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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Biegen
eines Werkstücks
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf ein Verfahren
für das
Biegen eines Werkstücks
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13.
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Ein
relevanter Stand der Technik bezüglich des
Biegens eines Werkstücks
ist in der japanischen Patentschrift Nr. 6-269861 A offenbart. Ein Hauptbestandteil
einer Vorrichtung gemäß diesem
Stand der Technik ist in der 13 dargestellt.
Wie in der 13 gezeigt
wird, ist ein Drehtisch 1 mit einem Präge- oder Ziehstempel 2 verbunden.
Der Drehtisch 1 ist drehbar um eine vertikale Achse an
einem Mittelpunkt des Drehtischs 1 gelagert. Der Ziehstempel 2 wird
verwendet, um ein Werkstück
W zu biegen, welches mit einer Seite dem Ziehstempel 1 gegenüberliegt.
Ein Auffang- bzw. ein Einhakbauteil (Raster) 3 hat ein
erstes Auffang- bzw. Greifbauteil 31 und ein zweites Auffang-
bzw. Greifbauteil 32. Das erste Greifbauteil 31 ist
an dem Drehtisch 1 fixiert und greift einen Endabschnitt
des Werkstücks
W. Das zweite Greifbauteil 32 greift den anderen Endabschnitt
des Werkstücks
W. Der Drehtisch 1 ist mit einem Drehantrieb 4 verbunden.
Der Drehantrieb 4 wird verwendet, um den Drehtisch 1 zu
rotieren und das Werkstück
W in Richtung einer horizontalen Richtung zu biegen. Das zweite
Greifbauteil 32 ist an eine Lastzelle bzw. ein Belastungselement 8 angeschlossen,
wobei die Lastzelle 8 ferner an einen Biege- bzw. Verdrehantrieb
(Twist-Antrieb) 9 angeschlossen ist. Der Verdrehantrieb 9 wird
verwendet, um eine Drehkraft auf das zweite Greifbauteil 32 anzulegen,
und um das Werkstück
W um eine Achse des Werkstücks
W zu verdrehen. Der Verdrehantrieb 9 ist an einem Auf-ab-Tisch 52 eines
Auf-ab-Antriebs 5 fixiert. Der Auf-ab-Antrieb 5 wird
verwendet, um den Auf-ab-Tisch 52 in eine Vertikalrichtung
zu bewegen und das Werkstück
in Richtung einer vertikalen Richtung zu biegen. Der Auf-ab-Antrieb 5 ist
an einen Gleittisch 62 eines Vorwärts-und-rückwärts-Antriebs 6 angeschlossen.
Der Vorwärts-und-rückwärts-Antrieb 6 wird
verwendet, um den Gleittisch 62 in die vorwärtige und
die rückwärtige Richtung
zu bewegen und das Werkstück
W zu ziehen durch Anlegen einer Zieh- bzw. Streckkraft an das Werkstück W.
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Das
Ziehkissen 2 hat eine seitliche Wandfläche 20 und eine obere
Wandfläche 21.
Die seitliche Wandfläche 20 sowie
die obere Wandfläche 21 sind jeweils
zu einem gewünschten
Bogen geformt.
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Der
Drehantrieb 4 sowie der Auf-ab-Antrieb 5 und der
Vorwärts-und-rückwärts-Antrieb 6 sowie
der Verdrehantrieb 9 sind elektrisch angeschlossen an und
werden durch einen NC-Regler 7 jeweils
gesteuert, der einen Speicher 71 hat. Eine durch die Lastzelle 8 erfaßte Information
wird an eine Berechnungseinrichtung 82 übertragen, wobei ein Ergebnis der
Berechnung basierend auf der Information der Lastzelle 8 an
den NC-Regler 7 ausgegeben wird.
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Wenn
bei dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik ein Betrieb gestartet
wird, dann wird jeder Antrieb 4, 5, 6 jeweils
entsprechend einem Kommandosignal betrieben, welches von dem NC-Regler 7 ausgegeben
wird. Der Drehtisch 1 wird gedreht durch Anlegen der Antriebskraft
von dem Drehantrieb 4, wobei das Werkstück W entlang der seitlichen
Wandfläche 20 des
Ziehkissens 2 gebogen wird. Das zweite Greifbauteil 32 wird
in die aufwärtige Richtung
durch Anlegen der Antriebskraft von dem Auf-ab-Antrieb 5 bewegt,
wobei das Werkstück
W entlang der oberen Wandfläche 21 des
Ziehkissens 2 gebogen wird. Ferner wird das zweite Greifbauteil 32 gedreht
durch Anlegen der Antriebskraft von dem Verdrehantrieb 9,
wobei das Werkstück
W verdreht wird.
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Für den Fall,
daß das
Werkstück
mit großer Steifigkeit
gebogen wird, ist es notwendig, das Werkstück mit Anlegen einer Spannungskraft
an das Werkstück
zu biegen, um zu verhindern, daß das Werkstück bricht.
Aus diesem Grund spannt das zweite Greifbauteil 32 das
Werkstück
durch Anlegen einer Zugkraft durch den Vorwärts-und-rückwärts-Antrieb 6 an.
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Da
jeder Antrieb 4, 5, 6, 9 in
der vorstehend beschriebenen Weise betätigt wird, wird das Werkstück W gebogen,
um eine gewünschte
Form anzunehmen.
