DE10164002B4

DE10164002B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Biegen eines flächigen Werkstücks auf einer Schwenkbiegemaschine

Info

Publication number: DE10164002B4
Application number: DE10164002A
Authority: DE
Inventors: Gustav-Adolf Dr. Hochstrate; Wolfram Hochstrate
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2021-12-29
Also published as: DE10164002A1

Abstract

Verfahren zum Biegen eines flächigen Werkstücks (7) auf einer Schwenkbiegemaschine (1), mit einer Unterwange (2), einer Oberwange (4) und einer Schwenkachse (5) und einer schwenkbaren und bombierbaren Biegewange (6), bei welchem das Werkstück (7) in einer Kontaktebene (10) zwischen der Unterwange (2) und der Oberwange (4) eingespannt wird und die Biegewange (6) speicherprogrammiert gesteuert wird, wobei der Steuerung (18) Signale aus einem von einem Kommunikator (13) ausgesandten scharf gebündelten Lichtstrahl (11) zugeleitet werden und die Rückfederung des Werkstücks (7) berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kommunikator (13) an einer Querseite (12) der Biegewange (6) und gegenüberliegend an der anderen Querseite (14) parallel zur Schwenkachse (5) ein Rezipient (15) installiert wird und in der Kontaktebene (10) der Lichtstrahl (11) parallel zur Schwenkachse (5) ausgerichtet und zusammen mit der Biegewange (6) geschwenkt wird und nach dem Schwenken der Biegewange (6) über einen vorgesehenen Schwenkwinkel (19) und dem anschließenden Zurückschwenken der Biegewange...

Description

Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zum Biegen eines flächigen Werkstücks auf einer Schwenkbiegemaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Andererseits richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.

Beim Biegen von flächigen Werkstücken, wie beispielsweise Blechen aus diversen Materialien auf einer Schwenkbiegemaschine wird jedes Werkstück zwischen einer Unterwange und einer Oberwange eingespannt und der demgegenüber vorstehende Bereich anschließend mit Hilfe einer Biegewange um eine Biegekante der Oberwange mit dem gewünschten Winkel gegenüber dem eingespannten Bereich gekantet (s. z.B. Prospekt der Dr. Hochstrate Maschinenbau Vertrieb GmbH, Witten a.d. Ruhr „Hydraulische Schwenkbiegemaschinen SBM 1000 bis 5000 oder DE 19735793 C2 ).

Bei solchen Biegevorgängen besteht durchweg das Problem, den gewünschten Biegewinkel des Werkstücks exakt in einem kurzen Zeitraum zu erzielen, weil in Abhängigkeit von dem Material bzw. der Länge und/oder Dicke des Werkstücks nach dem Biegen stets eine andere Rückfederungskomponente gegeben ist. Diese macht dann zwangsläufig ein Nachmessen des erzielten Biegewinkels und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Nachmessens ein ein- und mehrmaliges Nachbiegen des Werkstücks erforderlich. Bei jedem Nachbiegen ist wieder ein Nachmessen notwendig. Das Nachmessen und Nachbiegen ist nicht nur von der Sorgfalt des eine Schwenkbiegemaschine bedienenden Personals abhängig, sondern ist darüber hinaus auch mit einem erheblichen Zeitverlust verbunden.

Selbst bei Massenbiegungen von Werkstücken aus demselben Material sowie mit übereinstimmenden Längen und Dicken hat sich insbesondere bei warmgewalzten Stahlblechen gezeigt, dass bei den diversen Biegevorgängen unterschiedliche Winkel erzeugt werden. Ursache hierfür ist das Phänomen, dass die von einem Coil abgewickelten und abgeteilten einzelnen Stahlbleche an den Rändern stärker als in den mittleren Bereichen aufgehärtet sind und demzufolge die verschiedenen Stahlbleche meistens variierende Rückfederungskomponenten ausweisen, so dass ein einheitlicher Biegewinkel nicht erzielbar ist.

