DE102008038932A1

DE102008038932A1 - Schwenkbiegemaschine

Info

Publication number: DE102008038932A1
Application number: DE102008038932A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.-Ing. e.h. Klingel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-08-13
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2010-02-18

Abstract

Bei einer Schwenkbiegemaschine (10) für die Biegenumformung von Blechen (11), mit einer Unterwange (14) und einer Oberwange (16), zwischen denen das Blechwerkstück lösbar festlegbar ist, derart, dass es mit einem freien Schenkelbereich (21) über die an einer der Wangen, z.B. der Oberwange angeordnete Biegeschiene (24) hinausragt und durch Schwenken einer Biegewange (17), mit vorgebbarem Biegeradius biegbar ist, sowie mit einer Winkelmesseinrichtung (31), die im Verlauf des Biegeprozesses fortlaufend für die momentanen Winkelstellungen der Biegewange (17) charakteristische Winkelstellungssignale in einem für einen Vergleich mit Sollwert-Vorgaben des Biegewinkels geeigneten Format erzeugt, ist ein (Spalt-) Sensor (26) vorgesehen, der, sobald nach einem Biegeschritt, der in Richtung auf den Soll-Wert des Biegewinkels erfolgt ist, im Verlauf einer nachfolgenden Rückführung der Biegewange (17) diese von ihrer Anlageposition mit dem gebogenen Schenkel (21) abhebt, ein hierfür charakteristisches Signal erzeugt, das mit dem Ausgangssignal der Winkelmesseinrichtung (31) korrelierbar und damit zur betragsmäßigen Erkennung von Abweichungen des Biegewinkel-Ist-Wertes von dem Soll-Wert nutzbar und damit auch zur Ermittelung eines Winkelbetrages nutzbar ist, um den der zu biegende Blechabschnitt (21) über die Soll-Orientierung hinaus überbogen werden muss, damit eine elastische Rückfederung des Schenkels (21) nach Aufhebung der Biegekraft in dessen Soll-Orientierung führt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwenkbiegemaschine für eine biegende Umformung von Blechen, die entlang einer Biegekante zu einer Abkantung mit definiertem Radius führt, mit dem ebenflächige Schenkelbereiche des Werkstückes, die unter einem definierten Biegewinkel zueinander verlaufen, ineinander übergehen, und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.
Derartige Schwenkbiegemaschinen sind allgemein bekannt (Lexikon der Technologie, Verlag Europa-Lehrmittel, 1992; Handbuch der Metallbearbeitung, Verlag Europa-Lehrmittel, Europa-Nr. 50910, 1997, Seite 97).
Bei Schwenkbiegemaschinen dieser Art wird ein zu bearbeitendes Blechwerkstück zwischen einer Unterwange und einer Oberwange eingespannt, derart, dass es mit einem freien Schenkelbereich seitlich aus dem Spalt über eine an der Oberwange angeordnete Biegeschiene hinausragt und durch Schwenken einer Biegewange, welche an der der Biegekante der Biegeschiene abgewandten Seite des Werkstückes großflächig anliegt, mit einem durch die Gestaltung der Biegeschiene vorgegebenem Biegeradius biegbar ist. Zur Überwachung der Schwenk-Stellungen der Biegewange ist als Winkelmesseinrichtung ein Drehstellungsgeber vorgesehen, der während des Siegens fortlaufend ein für die Momentanstellung charakteristisches elektrisches Ausgangssignal abgibt, das mittels einer elektronischen Steuereinheit in Einheiten des Biegewinkels auswertbar ist.
Das für Umformprozesse charakteristische Problem der elastischen Rückfederung, die beim Schwenkbiegen dadurch berücksichtigt werden muss, dass ein Blechschenkel, der nach dem Biegen mit einem in der Biegemaschine eingespannten Werkstückschenkel einen definierten Winkel von z. B. 90° einschließen soll, um einen Mehrbetrag von einigen Winkelgraden gebogen werden muss, damit er nach dem elastischen Rückfedern unter den genannten 90° zu dem anderen Werkstückschenkel verläuft. Da der Winkelbetrag, um den überbogen werden muss, von einer Vielzahl von Parametern abhängig ist, insbesondere der Blechdicke, der Materialfestigkeit, Schwankungen derselben, dem Biegeradius, unter dem gebogen werden soll, u. a. unterliegt das Ergebnis oftmals Schwankungen, die außerhalb eines hinnehmbaren Toleranzbereiches liegen, mit der Folge, dass das unter zeitaufwändigem Einsatz von Fachpersonal eine Mehrzahl von Biegevorgängen durchgeführt werden muss, bis das Ergebnis schließlich innerhalb des Toleranzbereiches gelangt, mit den offensichtlichen Nachteilen erhöhter Produktionskosten, die unter anderem auch durch manuell durchzuführende Winkelmessungen bedingt sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schwenkbiegemaschine zu schaffen, die ein Biegen unter Einhaltung eines vorgegebenen Biegewinkels innerhalb sehr enger Toleranzen ermöglicht und dabei gleichwohl einfach aufgebaut und insoweit preisgünstig herstellbar ist und vor allem auch mit vergleichsweise geringen Betriebskosten behaftet ist.
