-
Die
Erfindung betrifft eine Biegemaschine für eine Umformung von Blechwerkstücken zwischen Biegewerkzeugen
komplementärer
Querschnittsgestaltung, z.B. einer feststehenden Matrize als Unterwerkzeug
und einem – vertikal – beweglichen
Stempel als Oberwerkzeug, mittels derer das Werkstück in einem
freien, prägenden
oder einem dreipunkt-gestützten
Biegevorgang umgeformt werden kann, und mit den weiteren, im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.
-
Biegemaschinen
dieser Art sind üblicherweise
mit einer Werkzeug-Aufnahme
zur Bestückung
mit Werkzeugen geeigneter Paarung ausgestattet. Das Fixieren der
jeweiligen Werkzeuge erfolgt dabei in der Regel hydraulisch oder
mechanisch durch Klemmschrauben; es gibt auch Ausführungen
von Biegemaschinen, bei denen die Werkzeuge mit Hilfe einer mechanischen
Vorrichtung in Position gebracht und in dieser fixiert werden. Desweiteren
ist eine Positioniereinrichtung vorgesehen, mittels derer die Werkstücke in die
für die
Umformungs-Bearbeitung geeignete Lage gebracht werden können und,
falls der Umform-Prozess, dem das Werkstück zu unterwerfen ist, mehrere
Biegevorgänge
umfasst, auch das Umsetzen des Werkstückes in die jeweiligen Biegepositionen
durchführbar
ist. Hierbei wird das Werkstück
meist manuell gegen mehrachsig gesteuerte Anschläge gedrängt und hierdurch seine Position
definiert. Es sind auch roboterartige Manipulatoren bekannt, die
das Werkstück
greifen und zur Definition seiner Position gegen Anschläge drängen und
in Anlage mit diesen halten.
-
Hierbei
erfolgt die Positionierung des Werkstückes und die Durchführung des
Arbeitshubes des beweglichen Umformwerkzeuges mittels programmgesteuerter,
gegebenenfalls mehrachsiger Antriebseinrichtungen der Maschine,
wobei der Biege-Arbeitshub mittels eines am Maschinengestell angeordneten
Antriebes gesteuert wird und die Zustell- sowie Umsetzbewegungen
des Werkstückes
mittels eines mit der Art eines Roboters ausgebildeten Handhabungsgerätes, das
Zustell-Bewegungen in mindestens drei orthogonalen Bewegungs-Freiheitsgraden ermöglichen
soll.
-
Bei
einer bekannten Biegemaschine dieser Art (DE-PS 35 33 235) sind
zur Positionierung eines blechförmigen
Werkstückes
diverse Stellmotore insbesondere Stellzylinder vorgesehen, mittels
derer Verschiebungen des Werkstückes
gegen Anschläge so
wie Höhenverstellungen
einer Auflageplatte möglich
sind, um das Werkstück
in eine für
den Biegeprozess geeignete Ausgangsposition zu bringen.
-
Diese
Art der Werkstückpositionierung
ist mit einem vergleichsweise hohen Zeitaufwand behaftet und schränkt die
Nutzung auf eine begrenzte Zahl von Formen ein. Sie beinhaltet im
Ergebnis auch eine Einschränkung
hinsichtlich der auf der bekannten Maschine verarbeitbaren Werkstückformen.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Biegemaschine der eingangs genannten
Art zu schaffen, die eine Biegebearbeitung von Blechwerkstücken der verschiedensten
Konturenformen ermöglicht
und sowohl hinsichtlich der Positionierung eines Werkstückes als
auch hinsichtlich eines Umsetzens eines solchen in verschiedene
Ausgangspositionen für
eine Biegebearbeitung ein rasches und präzises Einstellen der Ausgangsposition
für die
Biegebearbeitung ermöglicht
und dadurch auch eine Produktion mit relativ kurzen Taktzeiten ermöglicht und
hohe Prozess-Sicherheit garantiert.
