sich gegenüberliegende Anordnungen von Zähnen 48, 52, in die das Zahnrad 46 gleichzeitig eingreift.

Die beiden gezahnten Stangen 54, die mit säge-zahnförmigen Zähnen ausgerüstet sind, erstrecken sich entlang der Arbeitsrichtung Z und sind am zweiten Gleiter 32 befestigt. Eine Vorrichtung 56 ist gleitbar im ersten Gleiter 26 montiert und sie trägt entsprechend gezahnte Stangen 58 mit Sägezahnzähnen, die mit den Zähnen der Stangen 54 in Eingriff gelangen können. Die Vorrichtung 56 ist horizontal hin und her bewegbar, mittels eines einfach wirkenden hydraulischen oder pneumatischen Betätigers 60, an dessen Kolben 62 die Vorrichtung 56 mittels einer Stange 64 befestigt ist. Eine Feder 66 im Betätiger 60 gibt der Vorrichtung 56 eine Vorspannung in eine Position (gegen die linke Seite in Fig. 4), in der die Zähne der Stangen 58 mit denjenigen der Stange 54 in Eingriff stehen, wenn der Betätiger 60 nicht unter Druck steht.

Zweite Antriebsmittel befinden sich im oberen Arm 22, um die Biegephase B gemäss obiger Beschreibung auszuführen. Diese zweiten Antriebsmittel umfassen einen numerisch gesteuerten elek-

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trischen Motor 68, dessen Welle ein Antriebszahnrad 70 trägt. Das Antriebszahnrad 70 überträgt die Drehung auf ein angetriebenes Ringzahnrad 72, das im dargestellten Fall über einen Zahnriemen 74 geschieht.

Der Zahnradring 42 ist starr am Körper des weiblichen Schraubengliedes 76 mittels Lager 78 gehaltert.

Eine horizontale Stange 80, die senkrecht zur Arbeitsrichtung Z ist, ist mit dem weiblichen Schraubglied 76 verbunden. Die Stange 80 umfasst eine Kugelschraubenpartie 82, die mit dem weiblichen Gewinde 76 und einer prismatischen Partie 84 im Eingriff ist. Die prismatische Partie 84 ist mit einer sogenannten «Auslöse»-Bremse bekannter Bauart, die mit 86 bezeichnet ist, verbunden. Die Arbeitsweise dieser Bremse wird später beschrieben.

Am gegenüberliegenden Ende des weiblichen Gewindes 76 trägt die Stange 80 ein Paar Keile 88, die mit entsprechend gegenüberliegenden Keilflächen von Kugeirollenflächen 90, 92 zusammen wirken. Die Kugelrollenfiäche 90 befindet sich auf der oberen Partie des ersten Gleiters 26 und ist gleich wie die entsprechende Fläche des Keils 88 geneigt. Die Kugelrollenfläche 92 befindet sich am inneren Kreuzglied 94 des Arms 24 und ist horizontal und wirkt mit einer korrespondierenden horizontalen Fläche des Keils 88 zusammen.

Nach oben sind Rückstossfedern 42a zwischen den Arm 24 und den ersten Gleiter 26 eingebaut. Diese Federn dienen dazu, das Gewicht des gesamten beweglichen Apparates, bestehend aus den beiden Gleitern 26 und 32 zu tragen, wenn die beiden miteinander befestigt sind, um so die konstante Auflage der Kugeirollenflächen 90 und 92 mit den Keilen 88 während der Biege- und Prägephase sicher zu stellen.

Eine optische Skala 96, die sich parallel zur Arbeitsrichtung Z erstreckt, ist mit dem ersten Gleiter 26 verbunden. Ein opto-elektronischer Transduk-tor (nicht dargestellt) wirkt mit dieser optischen Skala 96 zusammen und bewirkt, dass die Schleife zur Betätigung des Servomotors 98 geschlossen ist.