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Wenn
gemäß diesem
Verfahren zur Biegung eines Werkstücks das zweite Greifbauteil 32 in
Richtung der vertikalen (Y-Achs-Richtung
gemäß der 13) bewegt wird, dann wird
der Abschnitt des Werkstücks
W, welcher durch das zweite Greifbauteil 32 ergriffen worden
ist, relativ zu der horizontalen Richtung (in X-Achs-Richtung gemäß der 14) geneigt bzw. gebogen,
welche die Richtung ist, in die das Werkstück durch den Vorwärts-und-rückwärts-Antrieb 6 in
der vertikalen Ebene gestreckt bzw. gespannt wird. Wenn des weiteren
der Drehtisch 1 gedreht wird, dann wird der Abschnitt des Werkstücks W, welcher
durch das zweite Greifbauteil 32 ergriffen worden ist,
relativ zu der horizontalen Richtung in der horizontalen Ebene gebogen
bzw. geneigt. Aus diesem Grunde ist die Richtung der Zugkraft, die
auf das Werkstück
einwirkt, schwierig (unterscheidbar) von einer Richtung der Streckkraft, die
an das Werkstück
W durch den Vorwärts-und-rückwärts-Antrieb angelegt
wird. Da die Richtung der Spannungskraft schwierig ist von der Richtung
der Streckkraft, kann nicht erreicht werden, daß die gesamte Streckkraft auf
das Werkstück
als Spannungskraft (Zugkraft) übertragen
wird. Des weiteren ist ein durch die Richtung der Zugkraft (Spannungskraft)
und die Richtung der Streckkraft aufgespannter Neigungswinkel während des
Biegevorgangs variabel. Da ein Betrag einer Rückfederung nach dem Biegen
auf die Zugkraft (Spannungskraft) bezogen ist, wird ein durch die
Rückfederung
nach dem Biegeprozeß verursachter
Dimensionierungsfehler des Werkstücks größer.
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Eine
weitere Biegevorrichtung ist aus der
US 4,048,826 bekannt
und hat einen Körper
mit einem parabolischen Querschnitt, in dem eine einer dreidimensionalen
Geometrie eines herzustellenden Rohres entsprechende Nut ausgebildet
ist. Das Rohr ist an seinem einen Ende über eine Halteeinrichtung an dem
Körper
gehalten und an dem anderen Ende durch eine Klemmvorrichtung beklemmt.
Das Biegen des Rohres wird durch Drehen des Körpers bewirkt, während das
Rohr in der Nut geführt
wird. Die Klemmvorrichtung ist durch ein Kardandrehgelenk gestützt, welches
die Klemmvorrichtung so einstellen lässt, dass sich das Rohr durch
radiales Bewegen der Klemmvorrichtung in einer tangentialen Position entlang
der Nut befinden kann.
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend beschriebenen
Schwierigkeiten entwickelt.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie
eine Vorrichtung für
das Biegen eines Werkstücks
zu schaffen, bei dem der Fehler bezüglich der Dimensionierung eines
gebogenen Werkstückes
kleiner wird.
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Gelöst wird
die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
13.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die auf das Werkzeug einwirkende Zug- oder Spannkraft durch
die Spannkraftsteuereinrichtung geregelt. Aus diesem Grunde kann
die bei dem Biegevorgang des Werkstücks auf das Werkstück einwirkende
Spannkraft gleichförmig
gemacht werden, so daß der
Fehler bezüglich
der Dimensionierung des gebogenen Werkstückes klein gehalten werden
kann.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Biegevorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
Vorderansicht der Biegevorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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3 eine
vergrößerte Teilansicht
eines Bewegungsbauteils der Biegevorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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4 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 3,
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5 eine
vergrößerte Ansicht
einer Verbindungsstange, die relativ zu einer horizontalen Achse (X-Achse)
in einer vertikalen Ebene (X-Y-Ebene) des ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung geneigt ist,
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6 eine
vergrößerte Ansicht
einer Verbindungsstange, die relativ zu der horizontalen Achse (X-Achse)
in einer horizontalen Ebene (X-Z-Ebene) des ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung geneigt ist,
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7 eine
Draufsicht der Biegevorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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8 ein
Blockdiagramm, welches eine Regelung oder Steuerung der Biegevorrichtung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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9 eine
Flußkarte,
die einen Betrieb der Drehmomentsteuer-ung bzw. -regelung der Biegevorrichtung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt,
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10 eine
Vorderansicht der Biegevorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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11 eine
abschnittsweise Ansicht eines Ziehkissen-Neigungsantriebs, die einen Zustand
des Ziehkissen-Neigungsantriebes
zu einem Startpunkt eines Biegevorganges darstellt,
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12 eine
Segmentansicht des Ziehkissen-Neigungsantriebs,
welche einen Zustand des Neigungsantriebes in dem Biegeprozeß zeigt,
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13 eine
Vorderansicht der Biegevorrichtung gemäß dem Stand der Technik und
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14 eine
detaillierte Ansicht, die eine Richtung einer Spannkraft bzw. Zugkraft,
welche auf das Werkstück
einwirkt und eine Richtung einer Streckkraft zeigt, welche an das
Werkstück
mittels eines Streckantriebes angelegt wird.
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Erstes Ausführungsbeispiel:
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Die 1 ist
eine schematische Darstellung einer Biegevorrichtung und die 2 ist
eine Vorderansicht der Biegevorrichtung gemäß einem ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Wie in den 1 und 2 gezeigt
wird ist ein Ziehkissen 2 für das Biegen eines Werkstücks W an
bzw. auf einem Drehtisch 1 fixiert. Der Drehtisch ist drehbar
um die vertikale Achse gelagert, wie durch A in 1 gezeigt
wird. Das Werkstück
W wird durch ein Greifbauteil 3 ergriffen, welches ein
erstes Greifbauteil 31 und ein zweites Greifbauteil 32 hat. Das
erste Greifbauteil 31 ist an dem Drehtisch 1 fixiert
und ergreift ein Endabschnitt des Werkstücks W. Das zweite Greifbauteil 32 ist
entfernt von dem Ziehkissen 2 angeordnet und ergreift einen
anderen Endabschnitt des Werkstücks
W. Der Drehtisch 1 ist an einen Drehtischantrieb 4 angeschlossen.
Der Drehantrieb 4 wird verwendet, um den Drehtisch 1 zu
drehen und hat eine Untersetzung bzw. einen Geschwindigkeitsverringerer 42 sowie
einen Servomotor 41. Eine Ausgangswelle oder -stange 44 des
Geschwindigkeitsreduzierers 42 ist an den Drehtisch 1 an
einer Mittelposition des Drehtisches 1 angeschlossen, wohingegen
eine Eingangswelle oder -stange 45 des Geschwindigkeitsreduzierers 42 mit
dem Servomotor 41 verbunden ist.