-
Diese
Aufgabe, wird, dem Grundgedanken nach, durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen
der erfindungsgemäßen Biegemaschine mehr
im einzelnen durch die Merkmale der weiteren Ansprüche gelöst.
-
Durch
die hiernach vorgesehene Gestaltung der Positioniereinrichtung als
mehrachsiger Roboter, der das jeweilige Werkstück mittels eines Greifers kraftschlüssig ergreifen
und so festhalten kann, dass es zusammen mit dem Greifer eine mechanisch
stabile Einheit bildet, deren Bewegungsfreiheitsgrade identisch
mit denjenigen des Greifers, für
sich allein gesehen, sind, sind optimale Voraussetzungen für eine rasche
und präzise
Positionierung des Werkstückes
im Arbeitsbereich der erfindungsgemäßen Biegemaschine geschaffen,
so dass diese schon aufgrund dieser Implementierung der Positioniereinrichtung
relativ kurze Taktzeiten von wiederholten Biegeprozessen ermöglicht und
insoweit eine wichtige Voraussetzung für eine rationelle Produktion
bei hoher Qualität
erfüllt.
-
Dadurch,
dass die den einzelnen Bewegungsfreiheitsgraden des Greifers der
Positioniereinrichtung zugeordneten Antriebseinheiten – "Achsen" – unabhänig voneinander zur Ausführung ihrer
Hübe ansteuerbar
sind, aus deren Superposition erst sich die Bahnbewegung des Greifers
und des von diesem unmittelbar gehaltenen Teils des Werkstückes ergibt, ist
eine hohe Flexibilität
der Biegemaschine hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeiten für Werkstücke der verschiedensten
Formen gegeben, wobei das zur Anwendung gelangende Prinzip der Superposition voneinander
unabhängig
einsteuerbarer Bewegungskomponenten auch mit einfachen Mitteln eine Optimierung
der Bewegungsabläufe
im Hinblick auf kurze Zykluszeiten bei vergleichsweise geringen Bahngeschwindigkeiten,
d. h. eine Optimierung im Sinne einer Minimierung der Bahnlängen ermöglicht.
-
Durch
die aktive Ansteuerung der einzelnen Roboterachsen dahingehend,
dass die hieraus resultierende Bahnbewegung des Greifers nur in
marginalen Beträgen
von der Bahn des Angriffspunktes des Greifers am Werkstück, die
durch dessen Biegung, d. h. die Bewegung des Biegestempels ausgelöst wird, abweicht,
mit der Folge, dass aus solchen Abweichungen allenfalls temporäre elastische
Verformungen des Werkstückes
resultieren, die sich gleichsam selbsttätig wieder ausgleichen, wird
erreicht, dass eine nennens werte – anelastische und bleibende – Verformung
des Werkstückes
mit hoher Präzision dort
erzielt wird, wo dies aufgrund der Werkzeugform und der Positionierung
des Werkstückes
der Fall sein soll. Etwaige durch Rückfederungseffekte bedingte Abweichungen
der Werkstückform
von einer vorgegebenen, erwünschten
Form bleiben minimal, da, dank einer hohen Wiederholgenauigkeit
der mit der erfindungsgemäßen Biegemaschine
erzielbaren Biegeresultate, Rückfederungseffekte
von vornherein in definierten Grenzen gehalten werden und im Hinblick auf
die endgültige
Formgebung berücksichtigt
werden können.
Die erfindungsgemäße Biegemaschine ermöglicht daher
auch eine sehr präzise
Fertigung von Biegeteilen entsprechend einer vorgegebenen Form.
Zusätzlich
ist es möglich,
den Biegeprozess unter Verwendung von Sensoren in seiner Qualität noch deutlich
zu verbessern.
