CH681963A5 - - Google Patents
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Description
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CH 681 963 A5
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Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Blechbiegemaschine und insbesondere eine Blechbiegemaschine, die präzise Biegearbeiten in einem Blechstück ausführen kann.
Bei Pressmaschinen zum Biegen von Metallblechen (als Biegen von flachen Werkstücken) sind der Stempel und die Wange (als obere und untere Biegewerkzeuge) durch Balken (als Halteplatte) gehalten, wobei die Halteplatten im allgemeinen schmal aber sehr tief sind, so dass sie unter dem Biegedruck, der bei Maschinen mit einer gewissen Länge durch zwei an den Enden des bewegbaren Balkens angeordnete öldynamische Zylinder ausgeübt wird, eine Durchbiegung widerstehen können. Die Biegestärke der Balken ist sehr wichtig, da ihre durch Biegung einen Unterschied im Abstand zwischen dem Stempel und dem Balken im mittleren Bereich bezüglich der endständigen Abschnitte des Balkens verursachen. Selbst wenn sie begrenzt ist, verursacht diese Druckbiegung, dass das Metallblech unter einem Winkel gebogen wird, der entlang der Länge der Biegung nicht konstant ist.
Bei sehr langen Biegepressen, die zum Biegen von mehreren meterlangen Metallblechen vorgesehen sind, beträgt die Tiefe des Balkens hohe Werte im Bereich von zwei oder mehr Metern. Für eine gegebene mittlere Durchbiegung nimmt das Teil eine Längenzunahme des Balkens das Trägheitsmoment mit der dritten Potenz der Länge des Balkens zu. Dies bedeutet, dass die Maschine sehr hoch ist. Unter anderem hat dies bei vertikalen Maschinen, das heisst, bei dem üblichsten Typ, zur Folge, dass die beachtliche Höhe des unteren Balkens eine Kurve infolge des Arbeitsraumes erfordert, um den grössten Teil des Balkens zu lagern und die Arbeitshöhe in eine ökonomische Position zu bringen.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine Blechbiegemaschine zum Biegen von langen Flächen zu schaffen, die eine sehr präzise Biegung ermöglichen, aber bei der dennoch der Balken (Halteplatte) nicht so tief ist wie nach dem Stand der Technik.
Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, eine Blechbiegemaschine zu schaffen, die mit höheren Biegekräften benützt werden kann als diejenige nach dem Stand der Technik, und bei der die Durchbiegung der Balken gleich oder vorzugsweise kleiner ist als bei den Balken der vorbekannten Pressen.
Gemäss der Erfindung ist diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Die Fig. 1A, 1B und 1C sind schematische Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht eines Biegewerkzeuges gemäss der Erfindung,
Fig. 3 ist ein schematischer Querschnitt entlang der vertikalen Ebene III-III der Fig. 2, in vergrös-sertem Massstab,
Fig. 4 ist eine schematische Teilansicht gemäss Pfeil IV in Fig. 3, und
Fig. 5 ist eine schematische Frontansicht gemäss Pfeil V in Fig. 3.
Beschreibung der bevorzugten Ausführung Eine Erläuterung des Prinzips, auf welchem die Erfindung gründet, wird zuerst anhand der Fig. 1A, 1B und 1C gegeben.
Die Durchbiegung F eines Balkens ergibt sich aus der bekannten Formel:
wobei:
F = die Durchbiegung des Balkens,
P = die totale Last auf dem Balken,
L = die Länge des Balkens,
I = das Trägheitsmoment des Balkens,
Ko = eine Konstante ist.
Besitzt der Balken einen prismatischen Querschnitt, so ist dh3 PL3
I = •f~~ , so dass F = K1 —— ; wobei:
12 H3
B = die Weite des Balkens,
H = die Tiefe des Balkens,
K1 = eine Konstante ist.
Für eine gegebene Durchbiegung F und Breite B des Balkens ist die Höhe H des Balkens proportional zu L.
Daraus folgt:
1 ) Bei einer gegebenen Biegepresse (Fig. 1A) mit einer bestimmten Länge L, einer totalen Last P und einer bestimmten Durchbiegung F des Balkens einer Höhe H, kann die gleiche Durchbiegung F (Fig. 1B) mit einem Balken der halben Höhe H/2 erreicht werden, wenn eine zusätzliche Last P auf die Mitte der Maschine ausgeübt wird und der untere und der obere Balken jeweils in zwei unabhängige Balken der Länge L/2 unterteilt sind;
2) die Last kann weiter auf 4P erhöht werden (Fig. 1C) und die Höhe des Balkens weiter halbiert werden (H/4), wenn eine weitere Halbierung durchgeführt wird, was durch weitere Unterteilungen mit zwei fortgesetzt werden kann.
