[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Mess- und Steuervorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Weiter betrifft die Erfindung Verfahren zum Messen von Biegewinkeln in einer Abkantpresse.
[0002] Beim Abkanten von Blechen mit einem Biegewerkzeug aus einem Biegestempel und einer Biegematrize bietet die exakte Einhaltung eines vorgegebenen Biegewinkels häufig grosse Schwierigkeiten. Der Biegewinkel kann zwar durch die Bestimmung der Eindringtiefe des Biegestempels in die Biegenut der Biegematrize bei einer gegebenen Breite der Matrize theoretisch genau berechnet werden.
In der Praxis können diese theoretischen Werte jedoch nicht oder nur annähernd erreicht werden, weil der tatsächliche Biegewinkel, je nach Genauigkeit des Stempelvorschubs in der Biegenut der Matrize sowie der Qualität und Dicke des zu biegenden Blechstückes, kleinere oder grössere Abweichungen vom Sollwert aufweist.
[0003] Bei einem abgekanteten Blech tritt bei der Rücknahme des Stempels, d.h. der Entlastung des Werkzeugs, stets ein Rückfedern auf, so dass der tatsächliche Biegewinkel nicht mit dem theoretischen, berechneten Wert übereinstimmt. Aus diesem Grunde ist es unerlässlich, eine entsprechende Korrektur des Stempelvorschubs in der Biegenut der Matrize durchzuführen, bevor die eigentliche Produktion der abgekanteten Bleche beginnen kann.
Dem Problem des Rückfederns eines abgekanteten Blechs wird nach dem bekannten Stand der Technik beispielsweise dadurch begegnet, dass in einem ersten Arbeitsgang das Abkanten in einem Winkel erfolgt, der grösser ist als der berechnete Sollwinkel. In einem zweiten Arbeitsgang wird das abgekantete Blech entlastet, die Rückfederung erfolgt in eine entspannte Lage. In einem dritten Arbeitsgang wird der entspannte Winkel des abgekanteten Blechs gemessen und mit dem Sollwort verglichen. In einem vierten Arbeitsgang wird die korrigierte definitive Einstellung der Werkzeuge vorgenommen und das vorgebogene Blech wieder voll belastet.
Dieses sogenannte Nachdrücken hat in der Praxis breiten Zuspruch gefunden und wird in der Regel nicht nur einmal, sondern nicht selten zwei- bis viermal durchgeführt.
[0004] Die EP.B1 0 775 028 beschreibt ein Verfahren und eine Bearbeitungsmaschine zum Abkanten von Werkstücken in Blechform. Die Winkelmessung erfolgt nach allen Beispielen auf der Innenseite des abgekanteten Blechs, indem zwei horizontale Tasterstäbe, welche ungleich lang sind und parallel verlaufen, unabhängig voneinander abgesenkt werden, bis sie auf dem abgekanteten Blech innenseitig aufliegen. Der Biegewinkel kann aufgrund der ausgemessenen Geometrie bestimmt werden. Nach Varianten werden die stabförmigen Tastelemente durch kreisförmige Scheiben oder Scheibensegmente ersetzt.
Nachteilig wirkt sich in der Praxis insbesondere aus, dass für die Anordnung der Tastelemente der Biegestempel in seiner Längsrichtung unterbrochen werden muss.
[0005] Die EP.B1 0 715 552 beschreibt eine Abkantmaschine mit einem am unteren Querträger mit der Biegematrize angelenkten Messsystem, welches durch Schwenken eines parallelogrammartig angeordneten Gestänges in Messposition gebracht werden kann. Etwa rechtwinklig zum abgekanteten Blech wird ein Messstift aufgesetzt, welcher über ein Teleskopelement direkt auf ein Tastelement einwirkt. Diese Ausführungsform einer Messvorrichtung ist sperrig, aufwendig und kompliziert zu handhaben. Weiter scheint das System stossempfindlich und bezüglich einer hohen Messgenauigkeit anfällig zu sein.
[0006] Die US.A 4 489 586 beschreibt eine Winkelmessvorrichtung für Abkantpressen, welche im Biegestempel angeordnet ist.
Diese Winkelmessvorrichtung umfasst ein Messwerk und wenigstens einen Taster, welcher mit dem Biegestempel abgesenkt wird. Wegen der geometrischen Querschnittsform der Biegestempel kann der Biegewinkel nur auf einer Seite der Arbeitskante gemessen werden. Nach einer speziellen Ausführungsform sind auf der gleichen Seite der Biegekante zwei Messtaster ausgebildet, was die Bestimmung der Steigung des einen abgekanteten Blechteils erlaubt. Es können so nur symmetrische Abkantwinkel gemessen werden.
Die Anordnung mechanisch-elektrischer Messwandler im Biegestempel setzt die empfindlichen Bauteile in der Messvorrichtung extremen Belastungen aus und schwächt überdies die mechanische Festigkeit des gesamten Biegestempels.
[0007] Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, eine Messvorrichtung und ein Verfahren zu deren Betrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die vorstehend erwähnten Nachteile beseitigen und während sowie nach dem Abkanten einen präzisen, sicheren, platzsparenden und wirtschaftlichen Betrieb erlauben.
[0008] Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäss durch das Kennzeichen von Patentspruch 1 gelöst.
Speziell und weiterführende Ausführungsformen der Messvorrichtung sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.