-
In
einer gleichsam als Basisgerät
der erfindungsgemäßen Biegemaschine
anzusehenden Realisierung derselben gemäß Anspruch 2 hat diese einen
vertikal auf- und ab- bewegbaren Stempel als Oberwerkzeug, der mittels
eines Linearantriebes, z.B. eines hydraulischen Linearzylinders,
nach Hub und Geschwindigkeit steuerbar ist, und der Greifer hat
drei – orthogonale – translatorische
Bewegungs-Freiheitsgrade, denen Bewegungen in Richtung der Koordinatenachsen
eines rechtwinkligen x-y-z-Koordinatensystems entsprechen; desweiteren ist
der Greifer um eine horizontal Achse im Sinne eines weiteren Bewegungs-Freiheitsgrades
schwenkbar, die sich parallel zu der durch den Verlauf der Biegeachse
markierten Richtung erstreckt, welche durch die Form der Biegewerkzeuge
vorgegeben ist. In dieser Auslegung ist die Biegemaschine in einer
sehr einfachen Gestaltung schon für eine große Vielfalt von Werkstückformen
geeignet, die rationell in hoher Stückzahl gefertigt werden können.
-
Dies
gilt a forteriori für
die weiteren Ausgestaltungen der Biegemaschine gemäß den Ansprüchen 3 bis
5, die die Realisierung zusätzlicher
Bewegungs-Freiheitsgrade der Positioniereinrichtung beinhalten.
-
Eine
zusätzliche
Flexibilität
des Einsatzes der erfindungsgemäßen Biegemaschine
ist gemäß Anspruch
6 dadurch erzielt, dass die bei koaxialer Anordnung der Biegewerkzeuge
bezüglich
einer gemeinsamen zentralen Achse die Biegewerkzeuge einzeln oder
gemeinsam um diese Achse – vorzugsweise
programmgesteuert – drehbar
sind.
-
Die
Gestaltung der Biegemaschine gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 8 beinhaltet einen gleichsam modularen Aufbau des
Manipulators aus einer die translatonischen Achsen – Antriebs-
und Führungseinheiten
für die „kartesischen" Koordinatenbewegungen – vermittelnden
Koordinaten-Antriebseinheit und einer Orientierungsschwenkeinheit, in
der die – rotatorischen – Orientierungsachsen
zusammengefasst sind, d. h. deren Schwenklagerungen und Schwenkantriebe.
-
Der
Vorteil dieser Gestaltung ist eine Vereinfachung der Montage und
eine Reduzierung des Herstellungsaufwandes für eine Serie von Biegemaschinen
unterschiedlicher Auslegungen.
-
Die
gemäß Anspruch
8 vorgesehene Gestaltung der Biegemaschine kann alternativ oder
zusätzlich
zu einer schon vorhandenen Y-Antriebsachse vorgesehen werden, um
häufig
benötigte
Koordinaten-Bewegungen nach Hub und Geschwindigkeit optimieren zu
können.
-
Durch
eine gemäß Anspruch
9 vorgesehene Integration einer linearen und einer rotatorischen
Antriebsachse kann auf einfache Weise eine erhebliche Reduzierung
des für
den Manipulator der Biegemaschine erforderlichen Bauraumes erzielt
werden.