Somit kann eine Biegepresse von beachtlicher Länge hergestellt werden, indem modulare Elemente aneinander geführt werden, die wesentlich schmaler sind sowohl in den Dimensionen der Balken als auch in der ausgeübten Kraft, vorausgesetzt, dass die Enden all der Module mit grösster Genauigkeit simultan bewegt werden.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird die Genauigkeit durch das Vorliegen einer Steuereinrich-
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tung geschaffen, welche vorzugsweise über eine numerische Steuerung für die simultane Bewegung aller Halter der bewegbaren Balken sorgt, das heisst, der an den Enden angeordneten Trägern und des dazwischen angeordneten Trägers bzw. der Träger, so dass die MikroVerschiebungen 8 s all der Träger und der entsprechenden Teile der Balken identisch zueinander sind und zur gleichen Zeit ô t stattfindet.
Diese Art Steuerung ist eine elektronische Technik, die unter verschiedenen Namen bekannt ist («electric shaft» oder «linear interpolation» der Bewegung der verschiedenen Achsen). Soweit bekannt ist diese Technik bisher bei bekannten Biegepressen lediglich für die Steuerung von zwei öldy-namischen oder elektrischen servobetätigten Zylindern, die an den Enden eines nicht-geteilten beweglichen Balkens angeordnet sind, verwendet werden.
Gemäss der Erfindung muss ein beweglicher Balken nicht physikalisch unterteilt sein, sondern kann aus einem kontinuierlichen Balken bestehen, der an einem Träger befestigt ist. In diesem Fall bildet der Balken und die Träger ein statisch unbestimmtes System.
Ist jedoch wie bevorzugt mindestens der bewegliche Balken physikalisch in nachfolgende separate Module unterteilt, so ist der bzw. jeder dazwischenliegende Träger des Balkens simultan mit nachfolgenden Modulen gekoppelt. In diesem Fall bilden jedes Modul und seine Träger ein isostatisches System.
Der den beweglichen Balken gegenüberliegende Balken ist im allgemeinen der untere Balken. Ist dieser Balken fest oder im wesentlichen fest, wie dies oft der Fall ist, so ist dieser vorzugsweise, wenigstens effektiv, wie der bewegliche Balken ebenfalls unterteilt, wobei die Träger, die Gegendruckmittel bilden, fixiert sind, und der feste Balken kann in jedem Fall somit auch eine geringe Höhe aufweisen. Diese Merkmale haben den grossen Vorteil, dass die Erstellung eines Lagers im Werkstattboden zur Aufnahme des unteren Balkens nicht erforderlich ist.
Eine Ausführung der Erfindung wird nun anhand der Fig. 1 bis 5 erläutert.
Die Ausführung nach den Fig. 1 bis 5 besitzt gewisse Merkmale, die Gegenstand des schweizerischen Patents Nr. 680 912 für eine «Blechbiegemaschine» sind, wobei die Anmeldung vom selben Anmelder am gleichen Tag eingereicht wurde und in welcher insbesondere unterschiedliche Mechanismen die Bewegungs- und Biegeschritte durchführen. Die Biegepresse umfasst ein Paar C-förmige Strukturen eines ersten Traggestells 100. Ein unterer fester Balken eines festen Haltegliedes 102 trägt eine Wange seines unteren Biegewerkzeuges 104 und ist mit dem unteren Arm der Struktur 100 verbunden.
Ein oberer beweglicher Balken eines oberen beweglichen Haltegliedes 106 trägt den Stempel des oberen Biegewerkzeuges 108 und ist lediglich durch den oberen Arm der Struktur 100 geführt. Im vorliegenden Fall wird angenommen, dass die beiden Balken 102 und 106 kontinuierlich sind, wobei modulare
Balken die gemäss Fig. 1 ebenfalls benutzt werden könnten.
Wie in den Fig. 2 und 4 gezeigt, ist oben auf jeder Struktur 100 ein doppeltwirkender hydraulischer oder pneumatischer Zylinder 112 angeordnet, der eine vertikale Achse aufweist und nach dem Prinzip alles - oder - nichts arbeitet. Eine untere Stange 114 eines jeden Zylinders 112 trägt einen Steg 116, an den der bewegliche Balken 106 angebracht ist.