Diese Aufgabe wird, dem Grundgedanken nach durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und in näheren Konkretisierungen desselben durch die Merkmale der weiteren Ansprüche gelöst.
Hiernach ist ein Spaltsensor vorgesehen, mittels dessen die Anlageposition der Biegewange an dem zu biegenden Werkstückbereich erfassbar ist, wobei dieser Sensor, sobald nach einem Biegeschritt, der in Richtung auf den Soll-Wert des Biegewinkels erfolgt ist, im Zuge einer nachfolgenden Rückführung der Biegewange in Richtung auf deren Ausgangsstellung die Biegewange von ihrer Anlageposition mit dem gebogenen Schenkel abhebt, ein hierfür charakteristisches elektrisches Signal erzeugt, das z. B. mittels einer elektronischen Verarbeitungseinheit der Biegemaschine mit den Ausgangs signalen der Winkelmesseinrichtung derselben korrelierbar und damit zur betragsmäßigen Erkennung von Abweichungen des Biegewinkel-Istwertes von dem Sollwert nutzbar ist.
Die erfindungsgemäße Biegemaschine vermittelt zumindest die folgenden Eigenschaften und daraus resultierenden Vorteile:
Das mit dem Abheben der Biegewange von dem gebogenen Werkstückteil auftretende Ausgangssignal des Spalt- bzw. Anlagesensors ermöglicht die Markierung desjenigen Winkelgeber-Ausgangssignals, das in dem Moment abgegeben wird, zu dem die Rückfederung des gebogenen Schenkels beendet ist. Aus der Differenz der Winkelgeber-Ausgangssignale, die am Ende des Biegungsvorganges für die Winkelstellung des „überbogenen” Zustands und bei Auftreten des Spalt-Entstehungssignals abgegeben worden sind, ist unmittelbar der Rückfederweg bzw. die Rückfeder-Winkeldifferenz ermittelbar, die nunmehr in dem Sinne zur Festlegung eines Nachbiegewinkels nutzbar ist, dass die durch die Messung ermittelte Winkeldifferenz zum Sollwert der Schenkelorientierung hinzu addiert wird und somit ein Biegewinkel ermittelt wird, von dem aus die Rückfederung mit hoher Wahrscheinlichkeit in die Soll-Position des abgebogenen Schenkels führt.
Die Wahrscheinlichkeit, dass bei einem solchen Vorgehen die Rückfederung des gebogenen Schenkels in dessen Soll-Orientierung führt, ist natürlich umso größer, je geringer die Abweichung der Ist-Position des gebogenen Schenkels nach dem ersten Rückfedern von der Soll-Orientierung gewesen ist. Dies bedeutet, dass in aller Regel spätestens die nach dem zweiten Nachbiegevorgang erreichte Position des gebogenen Schenkels innerhalb hinnehmbarer Toleranzen liegt und weitere Iterationen des geschilderten Vorganges in alter Regel nicht erforderlich sein werden.
Sollte die Empfindlichkeit eines zur Spaltbildungserkennung eingesetzten Fotodetektors nicht ausreichen, um eine Spaltöffnung allein aufgrund des aus der Umgebung einfallenden Streulichts zu erkennen, ist es zweckmäßig, entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 3 eine Spaltbeleuchtung vorzusehen, dann jedoch den Detektor in eine gegen Lichteinstrahlung aus der Umgebung geschützte Vertiefung der Biegewange einzusetzen.