[0009] Die Relativbewegung zwischen Biegestempel und Biegematrize, welche im Wesentlichen das Biegewerkzeug bilden, kann erzeugt werden durch
eine ortsfeste Biegematrize und einen in y-Richtung verschiebbaren Biegestempel,
einen ortsfesten Biegestempel und eine in y-Richtung verschiebbare Biegematrize, oder
einen Biegestempel und eine Biegematrize, welche gegeneinander oder voneinander weg in y-Richtung verschiebbar sind, wobei der Biegestempel oder die Biegematrix am oberen Querträger, das jeweils andere Werkzeugteil am unteren Querteil abgestützt ist.
[0010] In der Praxis wird am häufigsten eine ortsfeste Biegematrize und ein etwa vertikal (y-Richtung)
heb- und senkbarer Biegestempel verwendet.
[0011] Die Anzahl von peripheren Messtastern ist grundsätzlich frei. Ein, zwei oder mehrere periphere Messtaster können auf der gleichen Seite einer Symmetrieebene der Biegematrize angeordnet sein, jedoch nur beim symmetrischen Abkanten. Bevorzugt sind wenigstens zwei periphere Messtaster vorgesehen und insbesondere bezüglich der erwähnten Symmetrieebene paarweise angeordnet.
In der Praxis sind zweckmässig, entsprechend der Länge der Arbeitskante des Biegewerkzeugs, wenigstens drei periphere Messtasterpaare angeordnet, mit einem Messtasterpaar in der Längsmitte der Biegematrize.
[0012] In Ergänzung der peripheren Messtaster kann im Bereich der Symmetrieebene der Biegematrize, z.B. parallel zwischen den Paaren von peripheren Messtastern, je ein in y-Richtung verschiebbarer zentraler Messtaster angeordnet sein, welcher ebenfalls vor, während und nach dem Abkanten am Blech anliegt. Die peripheren Messtaster liegen je einem oder beiden abgebogenen Schenkeln des Blechs an, der zentrale Messtaster stets an dessen Scheitel.
Funktional entsprechen sich die zentralen den peripheren Messtaster, sie dienen der Positionsmessung.
[0013] Sowohl die peripheren als auch die zentralen Messtaster haben vorzugsweise einen runden Querschnitt, sie können jedoch auch querschnittlich quadratisch, rechteckig, elliptisch usw., ausgebildet sein, d.h. jede technisch realisierbare geometrische Querschnittsform annehmen. Vorteilhaft sind die Messtaster wenigstens auf der dem Blech aufliegenden Stirnseite mit einem Radius rM zylinder- oder kugelförmig abgerundet, wodurch auf dem Blech bei jeder Querschnittsform Auflagepunkte bzw. Auflagelinien festgelegt werden.
[0014] Die Messtaster müssen mit geringer, jedoch hinreichender Kraft auf das Blech gedrückt werden und diesem während dem gesamten Biegevorgang folgen können.
Die Bohrungen und die entsprechenden Mittel sind so ausgestaltet, dass diese Bedingung stets erfüllt werden kann. Die Mittel zum Andrücken der Messtaster sind an sich bekannt und von mechanischer, pneumatischer, hydraulischer oder elektro-magnetischer Natur, insbesondere werden Federn eingesetzt.
[0015] In der Regel erfolgt das Biegen eines Blechs in einer Abkantpresse symmetrisch. Im asymmetrischen Fall drückt der Biegestempel nicht in Richtung der Symmetrieebene der Biegematrize, sondern in einem davon abweichenden Winkel beta .
Die Kalibriermatrix und das Rechenprogramm der Messvorrichtung sind auch für diesen Fall gewappnet und können die Daten problemlos als Vorgabeparameter für den Vorschub und die Positionierung des Biegestempels und/oder der Biegematrize einsetzen.
[0016] In Bezug auf das Verfahren zum Messen und Steuern von Biegewinkeln alpha in einer Abkantpresse während und nach der industriellen Produktion wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass
die peripheren Messtaster während dem Abkantprozess kontinuierlich dem zugeordneten Schenkel des Blechs folgen, wobei die Längsverschiebung der Messtaster in y-Richtung vom Messwandler in Signale umgesetzt werden,
der Prozessor die Signale analysiert, anhand der gespeicherten Kalibriermatrix die Winkel gamma L und gamma R des linken und rechten Schenkels des Blechs zur Auflagefläche berechnet und aus der Beziehung alpha = 180 deg.
- gamma L - gamma R den Ist-Wert des Biegewinkels alpha ableitet,
der Prozessor den Ist-Wert des Biegewinkels alpha des entlasteten Blechs mit dem vorgegebenen Soll-Wert vergleicht und eine vorgegebene Toleranz überschreitende Abweichungen anzeigt.
Spezielle und weiterführende Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.
[0017] Jede Biegematrize, ob in eine neue oder nachgerüstete Abkantpresse eingesetzt, wird mit einer spezifischen Kalibriermatrix geliefert. Der Anwender des Verfahrens, der industrielle Hersteller von abgekanteten Blechen, macht lediglich die Messungen während und nach dem Prozess.
Das Messen während dem Prozess wird als aktives Messen bezeichnet, eine reine Qualitätskontrolle des fertig abgekanteten Blechs als passives Messen.
[0018] Während der industriellen Produktion von abgekanteten Blechen wird der Messvorgang zweckmässig permanent durchgeführt, kann aber auch in regelmässigen Zeitabständen oder nach vorgegebenen Stückzahlen wiederholt werden. Die Messvorrichtung behindert die Produktion in keiner Weise und ist ohne die geringste Änderung jederzeit einsatzbereit.