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Das
zweite Greifbauteil 32 ist an eine Lastzelle 8 angeschlossen.
Die Lastzelle 8 ist des weiteren an einen Endabschnitt
einer Verbindungsstange oder -welle 93 angeschlossen. Der
andere Endabschnitt der Verbindungsstange 93 ist an einen Verdrehantrieb 9 angeschlossen.
Der Verdrehantrieb 9 wird verwendet, um das Werkstück W zu
verdrehen und hat einen Servomotor 91 sowie einen Geschwindigkeitsreduzierer
oder eine Untersetzung 92. Die Verbindungsstange 93 ist
mit dem Geschwindigkeitsverminderer 92 verbunden, wobei
eine Eingangsstange oder -welle (nicht gezeigt) des Geschwindigkeitsverminderers 92 mit
dem Servomotor 91 verbunden ist.
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Die
Verbindungsstange 93 ist mit einem bewegbaren bzw. Bewegungsbauteil 104 verbunden. Eine
detaillierte Ansicht des Bewegungsbauteils 104 ist in der 3 und
der 4 gezeigt. Die 3 ist eine
vergrößerte Ansicht
des Bewegungsbauteils 104, wobei die 4 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 3 ist. Wie
in der 3 und der 4 gezeigt
wird hat das Bewegungsbauteil 104, welches um die Verbindungsstange 93 angeordnet
ist, ein fixiertes Bauteil 113, einen oberen Flansch 114,
einen unteren Flansch 115, eine obere Welle oder Schaft 107,
einen unteren Schaft oder Welle 106, einen vertikalen Schaft
oder Welle 120 und ein Gehäusebauteil 110. Der
obere Flansch 114 sowie der untere Flansch 115 sind
mit dem fixierten Bauteil 113 verbunden. Der obere Flansch 114 hat
eine Bohrung 108, wobei der untere Flansch 115 ebenfalls eine
Bohrung 109 hat. Wie in der 4 gezeigt
wird durchdringt der obere Schaft 107 die Bohrung 108, wobei
der untere Schaft 106 die Bohrung 109 durchdringt.
Das Gehäusebauteil 110 ist
hohlförmig
in einem rechtwinklig geformten Querschnitt ausgebildet und hat
eine obere Wand, eine untere Wand sowie Seitenwände. Ein Endabschnitt des oberen
Schafts 107 ist mit der oberen Wand des Gehäusebauteils 110 verbunden.
Ein Endabschnitt des unteren Schafts 106 ist an der unteren
Wand des Gehäusebauteils 110 angeschlossen.
Das Gehäusebauteil 110 ist
drehbar um eine Achse gelagert, welche durch das Bezugszeichen A
in 4 angedeutet wird. Die Vertikalwelle oder -schaft 120 durchdringt das
Gehäusebauteil 110 in
der vertikalen Richtung. Die Verbindungsstange 93 ist mit
der vertikalen Welle 120 fixiert. Die vertikale Welle 120 ist
drehbar um eine Achse gelagert, welche in 5 mit dem
Bezugszeichen B angedeutet ist. Da das Bewegungsbauteil 104 gemäß vorstehender
Beschreibung aufgebaut ist, ist die Verbindungsstange 93 drehbar
um die Achse mit dem Bezugszeichen A zusammen mit dem Gehäusebauteil 110 gelagert
und ist drehbar um die Achse mit dem Bezugszeichen B zusammen mit der
Vertikalwelle 120 gelagert.
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Ein
erster Winkelerfassungssensor 102 wird verwendet für das Erfassen
eines Neigungswinkels β,
aufgespannt durch eine Richtung der X-Achse und eine Richtung einer
Neigungsachse B der Verbindungsstange 93 in der horizontalen
Ebene (X-Z-Ebene), wie in der 6 gezeigt
wird. Die Richtung der X-Achse ist die gleiche Richtung, in welcher
die Streckkraft an das Werkstück
W angelegt wird, wobei die Richtung der Achse B die gleiche Richtung
ist, in welcher die Spannkraft bzw. Spannungskraft auf das Werkstück W in
der horizontalen Ebene einwirkt, wie nachstehend noch beschrieben
wird. Aus diesem Grunde ist der Neigungswinkel β der gleiche Winkel, welcher
durch die Richtung der Spannkraft, die auf das Werkstück W einwirkt
und die Richtung der Streckkraft aufgespannt wird, welche an das
Werkstück
durch den Vorwärts-und-Rückwärts-Antrieb 6 in
der horizontalen Ebene angelegt wird. Der erste Winkelerfassungssensor 102 ist
mit dem anderen Endabschnitt des oberen Schafts 107 verbunden
und wird durch eine Konsole 112 abgestützt, die an dem oberen Flansch 114 fixiert
ist. Ein zweiter Winkelerfassungssensor 101 wird verwendet
für das
Erfassen eines Winkels α,
der durch die X-Achse und eine Neigungsachse A der Verbindungsstange 93 in
der vertikalen Ebene (X-Y-Ebene) aufgespannt wird, wie in der 5 gezeigt
ist. Die Richtung der X-Achse ist die gleiche Richtung der Streckkraft,
die an das Werkstück
W angelegt wird, wobei die Richtung der Achse A die gleiche Richtung
der Spannkraft oder Spannungskraft ist, die auf das Werkstück W in
der Vertikalebene einwirkt, wie nachstehend noch beschrieben wird.