Der untere Arm 22 des Rahmens 10 enthält Antriebsmittel für die Prägephase C, wie sie oben beschrieben wurde.

Wie in Fig. 3 dargestellt, umfasst dieses dritte Antriebsmittel einen zweiseitig wirkenden pneumatischen Zylinder 98, dessen Körper am Rahmen 10 befestigt ist. Der Kolben 100 des Betätigers 98 hat eine horizontale Kolbenstange 102, die sich senkrecht zur Arbeitsrichtung Z erstreckt. An ihrem Ende trägt die Stange 102 einen Keil 104, dessen Funktion ähnlich derjenigen der Keile 88 ist.

Der untere Werkzeughalterträger 12 bildet einen Teil eines Gleiters 106, der im Arm 22 geführt ist und in Arbeitsrichtung Z beweglich ist. Der Keil 104 wirkt mit entsprechenden Keilflächen, die durch Kugeirollenflächen 108, 110 gebildet sind, von denen die erste durch einen fixierten Block 112 und die zweite durch den Gleiter 106 getragen sind, zusammen.

Die Wirkungsweise der Presse gemäss Fig. 3 bis 5 ist wie folgt:

Beim Start der Annäherungsphase A wird der zweite Gleiter 32 vom ersten Gleiter 26 gelöst und wird bis zu einer Lage, entsprechend der Lage des beweglichen Werkzeughalterträgers 14, die durch die Linie 14a (Fig. 4) entspricht, verschoben.

Wenn das Werkstück W in die Presse eingelegt ist, wird der Betätiger 38 unter Druck gesetzt und die Stange 42 bewegt sich nach unten in Richtung des Pfeils Fi. Mittels des kinematischen Vervielfachermechanismus 46, 48, 52 wird der zweite Gleiter 52 in den ersten Gleiter 26 um die Distanz H gemäss Fig. 2A getrieben, die zweimal so gross ist wie der Weg der Stange 42. Am Ende des Annäherungshubs befindet sich der Werkzeughalteträger 14 in der Lage, die durch die Linie 14b in Fig. 4 dargestellt ist.

Unter diesen Bedingungen wird der Apparat 56, dessen Zahnstangen 58 von den Zahnstangen 54 frei sind, mittels des Druckabfalls im Betätiger 16 und mittels des Eingriffs der Zahnstangen 54 und 58 angetrieben, und die beiden Gleiter 26 und 32 werden miteinander verbunden.

In diesem Punkt wird die Phase B der Biegung mittels numerischer Steuerung gestartet.

Der Servomotor 68 wird entsprechend dem vorbestimmten Programm gespeist und gesteuert, wobei die sich folgenden Lagen in der absteigenden Bewegung des Trägers 14 und des Stempels 18 auf der optischen Skala 96 ablesbar sind. Der Servomotor 68 bewegt den Keil 88 in Richtung des Pfeiis F3, wodurch die simultane Abwärtsbewegung des Trägers 14 und des Stempels 18 in Richtung des Pfeils F4 über die Distanz K + K' gemäss Fig. 2B bewirkt wird.

Wenn nun die Biegephase B komplett ist, wird mittels der Presse die Prägephase C gemäss Fig. 2G durchgeführt.

Um die Prägephase durchzuführen, wird der Betätiger 98 unter Druck gesetzt und zwar in Richtung gemäss dem Pfeil F5, so dass die Keile 104 aufeinander liegen. Mit der Bewegung der Keile 104 des Gleiters 106 des unteren Trägers 12 und der Matrize 16, ergibt sich eine virtuelle Aufwärtsbewegung in Richtung des Pfeiles F6 über die Distanz L + L' gemäss Fig. 2C.

Die Prägekraft, die durch den Keil 104 ausgeübt wird, wird genau durch die Veränderung im Druck in der Kammer des Betätigers 98 mittels eines elektrisch gesteuerten Druckregulators 114 bekannter Bauart gemessen.