-
Weitere
Einzelheiten der erfindungsgemäßen Biegemaschine
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen
Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung. Es zeigen:
-
1 Eine
schematisch vereinfachte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Biegemaschine, teilweise
im Schnitt längs
einer vertikalen Maschinen-Mittelebene, welche eine gemeinsame zentrale Achse
der Biegewerkzeuge enthält,
die um diese Achse drehbar sind,
-
2a die
Biegewerkzeuge der Maschine gemäß 1 in
ihrer wechselseitigen Eingriffsstellung mit einem Werkstück, das
im Präge-Biegeverfahren verformt
wird,
-
2b einen
Teil eines Magazins für
verschiedene Oberwerkzeuge, die in einen Träger der Maschinen gemäß 1 einsetzbar
sind, in einer der 2a entsprechenden Schnittdarstellung,
-
2c ein
Detail eines Werkzeugmagazins für
Unterwerkzeuge, die ihrerseits alternativ in einen Träger der
Maschine gemäß 1 einsetzbar
sind, in einer der 2b entsprechenden Darstellung,
-
3 die
Maschine gemäß 1 in
teilweiser Draufsichts-Darstellung, gesehen in Richtung der gemeinsamen
Drehachse der Werkzeuge,
-
4 eine
Orientierungs-Schwenkeinheit eines zum Positionieren des Werkstückes zwischen den
Biegewerkzeugen der Maschine vorgesehenen Manipulators, in schematisch
vereinfachter, perspektivischer Ansicht und
-
5a verschiedene
Konfigurationen der Biegewerkzeuge und eines bis 5e einer
Umformung in der Maschine gemäß den 1 bis 4 unterworfene
Blechwerkstücks
in einer der Darstellung der 1 entsprechenden
Schnittdarstellung, zur Erläuterung
der Funktion der erfindungsgemäßen Biegemaschine
-
Die
in der 1 insgesamt mit 10 bezeichnete Biegemaschine
sei ohne Beschränkung
der Allgemeinheit als eine Abkantmaschine vorausgesetzt, mittels
derer Blech-Werkstücke 11 zwischen
einem Unterwerkzeug 12, das in definierter Position an
einem nur schematisch angedeuteten Gestell 13 angeordnet
ist und während
des Biegevorganges nicht bewegt wird, und einem Oberwerkzeug 14,
das an dem Maschinengestell 13 auf- und abbeweglich geführt ist und
mit einem Vertikal-Antrieb 16 versehen ist, einer biegenden
Umformung unterwerfbar sind. Hierbei sei weiter – lediglich zum Zweck der Erläuterung – davon ausgegangen,
dass die Biegemaschine 10 nach dem Präge-Biege-Verfahren arbeitet,
gemäß welchem Werkzeuge 12 und 13 verwendet
werden, deren mit den Blechwerkstücken 11 in Eingriff
gelangende Arbeitsbereiche gleichsam komplementäre prismen- und rinnenförmige Gestaltungen
haben und beim Biegevorgang soweit in Eingriff miteinander gelangen,
dass das Werkstück
sich flächig
an die Flanken der einander gegenüberstehenden Werkzeugflächen anlegt
und eine der Form des Spaltes zwischen dem Oberwerkzeug 14 und
dem Unterwerkzeug 12 entsprechende Form annimmt, solange
es zwischen den beiden Werkzeugen 12 und 14 eingespannt
gehalten ist (2a).
-
Bei
dem zur Erläuterung
gewählten
Ausführungsbeispiel
hat das Unterwerkzeug 12 eine V-förmige, nach oben offene Nut,
deren Flanken 17/l und 17/r denselben Winkel β miteinander
einschließen, den
auch die Flanken 18/l und 18/r des prismenförmigen Biegebereiches 18 des
Oberwerkzeuges 14 miteinander einschließen, die entlang der Prismenkante
mit glatter Krümmung
aneinander anschließen,
deren Verlauf dem inneren Biegeradius der zu erzielenden Biegekante
des Werkstückes 11 entspricht.
-
Die
Biegewerkzeuge 14, die hinsichtlich der Biegewinkel und
der Biegeradien sowie der Länge der
Biegekante aufeinander abgestimmt sein müssen, sind in Werkzeughalter 19 bzw. 21 einsetzbar, die
sowohl die für
den Biegevorgang erforderliche sichere Fixierung und Stabilität der Werkzeuge
in ihren Haltern vermitteln als auch auf einfache Weise eine Entnahme
der Werkzeuge 12 bzw. 14 aus ihren Haltern 19 und 21 und
damit ein rasches Auswechseln von Werkzeugen, individuell oder paarweise,
ermöglichen,
um eine möglichst
hohe Vielfalt der Biegemöglichkeiten
zu erzielen. Hierfür
geeignete Ober- und Unterwerkzeuge 14 bzw. 12 sind
in diesen zugeordneten Magazinen 22 bzw. 23 bereit
gehalten, die, entsprechend der schematischen Darstellung der 1,
im Maschinengestell 13 jeweils gleichsam in Höhe der Halter 19 bzw. 21 für die Ober-
und die Unterwerkzeuge der Biegemaschine angeordnet sind, derart,
dass bei einem Entnehmen eines Werkzeuges aus dem jeweiligen Magazin
oder bei einem Zurückstellen
eines solchen in das zugehörige
Magazin im wesentlichen nur horizontale Transportbewegungen erforderlich
sind und das Ausrücken
des Werkzeuges aus dem jeweiligen Magazin 22 bzw. 23 und das
Einrücken
des Werkzeuges in den jeweiligen Werkzeughalter 19 bzw. 21 jeweils
einer „linearen" Verschiebung des
jeweiligen Werkzeuges 14 und/oder 12 entspricht.