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Aus
diesem Grund ist der Neigungswinkel β der gleiche Winkel, welcher
durch die Richtung der Spannkraft, die auf das Werkstück W einwirkt
und der Richtung der Streckkraft aufgespannt wird, die an das Werkstück durch
den Vorwärts-und-Rückwärts-Antrieb 6 in der
Vertikalebene angelegt wird. Der zweite Winkelerfassungssensor 101 ist
an einem Endabschnitt des horizontalen Schafts 120 angeschlossen
und wird durch eine Konsole 111 abgestützt, die an der Seitenwand
des Gehäusebauteils 110 fixiert
ist. Ein variabler Widerstand wird für den Sensor 101 und 102 in
diesem Ausführungsbeispiel verwendet.
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In
der 1 und der 2 hat ein Auf-Ab-Antrieb 5 zur
Verwendung für
ein Vorwärtsbiegen
des Werkstücks
W in die Vertikalrichtung einen Servomotor 51, einen Auf-Ab-Tisch 52,
eine Schraubenwelle 54, eine Codiereinrichtung 55,
eine Führungsschiene 56,
ein oberes Plattenbauteil 57 und ein unteres Plattenbauteil 58.
Wie in der 2 gezeigt wird ist das Bewegungsbauteil 104 an
dem Auf-Ab-Tisch 52 fixiert. Die Führungsschiene 56 ist zwischen
dem oberen Plattenbauteil 57 und dem unteren Plattenbauteil 58 entlang
der Vertikalrichtung angeordnet. Der Auf-Ab-Tisch 52 ist
mit der Schraubenwelle 54 in Eingriff und ist in die Vertikalrichtung entlang
der Führungsschiene 56 bewegbar,
wenn die Schraubenwelle 54 gedreht wird. Ein Endabschnitt der
Schraubenwelle 54 ist an eine Ausgangswelle oder -stange
(nicht gezeigt) des Servomotors 51 angeschlossen.
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Ein
Vorwärts-und-Rückwärts-Antrieb 6 hat einen
Servomotor 61, ein Eingriffsbauteil 62, eine Schraubenwelle 63 und
eine Codiereinrichtung 64. Die untere Platte 58 ist
mit dem Eingriffsbauteil 62 in Eingriff. Das Eingriffsbauteil 62 ist
ferner mit der Schraubenwelle 63 in Eingriff. Ein Endabschnitt
der Schraubenwelle 63 ist mit dem Servomotor 61 verbunden.
Der Servomotor 61 ist in einem Maschinenbett fixiert.
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Das
Ziehkissen 2 hat eine seitliche Wandfläche 20 und eine obere
Wandfläche 21.
Die seitliche Wandfläche 20 und
die obere Wandfläche 21 sind
jeweils in einer gewünschten
Bogenform ausgebildet.
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Jeder
Servomotor 41, 51, 61, 91 ist
mit einer Codiereinrichtung 43, 55, 64, 94 jeweils
verbunden. Diese Servomotoren 41, 51, 61, 91 und
Codiereinrichtungen 43, 55, 64, 94 sind
jeweils elektrisch mit einem NC-Regler 7 verbunden. Der
NC-Regler 7 wird verwendet für das Berechnen einer Bewegung
jedes Servomotors 41, 51, 61, 91 unter
Berücksichtigung einer
Information bezüglich
der Positionsdaten jedes Servomotors, die anfänglich in einem Speicher abgespeichert
worden sind. Diese Informationen bezüglich der Positionsdaten jedes
Servomotors werden in den NC-Regler durch Betätigen einer Betätigungseinheit 85 eingegeben,
wie in der 8 gezeigt wird.
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Ein
Betrieb der Biegevorrichtung wird wie nachfolgend erläutert:
Zuerst
wird das Werkstück
W auf das Ziehkissen 2 aufgesetzt, wobei das erste Greifbauteil 31 das Werkstück W an
einem Endabschnitt des Werkstücks W
ergreift und das zweite Greifbauteil 32 den anderen Endabschnitt
des Werkstücks
W ergreift. Anschließend
wird ein Steuersignal von dem NC-Regler an jeden Servomotor übertragen.
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Wenn
die Ausgangsstange des Servomotors 41 entsprechend diesem
Steuersignal des NC-Reglers gedreht wird, dann wird eine Drehkraft
auf den Geschwindigkeitsverminderer 42 (Untersetzungsgetriebe) übertragen.
In dem Geschwindigkeitsverminderer 42 wird die Rotationsgeschwindigkeit
verringert und die Rotationsrichtung geändert. Die verringerte Rotationskraft
wird auf den Drehtisch 1 über die Ausgangsstange des
Geschwindigkeitsverminderers 42 übertragen, wodurch der Drehtisch 1 gedreht
wird. Da der Drehtisch 1 dreht, dreht das Ziehkissen 2, welches
auf dem Drehtisch 1 fixiert ist, ebenfalls. Aus diesem
Grunde bewegt sich das erste Greifbauteil 31, welches einen
Endabschnitt des Werkstücks
W ergreift, relativ zu dem zweiten Greifbauteil, welches den anderen
Endabschnitt des Werkstücks
W ergreift. Folglich wird das Werkstück W in der horizontalen Ebene
entlang der seitlichen Wandfläche 20 des
Ziehkissens 2 gebogen.
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Wenn
die Ausgangsstange des Servomotors 51 unter Beachtung des
Steuersignals des NC-Reglers 7 gedreht wird, dann wird
die Rotationskraft auf die Schraubenwelle 54 übertragen.