[0019] Die industrielle Fertigung läuft in an sich bekannter Weise ab. Prozessbedingt erfolgt das Abkanten in der Regel stufenweise, d.h. mit mindestens einmaligem, jedoch auch zwei- bis viermal wiederholtem Nachdrücken. Durch wiederholtes Nachdrücken wird wohl die Winkelpräzision vergrössert, die Wirtschaftlichkeit jedoch entsprechend erniedrigt.
Die Entlastung vor dem Nachdrücken kann teilweise oder vollständig sein.
[0020] Für das Einlegen der Bleche kann ein Anschlag eingesetzt werden, der nach dem Erreichen des Klemmpunktes durch den Biegestempel wieder entfernt wird. Die relative Abkantbewegung von Biegestempel und/oder Biegematrix kann in üblicher Weise gesteuert und begrenzt werden.
[0021] Eine optische und/oder akustische Anzeige erfolgt beim erfindungsgemässen Verfahren vorzugsweise dann, wenn der Ist-Wert des Biegewinkels alpha am entlasteten abgekanteten Blech z.B. mehr als 1,0%, insbesondere mehr als 0,1%, beträgt.
In diesem Fall wird manuell oder automatisch wenigstens ein Nachdrücken ausgelöst und/oder der relative Endabstand zwischen Biegestempel und Biegematrize korrigiert.
[0022] Nach einer Variante der Erfindung löst der Prozessor beim Überschreiten der eingestellten Toleranz bezüglich des Ist-Wertes des Biegewinkels alpha programmgespeichert ein wenigstens einmaliges Nachdrücken und/oder eine Korrektur der Eindringtiefe des Biegestempels in die Biegenut der Biegematrize aus.
[0023] Es kann auch eine Kalibriermatrix für eine erfindungsgemässe Mess- und Steuervorrichtung erstellt werden, welche sich dadurch auszeichnet,
dass nacheinander Kalibrierkörper mit sich kontinuierlich vergrösserndem oder verkleinerndem Winkel in die Biegenut einer Biegematrize eingeführt und durch Messen der Höhe der peripheren Messtaster die Winkel gamma L und gamma R der beiden Schenkel des Blechs zur Auflagefläche berechnet und in einem Prozessor gespeichert werden.
[0024] Die Anzahl der eingesetzten Kalibrierkörper mit verschiedenen Winkeln hängt von der geforderten Genauigkeit des Sensors ab. Es werden beispielsweise Kalibrierkörper mit einem Winkel alpha K von 10 bis 180 deg. eingesetzt, regelmässig abgestuft mit einem Winkel von 2 bis 10 . Die Abstufung kann auch im unteren Winkelbereich klein und dann bei grösseren Winkeln kontinuierlich zunehmend sein.
Weiter können in einem bestimmten Winkelbereich kleinere Abstufungen vorgenommen werden als in den übrigen Bereichen.
[0025] In einer ersten Kalibrierserie werden die Kalibrierkörper symmetrisch in die Biegematrize eingelegt und aus den Positionsmessungen der Messtaster die Winkel gamma L und gamma R berechnet und gespeichert. Weitere Kaiibrierserien erfolgen mit abgewinkelt, d.h. asymmetrisch eingelegten Kalibrierkörpern.
[0026] Mit der erfindungsgemässen Lösung wird das Ziel des einfachen und präzisen Winkelmessens vor, während und/oder nach der industriellen Fertigung auf sichere, platzsparende und kostengünstige Weise erreicht.
[0027] Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, welche auch Gegenstand von abhängigen Ansprüchen sind, näher erläutert.
Es zeigen schematisch:
<tb>Fig. 1<sep>eine perspektivische Ansicht einer Abkantpresse,
<tb>Fig. 2<sep>ein Biegewerkzeug mit eingelegtem, noch planen Blech,
<tb>Fig. 3<sep>eine Variante von Fig. 2, mit Nullpunkt,
<tb>Fig. 4<sep>ein Biegewerkzeug mit symmetrisch abgebogenem Blech,
<tb>Fig. 5<sep>ein Detail von Fig.4 im Bereich V,
<tb>Fig. 6<sep>ein Biegewerkzeug mit symmetrisch stark abgebogenem Blech,
<tb>Fig. 7<sep>ein Biegewerkzeug mit asymmetrisch abgebogenem Blech,
<tb>Fig. 8<sep>eine Biegematrize mit in die Biegenut gelegtem Kalibrierkörper, und
<tb>Fig. 9<sep>ein zur Qualitätskontrolle in die Biegenut gelegtes, abgekantetes Blech.
[0028] Fig. 1 zeigt eine Abkantpresse 10, bei welcher übersichtlichkeitshalber der Ständer und die Antriebsmittel für das Heben und Senken eines oberen mobilen Querträgers 12 in y-Richtung des Doppelpfeils 14 weggelassen sind. Der obere Querträger 12 weist einen Pressbalken 16 auf, in welchem ein Biegestempel 18 mit einer Arbeitskante 20 aufgehängt ist.
[0029] Auf einem ortsfesten unteren Querträger 22 mit eingezeichneter z-Achse in dessen Längsrichtung ist eine Biegematrize 24 befestigt, welche in Richtung des Biegestempels 18 eine Auflagefläche 50 hat. Eine im Wesentlichen V-förmige Biegenut 26 verläuft parallel zur Arbeitskante 20, welche beim Absenken des Biegestempels 18 in die Biegenut 26 eindringt.
Auf der Biegematrize 24 ist ein noch nicht verformtes, planes Werkstück, in der Regel ein metallisches Blech 28, eingezeichnet.