Der Erfindung liegt – ausgehend vom Stand der Technik – die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Biegen eines flächigen Werkstücks auf einer Schwenkbiegemaschine und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die es erlauben, exakte Biegewinkel ohne manuellen Eingriff und ohne Nachmessen auch dann erzielen zu können, wenn nacheinander flächige Werkstücke aus unterschiendlichen Materialien sowie mit voneinander abweichenden Längen und/oder Dicken gekantet werden sollen.

Was den verfahrensmäßigen Teil der Aufgabe anlangt, so wird dieser durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.

Die Lösung des gegenständlichen Teils der Aufgabe besteht in den Merkmalen des Patentanspruchs 2.

Kerngedanke der Erfindung ist die Installierung eines scharf gebündelten, vorzugsweise homogenen, monochromatischen Lichtstrahls, wie beispielsweise eines Laserstrahls, parallel zur Schwenkachse der Biegewange in der Kontaktebene zwischen einem zu biegenden Werkstücks und der diesem gegenüberliegenden Anlagefläche der Biegewange.

Ist das Werkstück zwischen der Unterwange und der Oberwange der Schwenkbiegemaschine eingespannt, wird durch den Kontakt des Werkstücks mit der Biegewange der Lichtstrahl zwischen dem Kommunikator (Sender) und dem Rezipienten (Empfänger) unterbrochen. Die Biegewange wird dann um den vorgegebenen Schwenkwinkel unter leichter Überbiegung geschwenkt. Der Lichtstrahl bleibt dabei unterbrochen. Es besteht keine Verbindung zwischen dem Kommunikator und dem Rezipienten. Dann wird die Biegewange wieder zurück geschwenkt. Wenn z.B. der Biegewinkel des Werkstücks 90° betragen soll, wird die Biegewange zunächst um einen Winkel 90° + x° geschwenkt und danach unter 90° zurück geschwenkt. Je nach der Rückfederungskomponente des zu biegenden Werkstücks folgt dieses der Biegewange beim Zurückschwenken in einem mehr oder weniger starken Umfang nach.

Liegt nach dem Zurückschwenken der Biegewange der gekantete Bereich des Werkstücks an der Biegewange nur solange an, bis der zu biegende Winkel erreicht ist (z.B. 90° ) und tritt bei weiterem Zurückschwenken ein Spalt zwischen der Biegewange und dem Werkstück auf, so ist der Soll-Winkel (z. B. 90°) erreicht.

Dieses wird dadurch signalisiert, dass der Lichtstrahl nur bei Erreichen des Sollwinkels unterbrochen ist und sonst ungehindert den Rezipienten erreicht. Bleibt jedoch der Lichtstrahl zwischen Kommunikator und Rezipient weiterhin unterbrochen, so ist das ein Zeichen dafür, dass die Rückfederungskomponente größer ist, das heißt der Sollwinkel (z.B. 90°) unterschritten wurde.

Damit wird einer speicherprogrammierbaren Steuerung signalisiert, dass der angestrebte Biegewinkel des Werkstücks von z.B. 90° noch nicht erreicht ist. Trifft hingegen nach dem Zurückschwenken der Biegewange der Lichtstrahl ungehindert den Rezipienten, wird der Steuerung signalisiert, dass der angestrebte Biegewinkel des Werkstücks erreicht ist.

Wenn der angestrebte Biegewinkel nicht erreicht ist, erfolgt anschließend unter dem Einfluss der Steuerung automatisch ein Nachbiegen des Werkstücks über einen Winkel 90° + x° + z° mit nachfolgendem Zurückschwenken unter 90°. Ist dann der Lichtstrahl zwischen dem Kommunikator und dem Rezipienten nicht unterbrochen, wird der Steuerung angezeigt, dass jetzt der angestrebte Biegewinkel erreicht ist. Die Steuerung sorgt danach dafür, dass die Biegewange in die Ausgangsposition zurückschwenkt. Das Werkstück wird sodann freigegeben und ein neuer Biegeprozess kann sich anschließen.