Während der Prägephase ist es notwendig, dass der bewegliche Apparat, der durch den Stempel 18 den Stempelhalter 14 und die Gleiter 32 und 26 dargestellt wird, rigoros vor dem Zurückkehren unter dem Prägedruck verhindert wird.

Der kinematische Reduktionsmechanismus, der durch das weibliche Gewinde 76 und durch die Kugelschraube 82 dargestellt ist, ist allgemein gesehen reversibel, so dass eine solche Rückkehr möglich wäre. Eine Abfallbremse 86 ist vorgesehen, um diese Rückkehr zu verhindern. Die Bremse 86 hat auch den Vorteil, dass durch sie die Reaktionskraft infolge der Prägung direkt vom Keil 88 zum Arm 24 des Rahmens 10 übertragen wird, ohne Einfluss auf die Schraubenkupplungseinheit 76 bis 82, die da5

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durch bezüglich der Prägekraft unterbemessen sein kann.

Die praktische Ausführungsform, die in Fig. 3 bis 5 gezeigt ist, ist nicht die einzig mögliche. Obwohl ein numerisch gesteuerter Servomotor 68 als bevorzugte Ausführungsform genannt wurde, wäre auch ein hydraulischer Servomotor nicht ausgeschlossen.

Dazu könnte die Presse auch die dritte Prägephase enthalten, oder die dazu benötigten Antriebsmittel könnten mit einem dritten Gleiter im oberen Arm im Apparat mit dem ersten und dem zweiten Gleiter verbunden sein.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand der Fig. 6 bis 9 beschrieben.

Die Biegepresse umfasst ein Paar C-förmiger Träger 1100. Ein unterer feststehender Träger 1102, der die Matrize 1104 trägt, ist am unteren Arm der Struktur 1100 befestigt.

Ein oberer beweglicher Träger 1106, der den Stempel 1108 trägt, wird nur durch die oberen Arme der Struktur 1100 geführt. Im vorliegenden Fall ist angenommen, dass die beiden Träger 1102 und 1106 einstückig sind, aber sie könnten auch durch modulare Träger gebildet sein.

Wie in Fig. 6 und 8 dargestellt ist, trägt jede Struktur 1100 einen doppelwirkenden hydraulischen oder pneumatischen Betätiger 1112 mit einer vertikalen Achse und für «alles-oder-nichts»-Betrieb. Eine untere Stange 1114 jedes Betätigers 1112 trägt eine Klammer 1116, an der der bewegliche Träger 1106 aufgehängt ist.

Die beiden Betätiger 1112, je einer für jede Struktur 1100, werden gleichenweise betätigt, um den einzelnen Annäherungshub für den Stempel 1108 gegen die Matrize 1104 für die Biegung durchzuführen und den entsprechenden Rückkehrhub nach der Biegung.

Nach Vervollständigung des Annäherungshubes trägt die Klammer 1116 den Hubanschlag, der durch den Träger 1118 gebildet ist, und der entgegen der Kraft einer Feder 120 drückt. Die Feder 120 ist vorgespannt, um das Gewicht des gesamten beweglichen Teils des Trägers 1106 zu tragen.

Die Presse umfasst auch eine Mehrzahl (n+1) von wenigstens drei äquidistanten C-förmigen Strukturen 122 zur Ausführung der Biegephase, allein entsprechend den oben beschriebenen Prinzipien.

Jede der C-förmigen Strukturen 122 ist isostatisch, z.B. auf einem horizontalen Stift 124 am unteren Träger 1102 befestigt. Wenn gewünscht, können die C-förmigen Strukturen 122 auf dem unteren Träger 1102 für freie Rotation um den horizontalen Stift 124 montiert sein. Sein Gewicht ist mittels einer entsprechenden Feder 126 ausgeglichen, so dass der obere Arm der Struktur 122 in Berührung mit dem oberen beweglichen Träger 1106 mittels einer Walze 128 gehalten wird.