-
Der
Werkzeughalter 19 für
das Oberwerkzeug 14 und der Werkzeughalter 21 für das Unterwerkzeug 12 sind
um eine gemeinsame, vertikale, maschinenfeste Achse 24 drehbar
und in wählbaren Orientierungen
der Werkzeuge 12 und 14 feststellbar, so dass
die Verlaufsrichtung von Biegekanten stufenlos wählbar ist und die Werkzeugträger 20 und 21 bzw.
die von diesen gehaltenen Werkzeugen 14 bzw. 12 auf
einfache Weise in diejenige Richtung gedreht werden können, in
der sowohl die Rückführung eines
benutzen Werkzeuges in das jeweilige Magazin 22 oder 23 als
auch die jeweilige Entnahme eines nachfolgend zu benutzenden Werkzeuges
aus dem jeweiligen Magazin am einfachsten möglich sind.
-
Zweckmäßigerweise
sind die zur Aufnahme der Oberwerkzeuge 14 und der Unterwerkzeuge 12 vorgesehenen
Magazine 22 bzw. 23 so gestaltet, dass auch in
diesen Magazinen 22 und 23 die Werkzeuge analog
zu der kraftformschlüssigen
Fixierung an den Haltern 19 bzw. 21 lösbar fixierbar
sind.
-
Demgemäß ist das
Magazin 22 für
die Oberwerkzeuge 14 in der Art eines Hängeregisters ausgebildet, in
dem die Stempel-Werkzeuge mit parallelem Verlauf der Biegekanten 26 ihrer
prismatischen Biegebereiche 18 in Einhäng-Profile 27 des
Oberwerkzeug-Magazins 22 formschlüssig eingreifend einhängbar sind
(2b), so dass sie, gesehen in der Ansichtsdarstellung
der 1, in Richtung des Pfeils 28 in das Magazin 22 hinein
schiebbar oder aus diesem zur Aufnahme durch den Werkzeughalter 19 des jeweiligen
Oberwerkzeuges 14 „horizontal" herausziehbar sind.
Das Magazin 23 für
die Unterwerkzeuge ist auf analoge Weise gestaltet, wobei hier die
verschiedenen Unterwerkzeuge 12 mit komplementären Halteprofilen
des Magazins in Eingriff bringbare Fuss-Profile 29 haben,
die mit den Einschubprofilen 31 des Magazins 23 in
formschlüssigen
Eingriff bringbar sind.
-
Durch
eine die gemeinsame vertikale Achse 24 der Werkzeughalter 19 und 21 enthaltende „vertikale" Mittel-Ebene der
Magazine 22 und 23, die parallel zu den Biegekanten 26 der
im Magazin 22 befindlichen Oberwerkzeuge 14 verläuft, ist
eine Bezugsebene 32 (3) markiert,
von der aus in der X-Koordinatenrichtung
erfolgende Verschiebehübe der
Magazine 22 und 23 gezählt werden, welche von den
Magazinen – programmgesteuert
selbsttätig – ausgeführt werden,
um in die Positionen zu gelangen, in denen Werkzeuge den Magazinen
entnommen bzw. in die Magazine zurückgeschoben werden können. Die
zum Antrieb der Magazine für
derartige Auswahl- oder Aufnahmepositionen der Magazine erforderlichen,
elektrisch steuerbaren Antriebseinheiten sind der Einfachheit halber
nicht eigens dargestellt und können
auf vielfältige,
dem Steuerungsfachmann zur Verfügung
stehende Maßnahmen
realisiert sein.