Die beiden Zylinder 112, für jede Struktur 100 eine, werden unisono betrieben, um einen Annäherungshub des Stempels 108 gegen die Backe 104 für die Biegung und den Rückhub nach der Biegung zu veranlassen.
Nach Abschluss des Annäherungshubes liegt der Steg 116 an einem Endanschlag an, der durch einen Halter 118 gebildet wird, welcher gegen die Kraft einer Feder 120 bewegt wird. Die Feder 120 wird gespannt, so dass sie das Gewicht der gesamten beweglichen Komponente des Balkens 106 trägt.
Die Presse umfasst ebenfalls eine Mehrzahl (n + 1) von wenigstens drei C-förmigen Strukturen 122, die die zweiten Tragglieder bilden und im gleichen Abstand zueinander angeordnet sind und die gemäss den Ausführungen in der oben erwähnten schweizerischen Patentschrift Nr. 680 912 lediglich für den Biegevorgang vorgesehen sind.
Jede dieser C-förmigen Strukturen 122 ist isostatisch montiert, beispielsweise auf einem horizontalen Stift 124 der wie gezeigt am unteren Balken 102 angebracht ist. Die Struktur 122 ist am unteren Balken 102 so angebracht, dass sie um den horizontalen Stift 124 frei rotierbar ist. Das Gewicht der Struktur 122 wird durch eine entsprechende Feder 126 ausgeglichen, so dass der obere Arm der Struktur 122 über eine Rolle 128 in Kontakt mit dem oberen bewegbaren Balken 106 gehalten ist.
Der obere Arm jeder C-förmigen Struktur 122 erzeugt eine allgemeine mit 130 bezeichnete Gegeneinheit. Die Einheit 130 umfasst einen hydraulischen oder pneumatischen Zylinder 138, der nach dem Prinzip alles - oder - nichts arbeitet und eine horizontale Stange 134 besitzt einen Stössel oder Bolzen 136.
Korrespondierend mit jedem Bolzen 136 besitzt der bewegbare Balken 106 eine Servomotoreinheit, die nachfolgend anhand der Fig. 5 beschrieben wird.
In Fig. 3 ist die Position einer Servormotoreinheit 140 (oder 138) am Ende ihres Annäherungshubes mit ausgezogenen Linien dargestellt und ihre Position am Ende des Rückholhubes mit gestrichelten Linien dargestellt.
Jede Einheit 140 (und 138) besitztoben eine kugelförmige Kappe 142. Wenn die Einheit 140 das Ende des Annäherungshubes erreicht hat, wird der Bolzen 136 in die in Fig. 7 gezeigte Position vorgeschoben, so dass die Einheit und der Balken 106 von einer Rückbewegung gehindert sind.
Wie in Fig. 5 gezeigt, besitzt jede Servomotoreinheit 140 (und 138) einen unteren Block oder Träger 144, der oben am beweglichen Balken 106 gegenüber einem der Strukturen 122 angebracht ist. Dieser Block 144 besitzt eine obere Keilfläche 146, die durch einen Rolltisch gebildet wird. Ein weiterer Block 148, von dem die Kappe 142 ein Teil ist, ist für
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vertikale Verschiebungen in vertikalen Führungen 150 gelagert und auch mit dem bewegbaren Balken 106 verbunden. Der Druck 148 besitzt eine geneigte Keilfläche 152, die der Fläche 146 gegenüberliegt und die ebenfalls durch einen Rolltisch gebildet wird.
Ein korrespondierender Teil 154 ist zwischen den beiden Keilflächen 146 und 152 angeordnet. Der Keil 154 ist mit einem Betätigungsschaft 156 verbunden.
Ein Teil 158 mit Innengewinde arbeitet mit der Schraubspindel zusammen und ist rotierbar in einem Lager 160 gelagert, das an einem Träger 162 oben auf dem bewegbaren Balken 106 angebracht ist.
Der bewegbare Balken 106 besitzt ebenfalls einen numerisch gesteuerten elektrischen Servomotor 164, welcher den Gewindeteil 158 mittels einer Transmission 166 antreibt, welche Transmission beispielsweise ein Zahnriemen ist.
Wie in der oben erwähnten schweizerischen Patentschrift Nr. 680 912, wenn der bewegbare Balken 106 über die bewegten Teile 112,114 und 116 den Annäherungshub ausgeführt hat, wird der Servomotor 164 entsprechend jeder C-förmigen Struktur 122 betätigt, um dadurch den Keil 154 zwischen die beiden Keilflächen 146 und 152 zu treiben und dadurch den Biegehub zu erwirken.