Der obere Arm jeder C-förmigen Struktur 122 trägt eine Reaktionseinheit 130. Die Einheit 130 umfasst einen hydraulischen oder pneumatischen Ak-tuator 138 mit «alles-oder-nichts»-Antriebswirkung, und eine horizontale Stange 134 trägt einen Reaktionsstab des Bolzens 136.

Entsprechend jedem Bolzen 136 trägt der bewegliche Träger 1106 einen Servomotor, der weiter unten unter Zuhilfenahme von Fig. 9 beschrieben wird.

In Fig. 7 ist die Lage des Servomotors 140 (oder 138) am Ende seines Annäherungshubs in ausgezogenen Linien dargestellt und seine Lage am Ende des Rückkehrhubs ist in unterbrochenen Linien dargestellt.

Jede Einheit 140 (und 138) hat eine sphärische Kappe 142 an ihrem oberen Ende. Wenn die Einheit 140 das Ende des Annäherungshubs erreicht hat, wird der Bolzen 136 bis zur Lage gemäss Fig. 7 vorgeschoben, um zu verhindern, dass die Einheit und der Träger 1106 nicht zurückkehren können.

Unter Bezugnahme auf Fig. 9 umfasst jeder Servomotor 140 (und 138) einen unteren Block oder Träger 144, der an dem oberen Ende des beweglichen Trägers 1106 entsprechend jeder der Strukturen 122 befestigt ist. Dieser Block 144 hat eine obere Keilfläche 146, die durch einen Kugelrolltisch gebildet ist. Ein anderer Block 148 mit der Kappe 142 bildet ein Teil und ist ausgebildet für vertikale Verschiebung in vertikalen Führungen 150 und ist ebenfalls am beweglichen Träger 1106 befestigt. Der Block 148 hat eine geneigte Keilfläche 152, die der Fläche 146 gegenüberliegt und ist ebenfalls durch eine Kugelrollfläche gebildet.

Ein entsprechender Keil 154 befindet sich zwischen den beiden Keilflächen 146 und 152. Der Keil 154 ist an einer Betätigungswelle 156 in Form einer Kugelschraube befestigt.

Ein weibliches Gewinde 158 wirkt mit der Kugelschraube zusammen und ist in Lagern 160 im Träger 162 drehbar oben am beweglichen Träger 1106 fixiert. Der bewegliche Träger 1106 trägt einen numerisch gesteuerten elektrischen Servomotor 164, der das weibliche Gewinde 158 mittels einer Übertragung 166, z.B. eines Zahnriemens überträgt.

Wenn der bewegliche Träger 1106 seinen Annäherungshub mittels der Vorrichtungen 112, 114, 146 ausgeführt hat, wird der Servomotor 164 entsprechend jeder C-förmigen Struktur 122 betätigt, um den Keil 154 zwischen die beiden Keilflächen 146 und 152 zu drücken und damit den Biegehub auszuführen.

Alle Servomotoren sind im wesentlichen identisch bezüglich ihrer kinematischen Wirkung und die einzigen Unterschiede sind die, dass die Servomotoren der Einheiten 138 an den Enden der Träger so ausgebildet sind, um eine Restkraft von P/n(n-1) auszuüben, wobei n die Anzahl der C-förmigen Strukturen 122 angibt, während die Servomotoren der Einheiten 140 entsprechend den zwischenliegenden Strukturen 122 ausgebildet sind, um eine Presskraft von P/(n—1 ) auf den beweglichen Träger 1106 auszuüben.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 7 bis 9 ist jede C-förmige Struktur 122 auch mit Hilfsdetektionsstruk-turen 170 und 172 ausgebildet, die ebenfalls C-för-mig sind. Die Struktur 170, die die relative Verschiebung des Stempels und der Matrize messen, umfassen einen unteren Arm 174, der am unteren Träger 1102 befestigt ist und einen oberen Arm 176, der einen opto-elektronischen Transduktor 178 entsprechend der optischen Linie 180 trägt.