-
Das
Bestücken
der Biegemaschine 10 mit dem für den jeweiligen Biegevorgang
erforderlichen Paar von Ober- und Unterwerkzeugen 12 und 14 und das
Auswechseln der Werkzeuge für
verschiedene Biegevorgänge,
die im Zuge eines komplexen Bearbeitungsvorganges eines Werkstückes 11 erforderlich
sind, sowie das Zustellen von Werkstücken 11 in den Arbeitsbereich
der Biegemaschine 10 zwischen deren Werkzeugen 12 und 14 sowie
auch ein Umsetzen des Werkstückes 11 zwischen
Biegevorgängen, die
nacheinander und gegebenenfalls mit verschiedenen Werkzeugpaarungen
an dem jeweiligen Werkstück 11 durchgeführt werden
müssen,
erfolgt mit Hilfe eines insgesamt mit 33 bezeichneten Manipulators,
der in der Art eines „einarmigen" Industrieroboters
ausgeführt
ist, der nicht nur als reines Zustellgerät fungiert, sondern am Biegeprozess
gleichsam qualitätsbestimmend
beteiligt ist, d. h. über
die reine Werkstückzustellung
hinausgehende Maßnahmen spezieller
Formgebung ermöglicht.
Demgemäß ist dieser
Manipulator 39 bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel mehr im einzelnen
wie folgt realisiert:
Im Zuge einer einleitenden Phase der
an einem einzelnen Werkstück 11 durchzuführenden
Biegevorgänge
vermittelt der Manipulator die Funktion eines Koordinatenwagens,
der Bahn- und Orientierungsbewegungen eines das Werkstück 11 haltenden,
insgesamt mit 34 bezeichneten Greifers vermittelt, der
das Werkstück – mindestens
kraftschlüssig – so festzuhalten
vermag, dass das Werkstück 11 zwischen
Backen 36/1 und 36/2 relativ zu diesen keine Verrückungen
erfährt,
jedenfalls solange die auf das Werkstück wirkenden Kräfte unterhalb
eines vorgegebenen Schwellenwertes bleiben.
-
Der
Greifer 34 ist – lösbar fest – an einem freien
Schwenk-Endglied 37 (4) einer
insgesamt mit 38 bezeichneten Orientierungs-Schwenkeinheit angeordnet,
durch die drei – rotatorische – Bewegungsfreiheitsgrade
implementiert sind, die in der 4 durch
drei paarweise rechtwinklig zueinander verlaufende Drehachsen 39/1, 39/2 und 39/3 repräsentiert
sind.
-
Durch
die Drehbarkeit des Greifers 34 um die "freie" Drehachse 39/3, durch die
das Gelenk repräsentiert
ist, das den Greifer 34 mit einem Gelenkarm 41 der
Orientierungs- Schwenkeinheit 38 gelenkig verbindet, der
seinerseits um die zur freien Drehachse 39/3 rechtwinklig
verlaufende Drehachse 39/2 schwenkbar ist, die das Gelenk
repräsentiert, über das
der Gelenkarm 41 gelenkig mit dem gabelförmig dargestellten
Gelenkträger 42 der
Orientierungs- Schwenkeinheit 38 verbunden ist, der seinerseits
um die beim dargestellten Ausführungsbeispiel
horizontal verlaufende Achse 39/1 drehbar ist und die drehbare
Verbindung der Orientierungs-Schwenkeinheit 38 mit einem
Lagerblock 43 eines insgesamt mit 44 bezeichneten
Koordinatenwagens vermittelt, wobei die Onientierungs-Schwenkeinheit 38 um
diese "horizontale" Drehachse 39/1 kontinuierlich,
d. h. um beliebige Winkelgrade, drehbar ist, wird erreicht, dass innerhalb
eines definierten Raumwinkelbereiches eine stetige Variation der
Orientierung des Greifers 34 und damit auch des von diesem
gehaltenen Werkstücks 11 möglich ist.