Alle Servomotoreinheiten sind in kinetischer Hinsicht im wesentlichen identisch. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Servomotoren der Einheiten 138 an den Enden des Balkens angeordnet sind und eine Druckkraft P/n(n-1) ausüben, wobei n die Anzahl der C-förmigen Strukturen 122 ist, während die Servomotoren der Einheiten 140 den dazwischenliegenden Strukturen 122 entsprechend und so ausgeführt sind, dass sie eine Druckkraft von P/(n-1 ) auf den bewegbaren Balken 106 ausüben.
In der Ausführung nach den Fig. 3 bis 5 ist jede C-förmige Struktur 122 ebenfalls mit Hilfsanzeige-strukturen 170 und 172 versehen, wobei beide C-förmig sind. Die Struktur 170, welche die relative Durchbiegung des Stempels und der Backe ist, umfasst einen unteren Arm 174, der mit dem unteren Balken 102 verbunden ist, und einen oberen Arm 176, der einen optoelektronischen Umwandler 178 aufweist, der mit einer optischen Linie 180 zusammenarbeitet.
Die andere Hilfsstruktur 172 misst die Deformation der Struktur 122 und ist dann notwendig, wenn der bewegbare Balken 106 durchgehend ist. Die Struktur 172 besitzt einen unteren Arm 180, der am unteren Arm der C-förmigen Struktur 122 angebracht ist und einen oberen Arm 182, der einen Umwandler 184 für die Ermittlung der Deformation der Struktur 122 trägt, um damit die Nullposition zu identifizieren, wenn der Stempel 108 und die Backe 104 miteinander in Kontakt sind, wobei diese Nullpunktidentifikation für das Servosystem jeder der C-för-migen Strukturen 122 bestimmt ist.
Claims (7)
1. Blechbiegemaschine, mit:
einem ersten Traggestell (100);
oberen und unteren Biegewerkzeugen (104, 108) mit einer langen und schmalen Form, wobei jedes mit einem Halteglied am ersten Traggestell befestigt und zum Biegen zueinander hin und voneinander weg bewegbar sind;
mindestens drei zweiten Traggestellen (122), wobei jedes in einer von drei Ebenen liegt, die senkrecht zur Längsrichtung der Biegewerkzeuge verlaufen; Antriebsvorrichtungen (144-166), die jeweils auf einem der zweiten Traggestelle montiert sind und Antriebskräfte an wenigstens drei Abschnitten der Biegewerkzeuge in Längsrichtung dazu ausüben, so dass die oberen und unteren Biegewerkzeuge (104, 108) relativ zueinander hin und voneinander weg bewegt werden; und
Steuermitteln zum Steuern der Antriebsvorrichtungen (144-166), so dass Abstände zwischen dem oberen und unteren Biegewerkzeug bei wenigstens drei Abschnitten der Biegewerkzeuge während der Biegeoperation gleich gehalten sind.
2. Blechbiegemaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (112), um die oberen und unteren Biegewerkzeuge zueinander hin und voneinander weg zu bewegen, wenn der Abstand zwischen den Biegewerkzeugen (104, 108) vergleichsweise gross ist.
3. Blechbiegemaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtungen (144-166) einen Keil (154) aufweisen, welcher eine geneigte Fläche aufweist, um über ein Halteglied ein bewegliches Biegewerkzeug (108) gegen ein festes Biegewerkzeug (104) zu zwingen.
4. Blechbiegemaschine nach Anspruch 3, wobei der Keil (154) auf einem beweglichen Halteglied angebracht ist und frei entlang einer Hinterkante des Haltegliedes bewegbar ist und einen Halteblock (136) umfasst, welcher auf dem ersten Traggestell angebracht ist, um die Rückseite des Keiles zu halten, wenn der Keil bewegt wird und das bewegbare Biegewerkzeug gegen das fixierte Biegewerkzeug bewegt wird.
5. Blechbiegemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem ersten Traggestell angeordneten Mittel zur Bewegung des Werkzeugs pneumatische Zylinder (112) umfassen.
6. Blechbiegemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Traggestell (122) auf einem fixierten Halteglied derart angebracht ist, dass ein erster Kantenbereich davon am fixierten Halteglied angebracht ist und eine parallel zur Längsrichtung des Biegewerkzeuges verlaufende Achse frei bewegbar ist, und wobei ein zweiter Kantenbereich gegen das bewegliche Halteglied gezwungen ist.
7. Blechbiegemaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin Mittel (172) zur Anzeige einer Deformation am zweiten Traggestell vorgesehen sind, wobei die Deformation auf eine Biegeoperation zurückgeht.
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