Da mindestens der Rezipient, bevorzugt jedoch auch der Kommunikator, mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung für den Biegevorgang gekoppelt ist, läuft der gesamte Biegevorgang einschließlich Nachbiegen ohne einen manuellen Eingriff ab, so dass selbst beim aufeinander folgenden Biegen von Werkstücken aus unterschiedlichen Materialien sowie mit unterschiedlichen Längen und/oder Dicken stets der angestrebte Biegewinkel am Werkstück erreicht wird. Damit ist ein genaueres Biegen innerhalb eines deutlich kürzeren Zeitraums gewährleistet.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 im vertikalen Querschnitt im Schema die Unterwange, die Oberwange und die Biegewange einer Schwenkbiegemaschine mit eingespanntem Werkstück vor einem Biegevorgang;
2 bis 4 in vergrößender Darstellung den Ausschnitt II der 1 in verschiedenen Situationen eines Biegevorgangs;
5 einen vertikalen Längsschnitt durch die Darstellung der 2 entlang der Linie V-V in Richtung der Pfeile Va gesehen und
6 einen Horizontalschnitt durch die Darstellung der 4 entlang der Linie VI-VI in Richtung der Pfeile VIa gesehen.
Mit 1 ist in der 1 im Schema eine Schwenkbiegemaschine bezeichnet, die lediglich hinsichtlich einer örtlich fixierten Unterwange 2, einer in Richtung des Doppelpfeils 3 vertikal beweglichen Oberwange 4 sowie einer um eine Achse 5 schwenkbeweglichen Biegewange 6 dargestellt ist.
Soll an einem Werkstück 7, z.B. an einem Stahlblech, ein Bereich 8 um einen Biegewinkel 9 von 90° gekantet werden (siehe auch 2), so wird das Werkstück 7 zwischen der Unterwange 2 und der Oberwange 4 eingespannt.
Wie bei gemeinsamer Betrachtung der 1, 2 und 5 zu erkennen ist, wird parallel zur Schwenkachse 5 der Biegewange 6 in der Kontaktebene 10 des Werkstücks 7 mit der Biegewange 6 ein scharf gebündelter, beispielsweise homogener monochromatischer Lichtstrahl 11, insbesondere in Form eines Laserstrahls, installiert. Dazu werden in nicht näher veranschaulichter Weise an einer Querseite 12 der Biegewange 6 ein Kommunikator (Sender) 13 für den Lichtstrahl 11 und an der anderen Querseite 14 ein Rezipient (Empfänger) 15 angeordnet. Kommunikator 13 und Rezipient 15 werden über Leitungen 16, 17 mit einer nicht näher dargestellten speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) 18 gekoppelt. Die SPS 18 übernimmt und überwacht auch das Einspannen des Werkstücks 7 sowie die Durchführung des gesamten Biegevorgangs.
In der Ausgangsposition des Biegevorgangs gemäß den 1, 2 und 5 besteht ein Kontakt zwischen dem Bereich 8 des Werkstücks 7 und der Bie gewange 6, so dass der von dem Kommunikator 13 ausgehende Lichtstrahl 11 auf eine geschlossene Fläche, gebildet durch die Biegewange 6 sowie den Bereich 8 trifft und somit den Rezipienten 15 nicht erreicht.
Wird der Biegevorgang dann eingeleitet, schwenkt die Biegewange 6 gemäß 2 zusammen mit dem Kommunikator 13 und dem Rezipienten 15 um den vorgesehenen Biegewinkel 9 von 90° zuzüglich einer Überbiegung von x° mit einem Schwenkwinkel 19 von insgesamt 90° + x°. Anschließend wird die Biegewange 6 gemäß 3 unter 90° zurückgeschwenkt.
Kontaktiert nach dem Zurückschwenken der Biegewange 6 bis z.B. in die Position 20 gemäß 3 der gekantete Bereich 8 weiterhin die Biegewange 6, bleibt der Lichtstrahl 11 zwischen dem Kommunikator 13 und dem Rezipient 15 unterbrochen. Dieser Zustand wird in der SPS 18 dahingehend erkannt, dass der angestrebte Biegewinkel 9 von 90° noch nicht erreicht ist.
Folglich wird durch die SPS 18 gemäß 4 die Biegewange 6 nochmals aus der Position 20 gemäß 3 in Richtung des Pfeils 21 um einen Winkel 22 unter stärkerer Überbiegung des Bereichs 8 geschwenkt und anschließend wieder unter 90° zurückgeschwenkt.
Erreicht dann der Lichtstrahl 11 vom Kommunikator 13 ausgehend den Rezipient 15, wird über die SPS 18 signalisiert, dass der gewünschte Biegewinkel 9 von 90° erreicht ist 4 und 6).
Nunmehr wird über die SPS 18 die Biegewange 6 wieder an die Ausgangsposition gemäß den 1, 2 und 4 zurück verlagert. Anschließend wird die Oberwange 4 nach oben bewegt, das gekantete Werkstück 7 der Schwenkbiegemaschine 1 entnommen und ein neues Werkstück 7 zum Kanten in die Schwenkbiegemaschine 1 eingelegt.