Eine signifikante Steigerung der Empfindlichkeit bei Verwendung einer Nachweislichtquelle ist dann auf einfache Weise auch gemäß dem Merkmal des Anspruchs 4 möglich.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Biegemaschine sind durch die Merkmale der Ansprüche 5 und 6 angegeben, die für eine präzise Erfassung des Auftretens eines Spalts zwischen Werkstück und Biegewange, wenn die Biegewange von dem zurückgefederten Werkstück abhebt, günstige Anordnungen von Spaltsensoren beinhalten. Dank einer hiernach möglichen Mittelwertsbildung über die mit den Sensorausgangssignalen einzeln korrelierten Winkelstellungen lässt sich auf einfache Weise die Genauigkeit der Bestimmung des Rückfederungswinkels erhöhen.
Von einer Biegemaschine der eingangs genannten Art ausgehend, ist eine Lösung der der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch dadurch möglich, dass ein Abstandssensor vorgesehen ist, der den Abstand der Biegewange von dem dieser zugewandten Schenkel des gebogenen Werkstückes misst, nachdem die Rückfederung der Biegewange in Richtung auf ihre Grundstellung erfolgt ist, und die Biegewange dadurch in einen Abstand von dem gebogenen Blechschenkel gelangt ist. Ein für diesen Abstand charakteristisches Signal wird von diesem Abstandssensor in einem Format erzeugt, das dem Signalausgabeformat des Winkelmessers entspricht, der die Position der Biegewange fortlaufend registriert; durch Addition des Abstandsignals zu dem für die aktuelle Orientierung der Biegewangenstützfläche charakteristischen Ausgangssignal des Winkelsensors der Biegemaschine und Differenzbildung zwischen dem Winkel der Sollorientierung und der Summe der vorgenannten Abstands- und Orientierungswinkel ergibt sich – als Differenz – der Betrag eines Rückfederwinkels, um den eine Sollorientierung zu überbiegen ist, damit die Rückfederung des gebogenen Schenkels in dessen Soll-Orientierung führt, zumindest in eine dieser Soll-Orientierung weitergehend angenäherte Position.
Erforderlichenfalls ist auch hier durch Wiederholung des Überbiegevorganges im Sinne einer Iteration eine schrittweise Annäherung an die Soll-Orientierung des zu biegenden Schenkels erreichbar. Dieser Prozess ist für einen Lernvorgang nutzbar, durch den die Maschine dahingehend „programmiert” wird, dass sie entsprechende nachfolgende Arbeitsgänge selbsttätig – ohne Iteration – direkt durchführt.
Bei dieser Gestaltung der Biegemaschine ist die Ermittlung aus „statischen” Messungen an der Biegemaschine möglich, was generell der Messgenauigkeit zugute kommt. Zum angegebenen Zweck geeignete Abstandsmesseinrichtungen, wie durch den Anspruch 8 umrissen, sind ohne weiteres mit der durch die Merkmale des Anspruchs 9 angegebenen Genauigkeit implementierbar.
Es versteht sich, dass die Signal- bzw. Datenübertragung von dem/den jeweils vorgesehenen Sensor(en) zu der elektronischen Verarbeitungs- und Steuereinheit der Biegemaschine leitungsgebunden oder drahtlos implementiert sein kann; dies gilt natürlich auch für die Übertragung von Steuersignalen von der elektronischen Steuereinheit zu den hiermit ansteuerbaren Aktuatoren der Biegemaschine
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Biegemaschine ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:
1 eine schematisch vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Schwenkbiegemaschine, im Schnitt längs einer rechtwinklig zu einer Biegekante verlaufenden Quermittelebene der Maschine, in einer Konfiguration derselben, die dem Ausgangszustand für den Biegevorgang entspricht,
2 die Maschine gemäß 1 in einer Konfiguration nach Durchführung eines Biegevorganges,
3 Ein unter Vernachlässigung von Blechdicken und Biegeradien vereinfachtes Winkel-Diagramm zur Erläuterung von Aufbau und Funktion einer weiteren Gestaltung einer erfindungsgemäße Biegemaschine.
Die in den 1 und 2 jeweils insgesamt mit 10 bezeichnete Schwenkbiegemaschine ist zur biegenden Umformung von Blechen 11 gedacht, die durch mehrfaches Biegen um eine Biegekante 12 z. B. zu Profilstäben verarbeitet werden können, die für die verschiedensten Konstruktionszwecke, insbesondere für den Fenster- und Rahmenbau o. a. einsetzbar sind.