[0030] Seitlich des unteren Querträgers 22 ist ein Bedienpult 30 angeordnet, welches einen gut einsehbaren Monitor 32 und Bedienungselemente 34 aufweist. Im Bedienpult 30 sind u.a. die Elektronik zum Messen und Berechnen der Betriebsparameter und die Steuereinrichtung für die präzise Absenkung des oberen Querträgers 12 angeordnet.
[0031] Ein in Fig. 2 dargestelltes Biegewerkzeug umfasst im Wesentlichen den Biegestempel 18 und die Biegematrize 24. Auf der Biegematrize 24 ist ein noch planes Blech 28 einer Dicke d von beispielsweise 2 mm aufgelegt.
Der Biegestempel 18 ist mit der Arbeitskante 20 auf das noch plane Blech 28 abgesenkt, was als Klemmpunkt bezeichnet wird.
[0032] Ausserhalb der Biegenut 26 bzw. ausserhalb von deren abgerundeten Einlaufkanten 36 ist in entsprechenden Bohrungen der Biegematrize 24 auf einer Seite der Symmetrieebene E der Biegematrize wenigstens ein peripherer Messtaster 38 angeordnet. Im untersten Bereich der Bohrungen sind Mittel zum Anheben der peripheren Messtaster 38 und zu deren leichtem Andrücken an das Blech 28 angeordnet. Im vorliegenden Fall sind die Mittel Federn 40 üblicher Bauart.
Die exakte Positionierung der peripheren Messtaster 38 kann jederzeit mit an sich bekannten Mitteln gemessen und mit einem mechanisch-elektrischen Messwandler in Signale umgewandelt werden, welche ihrerseits zur Berechnung von Steuerbefehlen zum präzisen Absenken des oberen Querträgers 12 (Fig. 1) mit dem Biegestempel 18 ausgewertet werden.
[0033] Auf dem Biegestempel 18 ist eine Skalierung 42 und auf der ortsfesten Biegematrize 24 ein Fixpunkt 44, welche der Prozesssteuerung dienen, visuell dargestellt. Die Differenz zwischen den eingelesenen Messwerten des Fixpunktes 44 und der Skalierung 42 ergibt eine um die Blechdicke d erhöhte Referenzdistanz h0.
[0034] Nach einer nicht dargestellten Variante gemäss Fig. 1 und 2 kann der Biegestempel 18 ortsfest ausgebildet sein und einen Fixpunkt 44 haben.
In diesem Fall ist die heb- und absenkbare Biegematrize 24 mit einer Skalierung 42 versehen. Nach einer weiteren Variante sind sowohl der Biegestempel 18 als auch die Biegematrize 24 heb- und senkbar ausgebildet und haben jeweils eine Skalierung 42.
[0035] In Fig. 3 ist wenigstens ein Paar von peripheren Messtastern 38 wie in Fig. 2 bezüglich der Symmetrieebene E der Biegematrize 24 symmetrisch ausgebildet. Im Bereich der Ebene E weist die Matrize 24 eine weitere Bohrung auf, in welcher ein zentraler Messtaster 46 mit einer Skalierung 42 eingeführt ist. Dieser Messtaster wird mit elastischen Mitteln, wiederum als Feder 40 gezeichnet, angehoben und mit geringer Kraft am Scheitel 48 (Fig. 4) des Blechs 28 angelegt, was ein symmetrisches Abkanten bedingt.
[0036] Das Blech 28 ist mit einer virtuellen Dicke d = 0 eingezeichnet, die Blechdicke d ist bereits abgezogen.
Mit den Anordnungen gemäss Fig. 1 und 2 kann also auch die Blechdicke d gemessen werden.
[0037] Die Messung des Biegewinkels alpha (Fig.4) des Blechs 28 ist grundsätzlich unabhängig von der Steuerung des Abkantprozesses. Nach einer besonderen Ausführungsform können die Messtaster 38, 46, wie vorstehend beschrieben, auch für die Prozesssteuerung eingesetzt werden.
[0038] Fig. 4 entspricht im Wesentlichen Fig. 2, das Blech 28 ist jedoch mit einem Biegewinkel alpha etwa rechtwinklig und symmetrisch abgebogen. Die hier paarweise angeordneten peripheren Messtaster 38 sind dank dem Druck der Federn 40 der Bewegung des Blechs 28 gefolgt und liegen weiterhin mit geringem Druck auf. Die Höhenverschiebung der Messtaster 38 kann mit einer nicht dargestellten maschinenlesbaren Skalierung erfasst und ausgewertet werden.
Die im Bedienpult 30 (Fig. 1) angeordnete Elektronik, ein mechanisch-elektronischer Messumwandler und ein Prozessor, setzt jetzt im vorliegenden Fall die Messwerte der Messtaster in Steuerbefehle für das Absenken des Biegestempels 18 um.
[0039] Das prozessgesteuerte Absenken des Biegestempels 18 bzw. das Eindringen von dessen Arbeitskante 20 in die Biegenut 26 ist auf der Skalierung 42 ablesbar. Die der Prozessregelung dienende Enddistanz ist mit hE bezeichnet.
[0040] In Fig. 5 ist ein Detail V von Fig. 4 dargestellt. Die abgerundete Einlaufkante 36 hat einen Radius rK, der abgerundete periphere Messtaster 38 einen Radius von rM. Der Radius rK ist konstant oder nimmt nach aussen (von der Symmetrieebene E der Biegematrize 24 sich entfernend) kontinuierlich ab, wodurch in dieser Richtung eine progressiv zunehmende Krümmung entsteht.
Es gilt jedoch vorzugsweise: rK > rM.