-
Die
die genannten Schwenk- und Drehbewegungen der gelenkig miteinander
verbundenen Elemente der Orientierungsschwenkeinheit 38 vermittelnden,
steuerbaren rotatorischen Antriebsmotore, die mit dem Stand der
Technik entsprechenden Mitteln realisiert sein können, sind der Einfachheit
halber nicht eigens dargestellt.
-
Der
Koordinatenwagen 44, an dessen Lagerblock 43 die
Orientierungs-Schwenkeinheit 38 um
die horizontale Achse 39/1 drehbar gelagert ist, ist als "kartesischer" Koordinatenantrieb
ausgebildet, der einen in der X-Koordinatenrichtung, d.h. rechtwinklig zur
Bezugsebene 32 der Biegema schine, gesteuert hin und herverfahrbaren
Basisschlitten 46 als "Längs"-Wagen, einen auf diesem in der rechtwinklig zur
X-Richtung verlaufenden Y-Koordinatenrichtung hin- und her verfahrbaren
Schlitten als "Quer"-Wagen 47 und
den an dem Querwagen 47 in der Z-Koordinatenrichtung vertikal
auf und ab verfahrbaren Lagerblock 43 umfasst, an dem die
Orientierungs-Schwenkeinheit 38 um
die horizontale Achse 39/1 drehbar gelagert ist.
-
Alternativ
zu der insoweit anhand der 1 und 4 erläuterten
speziellen Gestaltung der Biegemaschine 10 kann die Y-"Achse" des "kartesischen" Koordinaten-Wagens 44 in
den auf- und ab-verfahrbaren Lagerblock 43 integriert sein,
z.B. derart, dass das Drehlager der Orientierungs-Schwenkeinheit 38 horizontal
verschiebbar an dem Lagerblock 43 angeordnet ist, der dann
zur Realisierung der Z-Achse – des
Vertikalantriebs des Koordinatenwagens – an dem Basisschlitten 46 vertikal verschiebbar
angeordnet ist.
-
Zur
Erläuterung
einer typischen Möglichkeit einer
rationellen Nutzung der erfindungsgemäßen Biegemaschine 10,
wie anhand der 1 bis 4 erläutert, sei
nunmehr auf die 5a bis 5e Bezug
genommen, in denen als Erläuterungsbeispiel die
Herstellung eines dreieck-wellenförmig gebogenen Blechstückes veranschaulicht
ist. Es wird von der in der 1 dargestellten
Konfiguration der Biegemaschine 10 ausgegangen, für die in
der 5a der Werkzeugbereich in vergrößertem Maßstab dargestellt
ist, wobei der Aus gangszustand in gestrichelten Linien und der durch
den Biegehub – Absenken des
Oberwerkzeuges bis in die Präge-Position – erzielte
Umformungzustand des Werkstückes 11 in ausgezogenen
Linien dargestellt ist.
-
Aus
der 5a ist unmittelbar ersichtlich, dass das Werkstück 11,
das im Ausgangszustand horizontal angeordnet ist und auf den beiden
freien Längsrändern des
Unterwerkzeuges 12 aufliegt, nach Ausführung des Biegehubes L-förmig gebogen ist,
mit deutlich verschiedenen Schenkellängen. Während der Ausführung des
Biegehubes ist der gemäß 5a linke – längere – Schenkel 48/l nach oben
geschwenkt worden, wobei der Greifer 34 diese Schwenkung
mit ausgeführt
hat und das Werkstück am "oberen" Längsrand
des linken Werkstückschenkels 48/l weiterhin
festhält.