Die Biegemaschine 10 ist, der Einfachheit der Darstellung halber, lediglich durch ihre für den Biegevorgang funktionswesentlichen Elemente repräsentiert, nämlich eine mit dem lediglich schematisch angedeuteten Maschinengestell 13 fest verbundene Unterwange 14, die auch einen Teil des Auflagetisches für das dem/den Biegeprozess/en zu unterwerfende, im Ausgangszustand ebene Blech 11, das ein Stahl- oder ein Aluminiumblech sein kann, eine insgesamt mit 16 bezeichnete Oberwange, mittels derer das dünnwandig plattenförmige Werkstück 11 gegen Verrückung gesichert an die Unterwange 14 andruckbar ist, und eine insgesamt mit 17 bezeichnete Biegewange, die um eine im Abstand eines Biegeradius rb von der der Oberwange 16 zugewandten, „oberen” Begrenzungsfläche 18 des Werkstückes 11 verlaufende Biegeachse 19, um einen Winkel schwenkbar ist, dessen Betrag α so zu wählen ist, dass der jeweils abgebogene Blechschenkel 21 in die vorge sehene Soll-Orientierung „elastisch” zurückfedert, nachdem die mittels der Biegewange ausgeübte Biegekraft aufgehoben ist.
Für das dargestellte, spezielle Erläuterungsbeispiel sei ohne Beschränkung der Allgemeinheit davon ausgegangen, dass das ursprünglich ebene Werkstück 11 in horizontaler Lage zwischen der Unterwange 13 und der Oberwange 16 eingespannt sei und der freie Schenkel 21, der durch Schwenken mittels der Biegewange 17 um die Biegeachse 19 gebogen werden soll, nach Abschluss des Biegevorganges mit dem eingespannten Schenkel 22 des Werkstückes 11 einen Winkel α_s von 90° einschließen soll.
Damit eine Einfederung des abgebogenen Schenkels 21 in die Soll-Position erfolgt, muss der Biegewinkel α₁ (1) größer sein als der Winkel α_s (2), der dem Soll-Wert des Winkels entspricht, den der abgebogene Schenkel 21 mit seiner ursprünglichen Verlaufsebene 23 anschließen soll, als welche die biegeneutrale Faserfläche des Werkstückes 11 gewählt sei.
Der Winkelbetrag, um den bei dem gewählten Erläuterungsbeispiel der freie Schenkel 21 des Werkstückes 11 gegenüber seiner Soll-Position überbogen werden muss, damit er elastisch in die Soll-Position zurückfedern kann, und der dafür geeignete Biegeradius rb sind vom Material und der Dicke des Werkstückes abhängig. Diese Größen sind nach bekannten Methoden bestimmbar, die dem Fachwissen zuzuordnen sind und daher nicht eigens als erläuterungsbedürftig angesehen werden (vgl. „Fachkunde Metall", Verlag Europa-Lehrmittel, Europa-Nr. 10129, 52. Auflage, 1996, Seiten 73 und 74).
Zur geeigneten Vorgabe sachgerecht gewählter Biegeradien dienen bei Biegemaschinen des dargestellten Typs auswechselbare Biegeschienen 24, die z. B. formschlüssig in die Oberwange 16 einsetzbar sind. Es versteht sich, dass auch in die Unterwange 14 einsetzbare Biegeschienen vorgesehen sein können, je nachdem wie die Biegeprozesse konzipiert sind, die für die Bearbeitung eines Werkstückes 11 erforderlich sind.
Bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel hat die Oberwange 16 insgesamt die Grundform eines Dreikant-Prismas, dessen eine abgerundete Basiskante, die die Biegekante markiert, an der in den Grundkörper einsetzbaren Biegeschiene 24 angeordnet ist, wobei die Biegeachse 19 innerhalb der Biegeschiene 24 verläuft.
Um das erwähnte elastische Rückfedern eines zunächst um einen Mindestbetrag gebogenen Werkstückes in seine der vorgesehenen Form entsprechende Konfiguration möglichst zuverlässig und auch mit geringstmöglichem Zeitaufwand zu erreichen, ist die Schwenkbiegemaschine 10 mit einem in den 1 und 2 lediglich schematisch angedeuteten, insgesamt mit 26 bezeichneten Anlage- bzw. „Spalt”-Sensor ausgerüstet, durch den die Funktion implementiert ist, die Konfiguration, in der die Biegewange 17 an dem freien, zu biegenden Blechschenkel 21 anliegt, von der Konfiguration unterscheiden zu können, in der die Anlage der Biegewange 17 an dem gebogenen Schenkel 21 – nach einem Zurückschwenken der Biegewange 17 – wieder aufgehoben ist und eine der 2 entsprechende Konfiguration entstanden ist, in der zwischen dem zurückgefederten Schenkel 21 und der diesem zugewandten Stützfläche 27 der Biegewange 17 ein spitzwinklig-V-förmiger Spalt 28 freigegeben ist, dessen Öffnungswinkel mit 6 bezeichnet ist.