[0041] Die abgerundete Messkante 36 berührt das Blech 28 entlang einer Mantellinie MK, der periphere Messtaster 38 hat mit dem Blech 28 einen Berührungspunkt PM. Die Mantellinie MK und der Berührungspunkt PM haben entlang des Blechs gemessen einen Abstand a. Parallel zum Blech 28 haben auch die Mittelpunkte der Biegungsradien rK und rM den Abstand a. In Längsrichtung des peripheren Messtasters 38 haben diese Mittelpunkte den Abstand delta h.
[0042] Bei grösserem halbem Biegewinkel alpha /2, also flacher angeordnetem Blech 28, werden delta h und a kleiner, bei kleinerem Biegewinkel alpha und dadurch auch kleinerem alpha /2, werden delta h und a grösser, die Mantellinie MK wird in Richtung der Biegenut 26 verschoben.
Der Abstand a liegt z.B. zwischen 2 und 50 mm, je nach den Dimensionen und dem Material des Blechs 28 und der Form der Biegematrize 24.
[0043] Aus den angegebenen Parametern lassen sich die Winkel gamma L und gamma R der Schenkel des Blechs 28 und damit der Biegewinkel alpha berechnen.
[0044] In Fig. 6 ist im Vergleich zu Fig. 4 die Arbeitskante 20 des Biegestempels 18 tiefer in die Biegenut 26 der Biegematrize 24 eingefahren. Dadurch wird der Biegewinkel alpha des Blechs 28 wesentlich kleiner. Der minimale Biegewinkel alpha hängt von der geometrischen Form des Biegestempels 18 und der Biegenut 26 ab.
In der Praxis liegt der minimale Biegewinkel a bei etwa 20 , gegen oben sind alle Winkel bis 180 deg. möglich.
[0045] Der zentrale Messtaster 46 liegt auf dem Scheitel 48 des gebogenen Blechs 28 auf.
[0046] In allen bisherigen gezeichneten Varianten wird das Blech 28 symmetrisch gebogen. Fig. 7 zeigt eine Variante mit asymmetrischer Blechbiegung, wobei der Biegestempel 18 bereits zurückgezogen ist. In Richtung der Auflagefläche 50 der Biegematrize 24 für das Blech 28 ist der Scheitel 48 des gebogenen Blechs 28 um delta y verschoben, was durch einen Verschiebungswinkel beta angedeutet wird.
[0047] Bei der asymmetrischen Blechbiegung werden die peripheren Messtaster 38 unterschiedlich hochgehoben, auf der linken Seite um HL, auf der rechten Seite um HR, jeweils gemessen ab der Auflagefläche 24.
Die Software des Prozessors kann auch in diesem Fall mit Hilfe der Kalibriermatrix aus den Messwerten den Biegewinkel alpha des Blechs 28 ausrechnen.
[0048] In Fig. 8 wird das Erstellen der Kalibriermatrix gezeigt. Auf die zu kalibrierende Biegenut einer Biegematrize werden sequentiell Kalibrierkörper 52 eingelegt, welche einen zunehmend steigenden oder sinkenden Winkel alpha K haben. Je nach diesem Winkel tauchen die Kalibrierkörper 52 weniger weit oder weiter in die Biegenut 26 ein. Dabei werden HL und HR gemessen und ausgewertet. Die Kalibrierkörper 52 werden gemäss Fig. 1 exakt parallel zur Auflagefläche 50 eingelegt, was dem symmetrischen Fall entspricht.
[0049] Im obersten Bereich von Fig. 8 ist gestrichelt angedeutet, dass der Kalibrierkörper 52 auch in einem Winkel beta zur Längsmittelachse E der Biegematrize 24 eingelegt werden kann.
Damit variieren nicht nur die Winkel alpha K, sondern auch der Winkel beta . Auf diesem Weg lässt sich eine vollständig definierte Kalibriermatrix erstellen, welche für die betreffende Biegematrize 24 charakteristisch ist und dem Anwender zur Verfügung gestellt wird.
[0050] Während oder nach dem Produktionsverfahren können jederzeit die Positionswerte HL und HR der Messtaster 38 abgelesen werden, mit Hilfe der Kalibriermatrix kann der Prozessor sofort die beiden Winkel gamma L und gamma R und damit den Biegewinkel alpha berechnen.
[0051] In der Praxis werden die Messungen aktiv, unmittelbar nach dem Entlasten des abgekanteten Blechs 28, oder passiv, als Qualitätskontrolle nach dem Erstellen des abgekanteten Blechs, gemessen.
[0052] In Fig. 9 ist eine solche passive Winkelmessung dargestellt.
Ein fertig abgewinkeltes Blech 28 wird, vorliegend symmetrisch, in die Biegenut 26 gelegt, mit andern Worten ist HR = HL. Für den Biegewinkel alpha muss immer der gleiche Wert erhalten werden auch wenn das Blech 28 asymmetrisch in die Biegenut 26 gelegt wird, also HR nicht gleich HL ist.
The invention relates to a measuring and control device according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to methods for measuring bending angles in a press brake.
When folding of sheets with a bending tool from a punch and a bending die exact compliance with a given bending angle often presents great difficulties. Although the bending angle can theoretically be accurately calculated by determining the penetration depth of the bending punch into the bending groove of the bending die at a given width of the die.
In practice, these theoretical values can not or only approximately be achieved because the actual bending angle, depending on the accuracy of the punch feed in the bending groove of the die and the quality and thickness of the sheet metal piece to be bent, smaller or larger deviations from the nominal value.