Da der Auf-Ab-Tisch 52 mit der Schraubenwelle 54 in
Eingriff ist, wird die Rotationskraft übertragen, wobei der Auf-Ab-Tisch 52 entlang
der vertikalen Richtung bewegt wird. Da sich der Auf-Ab-Tisch 52 bewegt,
bewegt sich auch das Bewegungsbauteil 104, das auf dem
Auf-ab-Tisch 52 fixiert ist, die Verbindungsstange 93,
die mit der vertikalen Welle oder Schaft 120 des Bewegungsbauteils 104 verbunden
ist, die Lastzelle 8, die an der Verbindungsstange 93 angeschlossen
ist und das zweite Greifbauteil 32, das mit der Lastzelle 8 verbunden
ist integral in der vertikalen Richtung. Aus diesem Grunde bewegt
sich das zweite Greifbauteil 32, welches den anderen Endabschnitt
des Werkstücks
W ergreift, relativ zu dem ersten Greifbauteil 31, welches
einen Endabschnitt des Werkstücks
W ergreift. Folglich wird das Werkstück W in der vertikalen Ebene
entlang der oberen Fläche 21 des
Ziehkissens 2 gebogen.
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Wenn
die Ausgangsstange oder -welle des Servomotors 91 unter
Berücksichtigung
des Steuersignals des NC-Reglers 7 gedreht wird, dann wird eine
Rotationskraft auf den Geschwindigkeitsverminderer 92 (Untersetzungsgetriebe) übertragen.
In dem Geschwindigkeitsverminderer 92 wird die Rotationsgeschwindigkeit
verringert. Die geschwindigkeitsverringerte Rotationskraft wird
auf die Verbindungsstange 93 übertragen. Da die Verbindungsstange 93 gedreht
wird, wird die Lastzelle 8, welche mit der Verbindungsstange 93 verbunden
ist und das zweite Greifbauteil 32, welches mit der Lastzelle 8 verbunden
ist, integral gedreht, wodurch das durch das zweite Greifbauteil 32 ergriffene
Werkstück
W gedreht (getwistet) wird.
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Wenn
die Ausgangsstange oder -welle des Servomotors 61 unter
Berücksichtigung
des Steuersignals des NC-Reglers 7 gedreht wird, dann wird
die Rotationskraft an die Schraubenwelle 63 übertragen, die
mit dem Servomotor 61 verbunden ist. Da das Eingriffsbauteil 62 mit
der Schraubenwelle 63 in Eingriff ist, wird die Antriebskraft
in die Rückwärtsrichtung
an das Eingriffsbauteil angelegt. Die Antriebskraft in die rückwärtige Richtung
wird auf den Auf-Ab-Antrieb 5, der mit dem Eingriffsbauteil 62 verbunden
ist, das Bewegungsbauteil 104, welches mit dem Auf-Ab-Tisch 52 des
Auf-Ab-Antriebs 5 fest verbunden ist, die Verbindungsstange 93,
die mit dem Bewegungsbauteil 104 verbunden ist, die Lastzelle 8, die
mit der Verbindungsstange 93 verbunden ist und das zweite
Greifbauteil 32 übertragen,
welches mit der Lastzelle 8 verbunden ist. Folglich wird
das durch das zweite Greifbauteil 32 erfaßte Werkstück W in
die rückwärtige Richtung
gestreckt, wobei die Streckkraft in die horizontale Richtung (X-Achs-Richtung gemäß der 7)
an das Werkstück
W angelegt wird.
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Wie
in der 8 gezeigt ist wird die Spannkraft bzw. Zugkraft,
welche auf das Werkstück
W einwirkt, durch einen Spannungs- bzw. Zugkrafterfassungssensor 80 in
der Lastzelle 8 erfaßt.
Ein Zugkraftsignal wird von dem Zugkrafterfassungssensor 80 an
eine Berechnungseinrichtung 82 über einen Verstärker 81 ausgegeben,
durch welchen das Zugkraftsignal verstärkt wird. In der Berechnungseinrichtung 82 wird
die Zugkraft, welche durch den Zugkrafterfassungssensor 80 erfaßt wurde,
mit einer anfänglich
eingestellten Zug- oder Spannkraft verglichen, wobei ein Drehmoment-Steuersignal,
basierend auf einer Differenz zwischen der durch den Zugspannungserfassungs-sensor 80 erfaßten Zugkraft
und der vorab eingestellten Zugkraft an einen Motortreiber 83 ausgegeben
wird. Jede Codiereinrichtung 43, 55, 64, 94 eines jeden
Servomotors 41, 51, 61, 91 gibt
ein Positionssignal an einen Positionsregler 84 aus. Der
Positionsregler 84 gibt Positionsregelsignale an den Motortreiber 83 aus.
Der Motortreiber 83 gibt Rotationsregel- oder Steuersignale
basierend auf den Positionsregelsignalen des Positionsreglers 84 sowie
Drehmomentregelsignale von der Berechnungseinrichtung 82 an
jeden Servomotor aus. Wenn das Werkstück W gemäß vorstehender Beschreibung
gebogen wird, so kann das Werkstück
W in eine optionale Form gebogen werden.
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9 ist
ein Programm in der Berechnungseinrichtung 82, welches
zeigt, wie die Zugkraft bzw. Spannkraft geregelt wird. In Schritt 101 gemäß der 9 wird
eine Spann- oder Zugkraft F durch den Spannungserfassungssensor 80 erfaßt. In Schritt 102 wird
der Neigungswinkel β in
der horizontalen Ebene gemäß der 6 und
der Neigungswindel α in der
vertikalen Ebene gemäß 5 durch
den Sensor 101 und den Sensor 102 erfaßt. In Schritt 103 wird ein
Wert der durch den Spannungskrafterfassungssensor 80 erfaßten Zugkraft
F mit einem Wert der Zugkraft F0 verglichen, die anfänglich festgesetzt und
gespeichert worden ist. Falls der Wert der Spannkraft F0 größer ist
als der Wert der Spannkraft F, dann schreitet das Programm zu Schritt 104 fort.
In Schritt 104 wird eine erste Spannkraft F1 auf einen Wert
F + C gesetzt, der größer ist,
als der Wert der Spannkraft F. Falls in Schritt 103 der
Wert der Spannkraft F0 kleiner ist als der Wert der Spannkraft F,
dann schreitet das Programm zu Schritt 105 fort. In Schritt 105 wird
ein Wert der Spannkraft F mit einem Wert der Spannkraft F0 verglichen.