Diese Grundfunktion des Sensors 26 kann unter Verwendung an sich bekannter elektrooptischer, elektronischer oder elektromechanischer Sensoren in der Weise implementiert sein, dass für die beiden Zustände „Anlage” und „Distanz” Signale definiert verschiedenen Signalpegels erzeugt werden, die mittels einer geeigneten Steuerungs-Software zur Ableitung von Entscheidungskriterien nutzbar sind.
Weiter ist die Biegemaschine mit einem ebenfalls nur schematisch angedeuteten, insgesamt mit 31 bezeichneten Winkelgeber ausgerüstet, der in jeder Position der Biegewange 17 ein für ihre auf eine Bezugsebene bezogene Schwenklage charakteristisches elektrisches Ausgangssignal generiert, das in Einheiten des Schwenkwinkels α auswertbar ist.
Eine zweckmäßige Wahl der Bezugsebene ist die die Biegeachse 19 enthaltende, parallel zur Auflagefläche 32 der Unterwange 14 der Biegemaschine 10 verlaufende Ebene 33.
Mit Hilfe der insoweit erläuterten Sensorik 26, 31 ist ein Biegevorgang wie folgt durchführbar:
In einem ersten Schritt wird der abzubiegende, freie Schenkel 21 eines zwischen der Unterwange 14 und der Oberwange 16 der Biegemaschine 10 eingespannten Bleches 11, der nach Abschluss des Biegevorganges rechtwinklig zu dem eingespannten Schenkelbereich 22 verlaufen soll, um einen Winkel α₁ gebogen, der um einen Überschussbetrag α_p größer ist als 90°, der angenommene Betrag für α_s, wobei für diesen Überschussbetrag α_p zum Zweck der Erläuterung vorausgesetzt sei, dass er kleiner ist als derjenige Betrag, um den der freie Schenkel 21 überbogen werden müsste, damit ein Rückfedern aus der überbogenen Position unmittelbar in die „senkrechte” Soll-Konfiguration führt.
Das für die überbogene Position des freien Schenkels 21 charakteristische Ausgangssignal des Winkelgebers 31, das bei dem zur Erläuterung gewählten Fallbeispiel dem Winkel 90° + α_p entspricht, wird in einer lediglich schematisch angedeuteten elektronischen Steuereinheit 36 der Biegemaschine 10 gespeichert.
Nach dem ersten Biegeschritt wird die Biegewange 17 zurückgeschwenkt, wobei der freie Schenkel 21 elastisch zurückfedernd zunächst mit der Stützfläche 27 der Biegewange 17 in Anlage bleibt, bis die in der 2 gestrichelt angedeutete Orientierungsebene 37 erreicht ist, d. h. diejenige Position der Biegewange 17, ab welcher ein Weiterschwenken derselben in Rückwärts richtung zu einem Abheben der Stützfläche 27 von der Anlagefläche des gebogenen freien Schenkels 21 führt.
Die im Moment des Abhebens der Biegewange 17 von dem freien Schenkel 21 in der Orientierung 37 auftretende Änderung des Ausgangssignals des Anlage-Sensors 26 wird von der elektronischen Steuereinheit 36 erkannt und dahingehend genutzt, dass das im Zeitpunkt des Ansprechens des Anlagesensors 26 generierte Winkelstellungssignal des Winkelgebers 31 ebenfalls gespeichert wird, dem der Winkelbetrag 90°-Δα (2) entspricht.
Für den nachfolgenden Biegeschritt wird als Biegewinkel, d. h. die Orientierung, die der freie Schenkel 21 am Ende dieses Biegeschrittes erreicht haben soll, derjenige Biegewinkel α₂ gewählt, der um den Betrag Δα größer ist als der für den ersten Biegeschritt gewählte Biegewinkel α₁.
Im Anschluss an ein derartiges Vorgehen kann mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass das nach einem Zurückschwenken der Biegewange 17 eintretende elastische Rückfedern des freien Schenkels 21 in die in der 1 und 2 in ausgezogenen Linien dargestellte Soll-Position führt, d. h. das Auftreten des Pegelwechsels des Anlagesensors 26 auch genau zu demjenigen Zeitpunkt erfolgt, zu dem das Ausgangssignal des Winkelsensors 31 den Soll-Wert der Orientierung des gebogenen Schenkels 21 anzeigt.