For a folded sheet, when the stamp is withdrawn, i. E. the relief of the tool, always a spring back, so that the actual bending angle does not match the theoretical, calculated value. For this reason, it is indispensable to carry out an appropriate correction of the punch feed in the bending groove of the die before the actual production of the folded sheets can begin.
The problem of springback of a bent sheet is counteracted in the prior art, for example, by the fact that in a first operation, the folding takes place at an angle which is greater than the calculated target angle. In a second operation, the bent sheet is relieved, the springback takes place in a relaxed position. In a third operation, the relaxed angle of the folded sheet is measured and compared with the target word. In a fourth operation, the corrected final adjustment of the tools is made and fully loaded the pre-bent sheet again.
This so-called reprinting has found widespread acceptance in practice and is usually carried out not once, but often two to four times.
The EP.B1 0 775 028 describes a method and a processing machine for folding of workpieces in sheet form. The angle measurement is carried out according to all examples on the inside of the folded sheet by two horizontal probe rods, which are unevenly long and parallel, are lowered independently until they rest on the bent sheet metal inside. The bending angle can be determined on the basis of the measured geometry. According to variants, the rod-shaped sensing elements are replaced by circular discs or disc segments.
A disadvantage in practice, in particular, that must be interrupted in the longitudinal direction for the arrangement of the scanning elements of the punch.
The EP.B1 0 715 552 describes a folding machine with a hinged at the lower cross member with the bending die measuring system, which can be brought by pivoting a parallelogram arranged rod in measuring position. Approximately at right angles to the folded sheet, a measuring pin is placed, which acts via a telescopic element directly on a probe element. This embodiment of a measuring device is bulky, complicated and complicated to handle. Furthermore, the system seems shock sensitive and prone to high measurement accuracy.
The US.A 4 489 586 describes an angle measuring device for press brakes, which is arranged in the punch.
This angle measuring device comprises a measuring mechanism and at least one button, which is lowered with the bending punch. Because of the geometric cross-sectional shape of the bending punch, the bending angle can only be measured on one side of the working edge. According to a specific embodiment, two probes are formed on the same side of the bending edge, which allows the determination of the slope of a folded sheet metal part. So only symmetrical bending angles can be measured.
The arrangement of mechanical-electrical transducers in the punch sets the sensitive components in the measuring device extreme loads and also weakens the mechanical strength of the entire punch.
The object of the present invention is to provide a measuring device and a method for their operation of the type mentioned, which eliminate the disadvantages mentioned above and allow precise and safe, space-saving and economic operation during and after folding.
With regard to the device, the object is achieved according to the invention by the characterizing part of patent claim 1.
Special and further embodiments of the measuring device are the subject of dependent claims.
The relative movement between the punch and the bending die, which essentially form the bending tool, can be generated by
a stationary bending die and a bending punch displaceable in the y-direction,
a fixed bending punch and a displaceable in the y-direction bending die, or
a bending punch and a bending die, which are displaceable against each other or away from each other in the y-direction, wherein the bending punch or the bending matrix on the upper cross member, the respective other tool part is supported on the lower cross member.
In practice, most often a stationary bending die and an approximately vertical (y-direction)
raisable and lowerable punch used.
The number of peripheral probes is basically free. One, two or more peripheral probes may be located on the same side of a plane of symmetry of the bending die, but only in symmetric folding. Preferably, at least two peripheral probes are provided and arranged in pairs, in particular with respect to the mentioned plane of symmetry.
In practice, at least three peripheral probe pairs are expediently arranged, corresponding to the length of the working edge of the bending tool, with a pair of measuring probes in the longitudinal center of the bending die.
In addition to the peripheral probes may in the region of the plane of symmetry of the bending die, e.g. be arranged in parallel between the pairs of peripheral probes, depending displaceable in the y-direction central probe, which also bears against the sheet before, during and after the folding. The peripheral probes are applied to one or both bent limbs of the sheet metal, the central measuring probe always at its apex.
Functionally, the central correspond to the peripheral probe, they are used for position measurement.
Both the peripheral and the central probes preferably have a round cross-section, but they may also be formed in cross-section square, rectangular, elliptical, etc., i. E. assume any technically feasible geometric cross-sectional shape. The probes are advantageously at least on the sheet resting on the end face with a radius rM cylindrical or spherical rounded, which support points or support lines are determined on the plate at each cross-sectional shape.
The probes must be pressed with a small, but sufficient force on the plate and this can follow throughout the bending process.
The holes and the corresponding means are designed so that this condition can always be met. The means for pressing the probe are known per se and of mechanical, pneumatic, hydraulic or electro-magnetic nature, in particular springs are used.
In general, the bending of a sheet in a press brake takes place symmetrically. In the asymmetric case, the punch does not press in the direction of the symmetry plane of the bending die, but in a different angle beta.
The calibration matrix and the computer program of the measuring device are also prepared for this case and can easily use the data as a default parameter for the advance and positioning of the punch and / or the bending die.
With regard to the method for measuring and controlling bending angles alpha in a press brake during and after industrial production, the object is achieved in that
the peripheral probes continuously follow the associated leg of the sheet during the bending process, the longitudinal displacement of the probes in the y-direction being converted by the transducer into signals,
the processor analyzes the signals, using the stored calibration matrix, the angles gamma L and gamma R of the left and right leg of the sheet to the contact surface calculated and from the relationship alpha = 180 deg.
- gamma L - gamma R derives the actual value of the bending angle alpha,
the processor compares the actual value of the bending angle α of the unloaded sheet with the predetermined desired value and indicates a predetermined tolerance exceeding deviations.