Falls der Wert der Spannkraft F0 kleiner ist als der Wert der Spannkraft F,
dann schreitet das Programm zu Schritt 106 fort. In Schritt 106 wird
eine erste Spannkraft F1 auf einen Wert F – C gesetzt, der größer ist,
als der Wert der Spannkraft F. Falls in Schritt 105 der
Wert der Spannkraft F0 größer ist
als der Wert der Spannkraft F, dann schreitet das Programm zu Schritt 107 fort.
In Schritt 107 wird eine zweite Spannkraft F2 auf einen
Wert gesetzt, der durch Multiplizieren der ersten Spannkraft mit
cos (α)
festgesetzt wird (F2 = F1 × cos
(α)).
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In
Schritt 108 wird eine dritte Spannkraft F3 auf einen Wert
festgesetzt, der durch Multiplizieren der zweiten Spannkraft mit
cos β festgesetzt
wird (F3 = F2 × cos
(β)). In
Schritt 109 wird das Drehmomentsteuersignal unter Beachtung
der dritten Spannkraft F3 an den Motortreiber 83 ausgegeben.
Ferner wird in Schritt 110 der Vorwärts-und-Rückwärts-Antrieb 6 derart
gesteuert, daß ein
bestimmtes Drehmoment ausgegeben wird, wobei die dritte Spannkraft
an das Werkstück
W angelegt wird. In Schritt 111 wird entschieden, ob ein
Positionssteuermodus sich in einem Prozeß befindet. Falls der Positionssteuermodus sich
nicht in einem Prozeß (Abarbeitungsvorgang) befindet,
dann kehrt das Programm zu Schritt 101 zurück. Falls
der Positionssteuermodus sich in einem Prozeß befindet, dann schreitet
das Programm zum Ende fort.
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Gemäß vorstehender
Beschreibung wird der Neigungswinkel α in der Horizontalebene und
der Neigungswinkel β in
der Vertikalebene erfaßt,
wobei die Spannkraft, die an das Werkstück W angelegt wird, in einer
solchen Weise gesteuert wird, daß das Ausgangsdrehmoment des
Servomotors 61 des Vorwärts-und-Rückwärts-Antriebs 6 unter
Beachtung des Neigungswinkel α und
des Neigungswinkel β gesteuert
wird. Folglich wird der Betrag der Rückfederung nach dem Biegevorgang
vergleichförmigt,
wobei ein Fehler bei der Dimensionierung des gebogenen Werkstücks verkleinert
wird.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Die 10 ist
eine Vorderansicht einer Biegevorrichtung als ein zweites bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Gemäß 10 ist
ein Ziehkissen-Neigungsantrieb 10 auf einem Drehtisch 1 vorgesehen.
Der Drehtisch 1 ist drehbar um die Vertikalachse gelagert, welche
durch das Bezugszeichen A in 10 angedeutet
ist. Das Werkstück
W wird erfaßt
durch ein Greifbauteil 3 mit einem ersten Greifbauteil 31 und
einem zweiten Greifbauteil 32. Das erste Greifbauteil 31 ist
auf einem Ziehkissen 2 fixiert und greift ein Endabschnitt
des Werkstücks
W. Das zweite Greifbauteil 32 ist entfernt von dem Ziehkissen 2 angeordnet und
greift den anderen Endabschnitt des Werkstücks W. Der Drehtisch 1 ist
mit einem Drehtischantrieb 4 verbunden. Der Drehantrieb 4 wird
verwendet, um den Drehtisch 1 zu drehen und hat einen Geschwindigkeitsverminderer
(Untersetzung) 42 sowie einen Servomotor 41. Eine
Ausgangsstange oder -welle des Geschwindigkeitsverminderers 42 ist
mit dem Drehtisch 1 an eine Mittelposition des Drehtisches 1 verbunden,
wobei eine Eingangsstange oder -welle 45 des Geschwindigkeitsverminderers 42 mit
dem Servomotor 41 verbunden ist.
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Das
zweite Greifbauteil 32 ist mit einer Lastzelle (Spannungsmeßdose) 8 verbunden.
Die Lastzelle 8 ist des weiteren an einen Endabschnitt
einer Verbindungsstange 93 angeschlossen. Der andere Endabschnitt
der Verbindungsstange 93 ist mit einem Verdrehantrieb 9 verbunden.
Der Verdrehantrieb 9 wird verwendet, um das Werkstück W zu
verdrehen und hat ein Servomotor 91 sowie einen Geschwindigkeitsverminderer
(Untersetzung) 92. Die Verbindungsstange 93 ist
mit dem Geschwindigkeitsverminderer 92 verbunden, wobei
eine Eingangsstange oder -welle (nicht gezeigt) des Geschwindigkeitsverminderers 92 mit
dem Servomotor 91 verbunden ist.
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Gemäß der 10 hat
ein Auf-Ab-Antrieb 5 einen Servomotor 51, einen
Auf-Ab-Tisch 52, eine Schraubenwelle 54, eine
Codiereinrichtung 55, eine Führungsschiene 56,
ein oberes Plattenbauteil 57 und ein unteres Plattenbauteil 58.
Der Geschwindigkeitsverminderer 92 ist auf dem Auf-Ab-Tisch 52 fixiert.
Die Führungsschiene 56 ist
zwischen dem oberen Plattenbauteil 57 und dem unteren Plattenbauteil 58 entlang
der Vertikalrichtung angeordnet. Der Auf-Ab-Tisch 52 ist
mit der Schraubenwelle 54 in Eingriff, und ist ferner bewegbar
in die Vertikalrichtung entlang der Führungsschiene 56,
wenn die Schraubenwelle 54 gedreht wird. Ein Endabschnitt
der Schrauben-welle 54 ist mit einer Ausgangsstange oder
-welle (nicht gezeigt) des Servomotors 51 verbunden.