Sollte dies nicht der Fall sein, führt eine Iteration des geschilderten Biegevorgangs, nunmehr mit kleineren Beträgen der Winkeldifferenz Δα mit drastisch erhöhter Wahrscheinlichkeit in die angestrebte Soll-Orientierung.
Diese Verfahrensweise ist mittels einer zweckentsprechend konzipierten Steuerungseinheit und von dieser gesteuerten Antriebsmitteln für die Biegewange automatisch durchführbar, einschließlich erforderlichenfalls durchzu führender Iterationen, die beendet werden, sobald die Biegeendlage innerhalb eines wählbaren Toleranzbereiches 6a der Soll-Orientierung entspricht.
Als Anlage- bzw. „Spalt”-Sensoren eignen sich z. B. fotoelektrische Detektoren, die an der Biegewange 17 so angeordnet sind, dass sie bei einem Abheben der Biegewange 17 von der Anlagefläche des gebogenen Schenkels 21 einem detektierbaren Lichtstrom ausgesetzt sind, aber auch Grenztaster, mit denen eine Reproduzierbarkeit des Schaltpunktes im Bereich zwischen 1/100 mm bis 1/1000 mm erreicht werden kann.
Es versteht sich, dass auch induktive oder kapazitive Näherungsschalter in Betracht gezogen werden können.
Eine zweckmäßige Anordnung von Sensoren, die darauf ansprechen, dass die Biegewange 17 von dem gebogenen Schenkel 21 abhebt, kann auch darin bestehen, dass die Biegewange in unterschiedlichen Abständen von der Biegeachse 19 mit Anlage-Sensoren 26 bestückt ist, wodurch z. B. Abweichungen des Werkstückes in einem ideal ebenflächigen Verlauf des gebogenen Schenkels erkannt werden können.
Hierbei ist es auch zweckmäßig, wenn solche Sensoren an einer in die Biegewange 17 eingesetzten Sensor-„Schiene” montiert sind, die in Analogie zu der Biegeschiene 24 der Oberwange 16 in die Biegewange 17 eingesetzt sein kann.
Auch in Richtung der Biegeachse 19 gesehen, können Spaltsensoren 26 in verteilter Anordnung vorgesehen sein.
Zur Erläuterung einer weiteren Gestaltungsvariante einer erfindungsgemäßen Biegemaschine sei nunmehr auf das vereinfachte Winkeldiagramm der 3 Bezug genommen, in dem verschiedene Phasen eines Biegevorganges durch Biegewinkelbereiche um die Biegeachse 19 repräsentiert sind, die auf eine Ausgangsorientierung bezogen sind, die in der 3 durch die Spur der neutralen Faserebene eines nicht gebogenen Bleches 11 in der Zeichenebene gegeben ist.
Zur Erläuterung sei davon ausgegangen, dass der freie Blechschenkel 21 durch Biegung um einen Soll-Winkel α_s in die durch den Orientierungspfeil 38 repräsentierte Orientierung rechtwinklig zur Ausgangsrichtung 23 gebracht werden soll.
Hierzu wird der freie Blechschenkel 21 durch Schwenken der Biegewange 17, gemäß der Darstellung der 3 im Gegenuhrzeigersinn (Richtungspfeil α_s) in die dem Richtungspfeil 38 entsprechende Orientierung gebracht. Hiernach wird die Biegewange 17 in der durch den gestrichelten Richtungspfeil 39 wiedergegebenen Richtung, d. h. im Uhrzeigersinn zurückgeschwenkt, bis ihre Stützfläche 27 die durch den Orientierungspfeil 41 repräsentierte Rückzugslage einnimmt.
Im Verlauf des Zurückschwenkens folgt zunächst der gebogene Schenkel aufgrund elastischer Rückfederung der Rückzugsbewegung der Biegewange 17, bis er in einem Winkelabstand α_r von der Sollorientierung 38 stehen bleibt. Diese Orientierung ist in der 3 durch den Orientierungspfeil 42, dem die Orientierung 37 (1) entspricht, wiedergegeben, der die „elastische” Neutralstellung des vorgebogenen Blechschenkels 21 markiert.
Der Winkelbetrag, um den die Biegewange 17 in Richtung auf ihre Ausgangslage zurückgeschwenkt wird, ist signifikant größer gewählt worden als der Rückfederwinkel α_r, dessen Betrag durch den Doppelpfeil 43 veranschaulicht ist.