Specific and further embodiments of the method are the subject of dependent claims.
Each bending die, whether used in a new or retrofitted press brake, is supplied with a specific calibration matrix. The user of the process, the industrial manufacturer of bevelled sheets, only makes the measurements during and after the process.
Measuring during the process is referred to as active measuring, a pure quality control of the finished folded sheet as passive measuring.
During the industrial production of bevelled sheets, the measuring operation is carried out expediently permanently, but can also be repeated at regular intervals or according to predetermined quantities. The measuring device does not impede the production in any way and is ready for use at any time without the slightest change.
The industrial production takes place in a conventional manner. Due to the process, the folding usually takes place stepwise, i. with at least one, but also two to four repeated impressions. Repeated indentation probably increases the angular precision, but reduces the cost-effectiveness accordingly.
The discharge before the reprint can be partial or complete.
For the insertion of the sheets, a stop can be used, which is removed after reaching the terminal point by the punch again. The relative bending movement of bending punch and / or bending matrix can be controlled and limited in a conventional manner.
An optical and / or acoustic display is preferably carried out in the inventive method, when the actual value of the bending angle alpha at the relieved beveled sheet, e.g. more than 1.0%, in particular more than 0.1%.
In this case, at least one reprinting is triggered manually or automatically and / or the relative final distance between the punch and the bending die is corrected.
According to a variant of the invention, the processor triggers upon exceeding the set tolerance with respect to the actual value of the bending angle alpha program stored at least one time pressing and / or a correction of the penetration depth of the punch into the bending groove of the bending die.
It is also possible to create a calibration matrix for a measuring and control device according to the invention, which is characterized
successively introducing calibration bodies with continuously increasing or decreasing angles into the bending groove of a bending die and by measuring the height of the peripheral measuring probes the angles gamma L and gamma R of the two legs of the sheet to the support surface are calculated and stored in a processor.
The number of calibration bodies used with different angles depends on the required accuracy of the sensor. For example, calibration bodies with an angle alpha K of 10 to 180 deg. used, regularly graded at an angle of 2 to 10. The gradation can also be small in the lower angle range and then continuously increasing at larger angles.
Further, smaller gradations can be made in a certain angle range than in the other areas.
In a first calibration series, the calibration bodies are inserted symmetrically into the bending die and the angles gamma L and gamma R are calculated and stored from the position measurements of the measuring probes. Further calibration series are performed with angled, i. asymmetrically inserted calibration bodies.
With the inventive solution, the goal of simple and accurate angle measurement is achieved before, during and / or after industrial production in a safe, space-saving and cost-effective manner.
The invention will be explained in more detail with reference to embodiments illustrated in the drawings, which are also the subject of dependent claims.
They show schematically:
<Tb> FIG. 1 <sep> is a perspective view of a press brake,
<Tb> FIG. 2 <sep> a bending tool with a pickled sheet still to be planned,
<Tb> FIG. 3 <sep> a variant of Fig. 2, with zero point,
<Tb> FIG. 4 <sep> a bending tool with symmetrically bent sheet metal,
<Tb> FIG. 5 <sep> a detail of Fig. 4 in the area V,
<Tb> FIG. 6 <sep> a bending tool with symmetrically bent sheet metal,
<Tb> FIG. 7 <sep> a bending tool with asymmetrically bent sheet metal,
<Tb> FIG. 8 <sep> a bending die with calibration body placed in the bending groove, and
<Tb> FIG. 9 <sep> a folded sheet metal placed in the bending groove for quality control.
Fig. 1 shows a press brake 10, in which the sake of clarity, the stand and the drive means for lifting and lowering an upper mobile cross member 12 in the y direction of the double arrow 14 are omitted. The upper cross member 12 has a pressing bar 16, in which a bending punch 18 is suspended with a working edge 20.
On a stationary lower cross member 22 with a marked z-axis in the longitudinal direction of a bending die 24 is fixed, which has a bearing surface 50 in the direction of the punch 18. A substantially V-shaped bending groove 26 extends parallel to the working edge 20, which penetrates into the bending groove 26 when the bending punch 18 is lowered.
On the bending die 24, a not yet deformed, plan workpiece, usually a metallic sheet 28, located.
Laterally of the lower cross member 22, a control panel 30 is arranged, which has a well-visible monitor 32 and controls 34. In the control panel 30 u.a. the electronics for measuring and calculating the operating parameters and the control device for the precise lowering of the upper cross member 12 are arranged.
A bending tool shown in Fig. 2 substantially comprises the bending punch 18 and the bending die 24. On the bending die 24, a still flat sheet 28 of a thickness d of for example 2 mm is placed.
The punch 18 is lowered with the working edge 20 on the still flat plate 28, which is referred to as a terminal point.
Outside the bending groove 26 or outside of their rounded inlet edges 36 at least one peripheral probe 38 is disposed in corresponding holes of the bending die 24 on one side of the plane of symmetry E of the bending die. Means for lifting the peripheral probes 38 and for their slight pressing against the sheet 28 are arranged in the lowermost region of the holes. In the present case, the means springs 40 of conventional design.
The exact positioning of the peripheral probes 38 can be measured at any time by means known per se and converted into signals by a mechanical-electrical transducer, which in turn evaluated to calculate control commands for precisely lowering the upper cross member 12 (Figure 1) with the punch 18 become.
On the bending punch 18 is a scale 42 and on the fixed bending die 24 a fixed point 44, which serve the process control, visually represented. The difference between the read-in measured values of the fixed point 44 and the scaling 42 results in a reference distance h0 increased by the sheet thickness d.