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Ein
Vorwärts-und-Rückwärts-Antrieb 6 hat einen
Servomotor 61, ein Eingriffsbauteil 62, eine Schraubenwelle 63 und
eine Codiereinrichtung 64. Die untere Platte 58 ist
mit dem Eingriffsbauteil 62 in Eingriff. Das Eingriffsbauteil 62 ist
ferner mit der Schraubenwelle 63 in Eingriff. Ein Endabschnitt
der Schraubenwelle 63 ist mit dem Servomotor 61 verbunden.
Der Servomotor 61 ist an einem Maschinenbett fixiert.
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Das
Ziehkissen 2 ist an bzw. auf dem Ziehkissen-Neigungsantrieb 10 fixiert.
Der Ziehkissen-Neigungsantrieb 10 hat eine erste Scheibe
(Riemenscheibe) 11, einen Riemen 12, einen Servomotor 13,
eine zweite Scheibe (Riemenscheibe) 14 und eine Codiereinrichtung 15.
Die erste Riemenscheibe 11 ist mit der zweiten Riemenscheibe 14 über den Riemen 12 verbunden.
Die zweite Riemenscheibe 14 ist an den Servomotor 13 angeschlossen.
Der Servomotor 13 ist elektrisch mit dem NC-Regler oder
Steuerung 7 verbunden.
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Das
Ziehkissen 2 hat eine seitliche Wandfläche 20 und eine untere
Wandfläche 22.
Die seitliche Wandfläche 20 und
die untere Wandfläche 22 sind
jeweils in einer gewünschten
Bogenform ausgebildet.
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Jeder
Servomotor 13, 41, 51, 61, 91 ist
mit einer Codiereinrichtung 15, 43, 55, 64, 94 jeweils
verbunden. Diese Servomotoren 13, 41, 51, 61, 91 und Codiereinrichtungen 15, 43, 55, 64, 94 sind
elektrisch mit einem NC-Regler oder Steuerung 7 verbunden. Die
NC-Steuerung 7 wird verwendet für das Regeln oder Steuern einer
Bewegung eines jeden Servomotors 13, 41, 51, 61, 91 unter
Beachtung einer Information bezüglich
der Positionsdaten eines jeden Servomotors, welche vorab in einem
Speicher gespeichert worden sind. Die Information bezüglich der
Positionsdaten eines jeden Servomotors wird der NC-Steuerung durch
Betätigen
einer Betätigungs-
oder Betriebseinheit eingegeben.
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Der
Wert der Spannungskraft oder Spannkraft, welche durch die Lastzelle 8 erfaßt worden
ist, wird zu einer Berechnungseinrichtung 82 geleitet, wobei
die Berechnungseinrichtung 82 ein Steuersignal unter Beachtung
des Werts der Spannkraft an die NC-Steuerung 7 ausgeht.
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Ein
Betrieb der Biegevorrichtung wird nachfolgend erläutert.
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Zuerst
wird das Werkstück
W auf dem Ziehkissen 2 festgelegt, wobei das erste Greifbauteil 31 das
Werkstück
W an einem Endabschnitt des Werkstücks W ergreift und das zweite
Greifbauteil 32 den anderen Endabschnitt des Werkstücks W ergreift. Anschließend wird
das Steuersignal aus dem NC-Regler an jeden Servomotor übertragen.
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Wenn
die Ausgangsstange oder -welle des Servomotors 41 gemäß dem Steuersignal
des NC-Reglers 7 gedreht wird, dann wird die Rotationskraft
auf den Geschwindigkeitsverminderer 42 übertragen. In dem Geschwindigkeitsverminderer 42 wird die
Rotationsgeschwindigkeit verringert und die Rotationsrichtung entsprechend
geändert.
Die geschwindigkeitsverminderte Rotationskraft wird auf den Drehtisch 1 über die
Ausgangswelle des Geschwindigkeitsverminderers 42 übertragen
wodurch der Drehtisch 1 gedreht wird. Da der Drehtisch 1 rotiert,
wird das Ziehkissen 2, welches auf dem Drehtisch 1 fixiert
ist, ebenfalls gedreht. Aus diesem Grunde bewegt sich das erste
Greifbauteil 31, welches den einen Endabschnitt des Werkstücks W ergreift, relativ
zu dem zweiten Greifbauteil, welches den anderen Endabschnitt des
Werkstücks
W ergreift. Folglich wird das Werkstück W in der horizontalen Ebene entlang
der seitlichen Wandfläche 20 des
Ziehkissens 2 gebogen.
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Wenn
die Ausgangswelle des Servomotors 51 unter Beachtung des
Steuersignals der NC-Steuerung 7 gedreht wird, dann wird
die Rotationskraft auf die Schraubenwelle 54 übertragen.
Da der Auf-Ab-Tisch 52 mit der Schraubenwelle 54 in
Eingriff ist, wird die Rotationskraft übertragen, wobei der Auf-Ab-Tisch 52 in
Richtung der Vertikalrichtung bewegt wird. Da der Auf-Ab-Tisch 52 sich
bewegt, bewegen sich der Geschwindigkeisverminderer 92, welcher
auf dem Auf-Ab-Tisch 52 fixiert ist, die Verbindungsstange 93,
die mit dem Geschwindigkeitsverminderer 92 verbunden ist,
die Lastzelle 8, die an die Verbindungsstange 93 angeschlossen
ist, sowie das zweite Greifbauteil 32, das mit der Lastzelle 8 verbunden
ist, ebenfalls integral in die vertikale Richtung. Aus diesem Grunde
bewegt sich das zweite Greifbauteil 32, welches den anderen
Endabschnitt des Werkstücks
W ergreift, relativ zu dem ersten Greifbauteil 31, welches
den einen Endabschnitt des Werkstücks W ergreift. Folglich wird
das Werkstück W
in der Vertikalebene entlang der unteren Fläche 22 des Ziehkissens 2 gebogen.
