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Die
Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zum Biegen eines flächigen Werkstücks auf
einer Schwenkbiegemaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Andererseits
richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.
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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 ).
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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.
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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.
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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.
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Was
den verfahrensmäßigen Teil
der Aufgabe anlangt, so wird dieser durch die Merkmale im Patentanspruch
1 gelöst.
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Die
Lösung
des gegenständlichen
Teils der Aufgabe besteht in den Merkmalen des Patentanspruchs 2.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 im vertikalen Querschnitt
im Schema die Unterwange, die Oberwange und die Biegewange einer
Schwenkbiegemaschine mit eingespanntem Werkstück vor einem Biegevorgang;
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2 bis 4 in vergrößender Darstellung den Ausschnitt
II der 1 in verschiedenen
Situationen eines Biegevorgangs;
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5 einen vertikalen Längsschnitt
durch die Darstellung der 2 entlang
der Linie V-V in Richtung der Pfeile Va gesehen und
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6 einen Horizontalschnitt
durch die Darstellung der 4 entlang
der Linie VI-VI in Richtung der Pfeile VIa gesehen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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- 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