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Die andere Hilfsstruktur 172 misst die Deformation der Struktur 122 und ist notwendig, weil im fraglichen Fall der bewegliche Träger 1106 einheitlich ist. Diese Struktur 172 umfasst einen unteren Arm 180, der am unteren Arm der C-förmigen Struktur 122 befestigt ist und einen oberen Arm 182 der einen Transduktor 184 zur Messung der Deformation der Struktur 122 trägt, um die Nullage des Servosy-stems für jede C-förmige Struktur 122 zu identifizieren, wenn der Stempel 1108 und die Matrize 1104 miteinander in Berührung stehen.

Obwohl bevorzugte Ausführungsformen spezifisch dargestellt und beschrieben sind, ist es selbstverständlich, das viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Licht der obigen Darlegungen möglich sind, und dem Geltungsbereich der Ansprüche entsprechen. So könnte beispielsweise in der Biegemaschine gemäss Fig. 2 bis 5 und Fig. 6 bis 9 der obere Träger fix sein und der untere Träger könnte entsprechend beweglich ausgebildet sein.

Claims (11)

Patentansprüche

1. Blechbiege-Maschine, gekennzeichnet durch

- einen Rahmen (10), je ein daran gehaltertes

- oberes und unteres Biegewerkzeug (18, 16), die frei zueinander hin und voneinander weg bewegbar sind, um ein dazwischen liegendes Werkstück (W) zu biegen,

- ein erstes Antriebsmittel (38, 42, 46, 48, 52) um das obere (18) und/oder das untere Biegewerkzeug (16) mit relativ hoher Geschwindigkeit gegeneinander hin und voneinander weg zu bewegen, im Zustand wenn die beiden Biegewerkzeuge einen relativ grossen Abstand voneinander haben,

- ein zweites Antriebsmittel (68, 82, 84, 88), um das obere (18) und/oder das untere Biegewerkzeug (16) mit Präzision gegeneinander hin und voneinander weg zu bewegen, wenn der Abstand zwischen oberem und unterem Biegewerkzeug relativ gering ist,

- ein erstes Gleitglied (26), das in vertikaler Richtung verschiebbar am Rahmen (10) gehalten ist;

- ein zweites Gleitglied (32), das in vertikaler Richtung verschiebbar am ersten Gleitglied (26) gehalten ist;

- ein Werkzeugträger (14, 32), der am zweiten Gleitglied (32) gehalten ist und zur Halterung des oberen oder unteren Biegewerkzeugs (18,16) dient;

- wobei mit dem ersten Antriebsmittel (38, 42, 46, 48, 52) das zweite Gleitglied (32) mit der hohen Geschwindigkeit bewegbar ist,

- wobei mit dem zweiten Antriebsmittel (68, 82, 84, 88) das erste Gleitglied (26) bei geringerer Geschwindigkeit bewegbar ist;

- ein Ein-/Auskuppelmittel (54, 58) für das erste Gleitglied (26), um dieses vom zweiten Gleitglied (32) zu lösen oder an dieses anzukuppeln.

2. Maschine nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet, durch ein drittes Antriebsmittel (98, 104), zur Durchführung einer Prägung am Ende eines Biegeprozesses.

3. Maschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Antriebsmittel (68, 82, 84, 88) ein federndes Element (42a) aufweist,

das zum federnden Halten des ersten Gleitgliedes (26) am Rahmen (10) angebracht ist; und mit einem vierten Antriebsmittel (38, 42, 46, 48, 52), um das erste Gleitglied (26) in vertikaler Richtung zu bewegen.

4. Maschine nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Antriebsmittel (38, 42, 46, 48, 52) einen ersten Keil (88) aufweist, der in vertikaler Richtung verjüngt ist, um das erste Gleitglied (26) in vertikaler Richtung bei einer niedrigeren Geschwindigkeit zu bewegen, indem der erste Keil in horizontaler Richtung bei höherer Geschwindigkeit bewegt wird; und mit einem elektrischen Servomotor (68), um den Keil in horizontaler Richtung zu bewegen.