Einhergehend mit dieser Bewegung des Greifers 34 hat die
Orientierungs-Schwenkeinheit
die in der 5a dargestellte Schrägstellung
eingenommen, die durch Schwenken der Orientierungs-Schwenkeinheit 38 um
die Drehachse 39/2 erzielt wird, während gleichzeitig der Lagerblock 43 des
kartesischen Koordinatenwagen 44 vertikal nach oben gefahren
ist. Diese Bewegungen erfolgen programmgesteuert in – mathematisch strenger – Relation
zu der abwärts
gerichteten Bewegung des Biegestempels 14. Hiermit einher
geht auch eine in Y-Koordinatenrichtung erfolgende "horizontale" Verschiebung der
Orientierungs-Schwenkeinheit 38 insgesamt.
-
In
die in der 5b eingezeichnete Ausgangsposition
für den
nächsten
Biegevorgang gelangt das Werkstück 11 dadurch,
dass die Orientierungs-Schwenkeinheit 38 insgesamt
um 180° um
die Drehachse 39/1 gedreht wird und entweder schon zuvor
oder nachfolgend das Werkstück
im Übrigen
in die in der 5b dargestellte Position mit
horizontalem Verlauf des linken Werkstückschenkels 48/l und nach
unten gerichtetem Verlauf des rechten, abgebogenen Schenkels 48/r gebracht
wird. Durch den nachfolgenden Biegeprozess wird nunmehr im Biegebereich
die in der 5c in ausgezogenen Linien dargestellte
asymmetrisch Z-förmige
Umformung des Werkstückes 11 erzielt,
wobei wiederum die Orientierungs-Schwenkeinheit 38, die über den
Greifer 34 fest mit dem Werkstück verbunden bleibt, nach oben
geschwenkt wird und auch eine Verschiebung in Richtung auf den Wegebereich – in Y-Richtung – erfährt.
-
Die
in der 5d dargestellte Ausgangskonfiguration
für den
nächsten
Biegeschritt, dessen Ergebnis in der 5e dargestellt
ist, wird wiederum durch Drehen der gesamten Orientierungs-Schwenkeinheit 38 um
die Drehachse 39/1 und Ansetzen des gedrehten Werkstückes 11 am
Unterwerkzeug 12, wie in der 5d dargestellt,
erzielt. Die hiernach erfolgende V-förmige Biegung des Werkstück führt nunmehr
wie der 5e entnehmbar zu den gewünschten
zickzack-förmigen
Konturenverlauf des Werkstückes 11.
-
Für den insoweit
erläuterten – einfachen – Biegeprozess
werden die Freiheitsgrade der Verfahrbarkeit des Koordinatenwagens
in Y-Richtung, des Anhebens der Orientierungssteuereinheit 38 in Z-Richtung,
des Drehens der Orientierungs-Schwenkeinheit 38 um die
Drehachse 39/1 sowie des Schwenkens der Orientierungs-Schwenkeinheit 38 um
die in diesem Falle horizontal verlaufende Schwenkachse 39/2 ausgenutzt.
-
Um
das Werkstück 11 außer Eingriff
mit den Biegewerkzeugen 14 und 12 zu bringen,
kann es in dem geschilderten Fall auch zweckmäßig sein, die Verfahrbarkeit
des Koordinatenwagens 44 in X-Richtung auszunutzen, um
das Werkstück 11 gleichsam außerhalb
des durch die Anordnung der Biegewerkzeuge 14 und 12 markierten
Biegebereiches um die Drehachse 39/1 der Orientierungs-Schwenkeinheit 38 drehen
zu können.
Die weiteren Orientierungs-Freiheitsgrade, die bei dem Erläuterungsbeispiel
gemäß den 5a bis 5e nicht
benötigt werden,
werden ausgenutzt, wenn Biegekonturen mit verschiedenen Orientierungen
erzielt werden sollen, d. h. verschiedenen Winkeln bezüglich der
Bezugsebene 32 der Biegemaschine und/oder der weiteren Koordinatenrichtungen.
Es kann auch zweckmäßig sein,
zwischen einzelnen Biegevorgängen
die Werkzeuge zu wechseln, z.B. zu dem Zweck, das Werkstück nicht
drehen zu müssen.