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Wenn
die Ausgangsstange oder -welle des Servomotors 91 unter
Beachtung des Steuersignals aus der NC-Regelung 7 gedreht
wird, dann wird die Rotationskraft auf den Geschwindigkeitsverminderer 92 übertragen.
In dem Geschwindigkeitsverminderer 92 wird die Rotationsgeschwindigkeit
verringert. Die geschwindigkeitsverringerte Rotationskraft wird
auf die Verbindungsstange 93 übertragen. Da die Verbindungsstange 93 gedreht
wird, wird die Lastzelle 8, welche mit der Verbindungsstange 93 verbunden
ist sowie das zweite Greifbauteil 32, welches an die Lastzelle 8 angeschlossen
ist, integral gedreht, so daß das
Werkstück
W, welches durch das zweite Greifbauteil 32 ergriffen worden
ist, verdreht wird.
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Wenn
die Ausgangswelle des Servomotors 61 unter Beachtung des
Steuersignals von der NC-Steuerung 7 gedreht wird, dann
wird die Rotationskraft auf die Schraubenwelle 63 übertragen,
die an den Servomotor 61 angeschlossen ist. Da das Eingriffsbauteil 62 mit
der Schraubenwelle 63 in Eingriff ist, wird die Antriebskraft
in die rückwärtige Richtung
an das Eingriffsbauteil 62 angelegt. Die Antriebskraft
in die rückwärtige Richtung
wird auf den Auf-Ab-Antrieb 5, der mit dem Eingriffsbauteil 62 verbunden
ist, den Geschwindigkeitsverminderer 92, der auf dem Auf-Ab-Tisch 52 des
Auf-Ab-Antriebs 5 fixiert ist, die Verbindungsstange 93,
die mit dem Geschwindigkeitsverminderer 92 verbunden ist,
die Lastzelle 8, welche mit der Verbindungsstange 93 verbunden
ist und das zweite Greifbauteil 32 übertragen, welches an die Lastzelle 8 angeschlossen
ist. Folglich wird das durch das zweite Greifbauteil 32 erfaßte Werkstück W in
die rückwärtige Richtung
gestreckt, wobei die Streckkraft in die horizontale Richtung an
das Werkstück
W angelegt wird.
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Wenn
das Werkstück
W gemäß vorstehender
Beschreibung abgebogen wird, dann kann das Werkstück in eine
optionale Form gebogen werden.
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Das
Ziehkissen 2 wird durch den Ziehkissen-Neigungsantrieb 10 in
dem Biegeprozeß geneigt.
Zum Startzeitpunkt wird die Rotation des Servomotors 13 durch
die NC-Steuerung 7 gesteuert bzw. geregelt. Die Rotation
des Servomotors 13 wird auf die zweite Riemenscheibe 14,
den Riemen 12 und die erste Riemenscheibe 11 übertragen.
Die Rotationskraft wird von der ersten Riemenscheibe 11 an das
Ziehkissen 2 angelegt, welches mit der ersten Riemenscheibe 11 verbunden
ist, wobei das Ziehkissen 2 geneigt wird, wie in der 11 dargestellt
ist. In diesem Zustand gemäß der 11 ist
eine Richtung der Kraft, die an das Werkstück W durch den Vorwärts-und-Rückwärts-Antrieb 6 angelegt
wird und eine Richtung, in welcher die Spannkraft auf das Werkstück W einwirkt,
die gleiche Richtung. Während
der Biegeprozeß ausgeführt wird,
wird das Ziehkissen 2 geneigt, wie in der 12 gezeigt
wird und zwar durch Steuern des Ziehkissen-Neigungsantriebs 10 unter
Beachtung der Information bezüglich der
Positionsdaten jedes Servomotors. In diesem Zustand gemäß der 12 ist
die Richtung, welche die Kraft durch den Vorwärts-und-rückwärts-Antrieb 6 auf
das Werkstück
W angelegt wird und eine Richtung, in der die Spannkraft (Zugkraft)
an dem Werkstück
W einwirkt, die gleiche Richtung.
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Wie
in dem vorstehenden bevorzugten Ausführungsbeispiel erläutert wurde,
wird die Spann- oder Zugkraft, die an das Werkstück W angelegt wird, gesteuert,
derart, daß sie
die gleiche Kraft ist, wie durch den Vorwärts-und-Rückwärts-Antrieb 6 an das Werkstück W angelegt
wird und zwar in einer solchen Weise, daß der Ziehkissen-Neigungsantrieb 10 als die
Zug- bzw. Spannkraftsteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
eine Richtung, in welcher die Kraft an das Werkstück durch
den Vorwärts-und-Rückwärts-Antrieb 6 angelegt
wird, mit einer Richtung vergleichmäßigt, in welcher die Spannkraft
auf das Werkstück
W einwirkt. Folglich wird der Betrag der Rückfederung nach einem Biegen
vergleichmäßigt und
ein Fehler bezüglich
der Dimensionierung des gebogenen Werkstücks W verkleinert.
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Vorrichtung
für das
Biegen eines Werkstücks mit
einer Streckein-richtung für
das Strecken des Werkstücks.
Bei dem Verfahren für
das Biegen des Werkstücks
wird ein Neigungswinkel erfaßt,
der durch eine Richtung, in welcher eine Zug- oder Spannkraft auf
das Werkstück
einwirkt und eine Richtung aufgespannt wird, in der eine Streckkraft
an das Werkstück
durch eine Streckeinrichtung angelegt wird. Die Zugkraft, welche
auf das Werkstück
einwirkt, wird in einer solchen Weise geregelt, daß die Streckkraft
von der Streckeinrichtung gesteuert wird unter Beachtung des Neigungswinkels.
Folglich wird der Betrag der Rückfederung
nach dem Biegen gleichförmig
und die Genauigkeit bezüglich
der Dimensionierung des gebogenen Werkstücks verbessert.