1: Schwenkbiegemaschine
2: Unterwange
3: Doppelpfeil
4: Oberwange
5: Schwenkachse v. 6
6: Biegewange
7: Werkstück
8: Bereich v. 7
9: Biegewinkel
10: Kontaktebene 7 mit 6
11: Lichtstrahl
12: Querseite v. 6
13: Kommunikator v. 11
14: Querseite v. 6
15: Rezipient v. 11
16: Leitung zw. 13 u. 18
17: Leitung zw. 15 u. 18
18: speicherprogrammierbare Steuerung
19: Schwenkwinkel
20: Fosition v. 8
21: Pfeil
22: Schwenkwinkel

Claims

Verfahren zum Biegen eines flächigen Werkstücks (7) auf einer Schwenkbiegemaschine (1), mit einer Unterwange (2), einer Oberwange (4) und einer Schwenkachse (5) und einer schwenkbaren und bombierbaren Biegewange (6), bei welchem das Werkstück (7) in einer Kontaktebene (10) zwischen der Unterwange (2) und der Oberwange (4) eingespannt wird und die Biegewange (6) speicherprogrammiert gesteuert wird, wobei der Steuerung (18) Signale aus einem von einem Kommunikator (13) ausgesandten scharf gebündelten Lichtstrahl (11) zugeleitet werden und die Rückfederung des Werkstücks (7) berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kommunikator (13) an einer Querseite (12) der Biegewange (6) und gegenüberliegend an der anderen Querseite (14) parallel zur Schwenkachse (5) ein Rezipient (15) installiert wird und in der Kontaktebene (10) der Lichtstrahl (11) parallel zur Schwenkachse (5) ausgerichtet und zusammen mit der Biegewange (6) geschwenkt wird und nach dem Schwenken der Biegewange (6) über einen vorgesehenen Schwenkwinkel (19) und dem anschließenden Zurückschwenken der Biegewange (6) unter Berücksichtigung der Rückfederungskomponente das Werkstück (7) bei durchgehendem Lichtstrahl (11) zwischen dem Kommunikator (13) und einem mit der. Steuerung (18) gekoppelten Rezipienten (15) das Erreichen des angestrebten Biegewinkels (9) am Werkstück (7) signalisiert wird oder bei fortlaufender Unterbrechung des Lichtstrahls (11) eine Unterbiegung signalisiert und das Werkstück (7) mindestens einmal nachgebogen wird.
Vorrichtung zum Biegen eines flächigen Werkstücks (7) auf einer Schwenkbiegemaschine (1) mit einer Unterwange (2), einer Oberwange (4) und einer um eine Schwenkachse (5) schwenkbare, eine Bombiereinrichtung aufweisende Biegewange (6), eine die Unterwange (2) und die Oberwange (4) umfassende eine Kontaktebene (10) bildende Einspanneinrichtung für das Werkstück (7) und die Biegewange (6) mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (18), verbunden ist und einen Lichtstrahlsendekommunikator (13) aufweist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Querseite (12) der Biegewange (6) der Kommunikator (13) und an der anderen Querseite (14) ein Lichtstrahlempfangsrezipient (15) parallel zur Schwenkachse (5) angeordnet sind, wobei der Lichtstrahl (11) parallel zur Schwenkachse (5) der Biegewange (6) in der Kontaktebene (10) des Werkstücks (7) mit der Biegewange (6) ausgerichtet ist und der Rezipient (15) mit der Steuerung (18) gekoppelt ist.