5. Maschine nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Antriebsmittel Bremsmittel (86) umfasst, um die Bewegung des Keilgliedes (88) in horizontaler Richtung zu stoppen.

6. Maschine nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ein-/Auskuppelmittel (54, 58) ein erstes Eingriffsmittel (58) aufweist, das am Werkzeugträger (14) angeordnet ist, dass ein zweites Eingriffsmittel (54) vorgesehen ist, das am ersten Gleitglied (26) gehalten ist und das mit dem ersten Eingriffsmittel (58) verbindbar oder von diesem lösbar ist, und dass Steuermittel (60, 62, 64, 66) vorgesehen sind, um das erste Eingriffsmittel (58) oder das zweite Eingriffsmittel (54) zum Verbinden oder Lösen zu steuern.

7. Maschine nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebsmittel ein erstes Gestell (48) auf dem ersten Gleitglied (26), ferner ein zweites Gestell (52) auf dem zweiten Gleitglied (32), das dem ersten Gestell (48) gegenüberliegend angeordnet ist, umfasst, dass ein pneumatisches Kolben-Zylinder-System (38, 40, 42) vorgesehen ist, das vom ersten Gleitglied (26) gehalten ist, vorgesehen ist, und dass ein Kettenrad (46) am freien Ende einer Kolbenstange (42) des Zylinders (38) zum gleichzeitigen Eingriff bei den beiden Gestellen (48,52) vorgesehen ist.

8. Maschine nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Gestell (48) vorgesehen ist, das am ersten Gleitglied (26) angebracht ist, dass ein zweites Gestell (52) vorgesehen ist, das am zweiten Gleitglied (32) gegenüber dem ersten Gestell (48) angebracht ist, dass am ersten Gleitglied (26) ein pneumatisches Kolben-Zylinder-System (38, 40, 42) angeordnet ist, und dass ein Kettenrad (46) rotierbar am freien Ende einer Kolbenstange (42) des Kolben-Zylinder-Systems (38, 40, 42) zum gleichzeitigen Eingriff bei den beiden Gestellen (48, 52) vorgesehen ist.

9. Maschine nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Antriebsmittel (98, 104) ein drittes Gleitglied (106) aufweist, das in vertikaler Richtung verschiebbar am Rahmen montiert ist, dass ein zweiter Keil (104) vorgesehen ist, der in vertikaler Richtung verjüngt ist, um zum Bewegen des dritten Gleitgliedes (106) in vertikaler Richtung am Rahmen montiert ist, und mit einem fünften Antriebsmittel (100,102), um den zweiten Keil in horizontaler Richtung zu bewegen.

10. Verfahren zum Biegen einer Blechplatte mit

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CH 680 912 A5

der Blechbiege-Maschine nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine relative Bewegung (Phase A) der oberen und unteren Biegewerkzeuge (16, 18) gegeneinander hin, mit relativ hoher Geschwindigkeit vor dem Beginn des Biegeprozesses, 5 wobei diese Bewegung mittels eines ersten Antriebsmittels (38, 42, 46, 48, 52) ausgeführt wird, und durch einen Luftbiegeschritt (Phase B), um das obere und/oder untere Biegewerkzeug (16, 18) gegen ein Werkstück, das zwischen den Biegewerk- 10 zeugen angeordnet ist, zu bewegen, wobei diese Bewegung bei niedrigerer Geschwindigkeit durchgeführt wird, um eine Luftbiegung des Werkstücks mittels eines zweiten Antriebsmittels (68, 82, 84, 88) auszuführen. 15

11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Prägeschritt (Phase C), um das Werkstück nach der Durchführung der Luftbiegung mittels eines dritten Antriebsmittels (100, 102, 104) zu prägen. 20

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