In der Rückzugslage der Biegewange 17, die durch den Orientierungspfeil 41 repräsentiert ist, wird die Auslenkung α₂ der Biegewange 17 durch den Winkelmesser 31 erfasst, der zur Steuerung der Biegeauslenkungen der Biege maschine vorgesehen ist. Mittels dieses Winkelmessers sind die einzelnen Winkelstellungen der Biegewange 17 während des Biegeprozesses sehr genau erfassbar und mittels der elektronischen Steuereinheit der Maschine, z. B. in Einheiten des Schwenkwinkels speicherbar und verarbeitbar.
Desweiteren ist ein lediglich schematisch dargestellter, insgesamt mit 44 bezeichneter Abstandssensor an der Biegewange 17 der Biegemaschine vorgesehen, mittels dessen der Winkelabstand α_d der Stützfläche 27 von dem zurückgefederten gebogenen Schenkel 21 in der Orientierung 37 bzw. 42 desselben meßbar ist.
Dieser Abstandssensor 44 kann als ein in der Art einer Reflexlichtschranke ausgebildeter optischer Sensor oder als ein taktiler Sensor ausgebildet sein, der einen senkrecht zur Stützfläche 27 der Biegewange 17 beweglichen Taster 46 hat, dessen Verschiebeweg bis in Anlage an dem in die Orientierung 37 zurückgefederten vorgebogenen Blechschenkel 21, z. B. mittels eines nicht dargestellten Drehpotentiometers genau erfassbar ist und in Winkelgrade (α_d) umgerechnet werden kann.
Anhand des vorgegebenen Betrages α_s der einleitenden Biegung, der gemessenen Schwenkstellung α₂ der Biegewange 17 nach deren Abheben von dem gebogenen Schenkel 21 und der Messung des Abstandes α_d der Biegewangen-Stützfläche 27 von der dieser zugewandten Fläche des vorgebogenen Schenkels 21 ist gemäß der Beziehung α_r = α_s – (α_d + α₂) der Winkel der elastischen Rückfederung bestimmt.
Dieser Winkel kann nunmehr gemäß der Beziehung α₃ = α_s + α_r als ein auf die Ausgangsorientierung α₀ bezogener Biegewinkel bestimmt werden, der eine Biegeorientierung angibt, aus der heraus eine Rückfederung des Biegeschenkels in der Regel mit hinreichender Genauigkeit in die Soll-Orientierung 38 des Betrages α_s führt.
Sollte dies nach einem ersten Nachbiegevorgang noch nicht der Fall sein, kann diese Vorgehensweise wiederholt werden, wobei in der Regel schon die erste Iteration zu dem gewünschten Ergebnis, d. h. einer allenfalls noch geringfügigen, tolerierbaren Abweichung des nachgebogenen Schenkels 21 von dessen Soll-Orientierung führt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Lexikon der Technologie, Verlag Europa-Lehrmittel, 1992 [0002]
- Handbuch der Metallbearbeitung, Verlag Europa-Lehrmittel, Europa-Nr. 50910, 1997, Seite 97 [0002]
- „Fachkunde Metall”, Verlag Europa-Lehrmittel, Europa-Nr. 10129, 52. Auflage, 1996, Seiten 73 und 74 [0025]

Claims

Schwenkbiegemaschine (10) für eine biegende Umformung von Blechen (11), die entlang einer Biegekante (12) zu einer Abkantung mit definiertem Radius führt, mit dem ebenflächige Schenkelbereiche (21, 22) des Werkstückes, die unter einem definierten Biegewinkel zueinander verlaufen, ineinander übergehen, mit einer Unterwange (14) und einer Oberwange (16), zwischen denen das Blechwerkstück lösbar festlegbar ist, derart, dass es mit einem freien Schenkelbereich (21) über die an einer der Wangen, z. B. der Oberwange angeordnete Biegeschiene (24) hinausragt und durch Schwenken einer Biegewange (17), die an der der Biegekante (12) der Biegeschiene (24) abgewandte Seite des Bleches großflächig anliegt, mit vorgebbarem Biegeradius biegbar ist, sowie mit einer Winkelmesseinrichtung (31), die im Verlauf des Biegeprozesses fortlaufend für die momentanen Winkelstellungen der Biegewange (17) charakteristische Winkelstellungssignale in einem für einen Vergleich mit Sollwert-Vorgaben des Biegewinkels geeigneten Format erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass ein (Spalt-)Sensor (26) vorgesehen ist, der, sobald nach einem Biegeschritt, der in Richtung auf den Soll-Wert des Biegewinkels erfolgt ist, im Verlauf einer nachfolgenden Rückführung der Biegewange (17) in Richtung auf deren Ausgangsstellung, die Biegewange von ihrer Anlageposition mit dem gebogenen Schenkel (21) abhebt, ein hierfür charakteristisches Signal erzeugt, das mit dem Ausgangssignal der Winkelmesseinrichtung (31) korrelierbar und damit zur betragsmäßigen Erkennung von Abweichungen des Biegewinkel-Ist-Wertes von dem Soll-Wert nutzbar ist.
Biegemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltsensor (26) als optischer Sensor ausgebildet ist, der nach dem Prinzip der Detektion eines bei Freigabe des Spaltes (28) zwischen Biegewange (17) und Werkstück (11/21) zwischen einer Lichtquelle und einem Lichtdetektor ausbreitungsfähigen Steulichtstromes arbeitet.
Biegemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle außerhalb der Biegewange (17) im Bereich der bei einem Abheben der Wange von dem gebogenen Schenkel (21) maximalen Spaltweite angeordnet ist und der Detektor des Sensors (26) in einer gegen direkte Lichteinstrahlung geschützten Vertiefung der den Spalt einseitig begrenzenden Fläche (27) der Biegewange (17) angeordnet ist.
Biegemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine geringe Bandbreite der Wellenlängenverteilung des Nachweislichtes und/oder eine gepulste Erzeugung des Nachweislichtstromes sowie eine entsprechende Nachweischarakteristik des Detektors und/oder mit der gepulsten Lichterzeugung synchronen Betrieb des Detektors.
Schwenkbiegemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb mindestens einer rechtwinklig zur Biegeachse (19) verlaufenden Ebene, mindestens zwei in dieser Ebene im Abstand voneinander angeordnete Spaltsensoren angeordnet sind.
Schwenkmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass, parallel zur Biegeachse (19) gesehen mindestens zwei im Abstand voneinander angeordnete Spaltsensoren vorgesehen sind.
Schwenkbiegemaschine für eine biegende Umformung von Blechen (11) die entlang einer Biegekante (19) zu einer Abkantung mit definiertem Radius führt, mit dem ebenflächige Schenkelbereiche (21, 22) des Werkstückes, die unter einem definierten Biegewinkel zueinander verlaufen, ineinander übergehen, mit einer Unterwange (14) und einer Oberwange (16), zwischen denen das Blechwerkstück (21, 22) lösbar festlegbar ist, derart, dass es mit einem freien Schenkelbereich (21) über die an einer der Wangen, z. B. der Oberwange (16) angeordnete Biegeschiene hinausragt und durch Schwenken einer Biegewange (17), die an der der Biegekante (12) der Biegeschiene abgewandte Seite des Bleches großflächig anliegt, mit vorgebbarem Biegeradius biegbar ist, sowie mit einer Winkelmesseinrichtung (31), die im Verlauf des Biegeprozesses fortlaufend für die momentanen Winkelstellungen der Biegewange (17) charakteristische Winkelstellungssignale in einem für einen Vergleich mit Sollwert-Vorgaben des Biegewinkels geeigneten Format erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstandssensor (44) vorgesehen ist, der nach einer Rückführung der Biegewange (17) in Richtung auf deren Grundstellung, wodurch die Biegewange in einen Abstand von dem überbogenen Blechschenkel (21) gelangt ist, in dem Format, das dem Signalausgabeformat des Winkelmessers (31) entspricht, ein für diesen Abstand α_d charakteristisches Signal erzeugt, durch dessen summierende Verarbeitung mit dem für die Soll-Orientierung (38) des zu biegenden Schenkels der Biegewinkel für die Überbiegung des Winkelschenkels (21) gewinnbar ist, aus der sodann die Rückfederung des gebogenen Schenkels in die Soll-Orientierung desselben bzw. eine an diese weitestgehend angenäherte Orientierung führt.
Biegemaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (44) als digitaler Absolutwertgeber mit einem digitalen Inkrement zwischen 1/100 und 1/1.000 mm ausgebildet ist.
Schwenkbiegemaschine nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor in der Art einer Gewindespindel ausgebildet ist, deren Umdrehungen, die zu einer axialen Verschiebung der Spindel führen, mittels eines Drehgebers inkremental abzählbar sind.