According to a variant not shown in FIGS. 1 and 2, the bending punch 18 may be formed stationary and have a fixed point 44.
In this case, the raisable and lowerable bending die 24 is provided with a scale 42. According to a further variant, both the bending punch 18 and the bending die 24 can be raised and lowered and each have a scaling 42.
In Fig. 3, at least one pair of peripheral probes 38 as in Fig. 2 with respect to the plane of symmetry E of the bending die 24 is formed symmetrically. In the region of the plane E, the die 24 has a further bore, in which a central measuring probe 46 with a scale 42 is inserted. This probe is raised by elastic means, again drawn as a spring 40, and applied with little force at the apex 48 (FIG. 4) of the sheet 28, which causes a symmetrical bending.
The sheet 28 is shown with a virtual thickness d = 0, the sheet thickness d is already deducted.
With the arrangements according to FIGS. 1 and 2, therefore, the sheet thickness d can also be measured.
The measurement of the bending angle α (FIG. 4) of the sheet 28 is fundamentally independent of the control of the bending process. According to a particular embodiment, the probes 38, 46, as described above, can also be used for process control.
Fig. 4 corresponds essentially to Fig. 2, but the sheet 28 is bent at a bending angle alpha approximately at right angles and symmetrically. The paired peripheral probes 38 are followed by the pressure of the springs 40 of the movement of the sheet 28 and are still at low pressure. The height shift of the probe 38 can be detected and evaluated with a non-illustrated machine-readable scale.
The electronics, which are arranged in the operating panel 30 (FIG. 1), a mechanical-electronic measuring transducer and a processor, now convert the measuring values of the measuring probes into control commands for lowering the bending punch 18 in the present case.
The process-controlled lowering of the punch 18 and the penetration of the working edge 20 in the bending groove 26 can be read on the scale 42. The end distance serving for the process control is designated by hE.
5, a detail V of Fig. 4 is shown. The rounded leading edge 36 has a radius rK, the rounded peripheral probe 38 has a radius of rM. The radius rK is constant or decreases continuously (removing from the plane of symmetry E of the bending die 24) continuously, resulting in a progressively increasing curvature in this direction.
However, it is preferably: rK> rM.
The rounded measuring edge 36 touches the sheet 28 along a surface line MK, the peripheral probe 38 has with the plate 28 a point of contact PM. The surface line MK and the contact point PM have a distance a measured along the sheet. Parallel to the plate 28 and the centers of the bending radii rK and rM have the distance a. In the longitudinal direction of the peripheral probe 38, these centers have the distance delta h.
At a larger half bending angle alpha / 2, ie flatter sheet 28, delta h and a smaller, with a smaller bending angle alpha and thereby smaller alpha / 2, delta h and a are greater, the surface line MK is in the direction of Bending groove 26 moved.
The distance a is e.g. between 2 and 50 mm, depending on the dimensions and material of the sheet 28 and the shape of the bending die 24.
From the given parameters can be the angle gamma L and gamma R of the legs of the sheet 28 and thus calculate the bending angle alpha.
6, the working edge 20 of the punch 18 is retracted deeper into the bending groove 26 of the bending die 24 in comparison to FIG. As a result, the bending angle alpha of the sheet 28 is substantially smaller. The minimum bending angle alpha depends on the geometric shape of the bending punch 18 and the bending groove 26.
In practice, the minimum bending angle a is about 20, against the top all angles are up to 180 °. possible.
The central probe 46 rests on the apex 48 of the bent sheet 28.
In all previously drawn variants, the sheet 28 is bent symmetrically. Fig. 7 shows a variant with asymmetric sheet bending, the bending punch 18 is already withdrawn. In the direction of the support surface 50 of the bending die 24 for the sheet 28, the apex 48 of the bent sheet 28 is shifted by delta y, which is indicated by a shift angle beta.
In the case of asymmetrical sheet bending, the peripheral measuring probes 38 are lifted differently, on the left side by HL, on the right side by HR, in each case measured from the support surface 24.
The software of the processor can also calculate the bending angle alpha of the sheet 28 in this case with the aid of the calibration matrix from the measured values.
In Fig. 8, the creation of the calibration matrix is shown. Calibration bodies 52 which have an increasing or decreasing angle alpha K are sequentially inserted into the bending groove of a bending die to be calibrated. Depending on this angle, the calibration bodies 52 dive less far or further into the bending groove 26. HL and HR are measured and evaluated. According to FIG. 1, the calibration bodies 52 are inserted exactly parallel to the support surface 50, which corresponds to the symmetrical case.
Dashed lines in the uppermost area of FIG. 8 indicate that the calibration body 52 can also be inserted at an angle β to the longitudinal center axis E of the bending die 24.
This not only varies the angles alpha K, but also the angle beta. In this way, a completely defined calibration matrix can be created, which is characteristic of the respective bending template 24 and is made available to the user.
During or after the production process, the position values HL and HR of the probe 38 can be read at any time, with the help of the calibration matrix, the processor can immediately calculate the two angles gamma L and gamma R and thus the bending angle alpha.
In practice, the measurements are taken actively, immediately after unloading the folded sheet 28, or passively, as a quality control after making the folded sheet.
In Fig. 9 such a passive angle measurement is shown.
A ready-angled sheet 28 is, in this case symmetrically placed in the bending groove 26, in other words, HR = HL. For the bending angle alpha always the same value must be obtained even if the sheet 28 is placed asymmetrically in the bending groove 26, so HR is not equal to HL.