DE19712685A1

DE19712685A1 - Verfahren zur Online-geregelten Mehrfachbiegung von insbesondere stranggepreßtem Profil- und Rohrmaterial

Info

Publication number: DE19712685A1
Application number: DE1997112685
Authority: DE
Inventors: Ralf Dipl Ing Anderseck
Original assignee: Erbsloeh AG
Current assignee: WKW AG
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 1998-10-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Online-geregelten Mehrfachbiegung von insbesondere stranggepreßtem Profil- und Rohrmaterial, bei dem ein Profil- oder Rohrabschnitt mit vorgebbarer Länge in eine Mehrfachbiegemaschine, insbesondere eine CNC-Mehr fachbiegemaschine, einseitig eingespannt wird, und dabei in dieser Mehrfachbiegemaschine ein vorgebbarer Biegungsverlauf des Profil- oder Rohrabschnittes gebogen wird, und danach ein Vergleich des erzeugten Biegungsverlaufes mit einem Sollverlauf vorgenommen wird. Aus der Differenz wird das Verfahren geregelt.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Mehrfachbiegung von Profil- und Rohrmaterial für eine Kfz-Anwendung, insbesondere für eine Anwendung bei Strukturbaufahrzeugen (Space-frame-Profile) bekannt, dabei werden die Space-frame-Profile aus gebogenen Aluminium-Strangpreß-Pro filen hergestellt, als Biegeverfahren wird dabei das Streckbiegen angewendet. Bei diesem Verfahren wird, siehe z. B. die DE 44 29 180 A1, das Profil eingespannt (beispielsweise an den beiden Enden) und unter Zugbeanspruchung über eine Biegeschablone gebogen. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß das Profil unter Spannung steht, und sobald die Spannung aufgehoben wird, das Profil aufgrund seiner Materialelastizität seine Form verändert. Diese Rückfederung ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Dem Stand der Technik ist dazu weiterhin zu entnehmen, siehe z. B. DE 43 12 556 A1, daß zur Bestimmung der Rückfederung beispielsweise Probebiegungen vorgesehen werden. Die Biegevorrichtung und Biegemaschine wird dann mit diesen Parametern der Rückfederung neu eingestellt und der Biegeprozeß der gewünschten Profile kann dann ablaufen. Allerdings können mit diesen Probebiegungen nicht alle Einflußfaktoren, wie beispielsweise Materialveränderungen, berücksichtigt werden, so daß die sich ergebenden Profile durchaus unterschiedliche Biegungen aufweisen können. Nachteilig ist außerdem, daß die Probebiegungen keine prozeßbegleitende Kontrolle und Biegeprozeßbeeinflussung darstellen, sondern eine Messung außerhalb des Prozesses und eine einmalige Prozeßbeeinflussung. Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren sind die Kosten für die Biegevorrichtung, da für jede Profilgestalt ein neues Biegewerkzeug benötigt wird.

Aus dem Stand der Technik ist im Weiteren ein Verfahren bekannt, bei dem das Profil nur einseitig eingespannt ist, und durch ein das Profil formendes Werkzeug läuft und in seine Endform gebogen werden kann. Die dazugehörige Vorrichtung ist in der US-PS 5 031 291 beschrieben. Die Vorrichtung für dieses Verfahren ist zwar kostengünstiger, aber das Verfahren besitzt eine für Space-frame-Profile sehr hohe Ungenauigkeit. Außerdem ist eine prozeßbegleitende Kontrolle und Beeinflussung des Biegeverlaufes nicht bekannt, d. h., wenn ein gebogenes Profil nicht den vorgegebenen Toleranzen entspricht, ist es entweder Ausschuß oder muß in einem nachgeschalteten Verfahren gerichtet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die bekannten Verfahren zur Mehrfachbiegung von Profil- und Rohrmaterial in der Weise zu verbessern, daß eine prozeßbegleitende und genaue Kontrolle und Beeinflussung des Biegungsverlaufes geschaffen wird. Das neue Verfahren soll dabei einfach und wirtschaftlich durchzuführen und gut zu handhaben sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Profil- oder Rohrabschnitt vor Einspannung in die Mehrfachbiegemaschine mit in Längsrichtung verlaufenden Markierungen versehen wird, und daß von dem Profil- oder Rohrabschnitt nach dem Biegevorgang im Bereich der Mehrfachbiegemaschine direkt hinter dem Werkzeug durch optische Abtastung der Markierungen Meßwertfolgen ermittelt werden, und zwar für alle vier Bezugsrichtungen, wobei die Meßwertfolgen einer Auswerteeinheit zugeführt werden, in der ein Vergleich der ermittelten Meßwertfolgen mit Sollwertfolgen für den gewünschten Biegungsverlauf unter Bildung von Differenzwertfolgen durchgeführt wird, wobei die ermittelten Meßwertfolgen und/oder die Differenzwertfolgen für die einzelnen Bezugsrichtungen angezeigt werden, und nachfolgend die Differenzwertfolgen einem Regler zugeführt werden, der in Abhängigkeit seiner Regelfunktion und Regelgrößen Korrekturwertfolgen ermittelt, und dann die Korrekturwertfolgen der Steuerung der Mehrfachbiegemaschine zugeführt werden, die die Koordinateneinstellung des Werkzeuges der Mehrfachbiegemaschine jeweils entsprechend korrigieren. Auf diese Weise wird erstmalig auf einfache Weise ein Verfahren zur Mehrfachbiegung von stranggepreßtem Profil- und Rohrmaterial geschaffen, bei dem der Biegungsverlauf prozeßbegleitend und genau kontrolliert und beeinflußt werden kann. Es werden die zu biegenden Profil- und Rohrabschnitte z. B. beim Strangpressen mit Markierungen versehen, wie Nuten, Nasen, Rauhigkeiten oder ähnlichem, an der Oberfläche des Profil- oder Rohrmaterials, was strangpreßtechnisch einfach zu realisieren ist. Diese Markierungen verlaufen in Längsrichtung des Profil- oder Rohrmaterials, und sind an deren Oberfläche so angeordnet, daß die aus verschiedenen Richtungen mit optischen Abtasteinrichtungen verfolgt werden können. Es werden dazu unmittelbar hinter dem Biegewerkzeug vier optische Abtasteinrichtungen, wie z. B. Kameras, angeordnet; diese nehmen vier Bilder laufend auf, die die Verformung des Profiles in den verschiedenen Richtungen anhand der Verläufe der Markierungen anzeigen. Die aufgenommenen Bilder bzw. Meßwertfolgen werden dann mit vorgegebenen Sollwertfolgen für den gewünschten Biegungsverlauf des Profiles verglichen. Bei einer bestimmten Abweichung vom gewünschten Biegungsverlauf kann unter Zwischenschaltung eines Reglers direkt Einfluß auf die Steuerung der Mehrfachbiegemaschine und damit auf den Biegungsverlauf des sich noch in der Biegevorrichtung befindlichen Profiles genommen werden. Es muß also nicht abgewartet werden, bis der Biegeprozeß dieses Profiles beendet ist, um dann das Profil nachzurichten. Es ist vielmehr der Richtvorgang vollkommen im Biegeprozeß integriert, es handelt sich deshalb um eine absolut prozeßbegleitende Kontrolle und Beeinflussung des Biegungsverlaufes. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei einfach und wirtschaftlich durchzuführen, und gut zu handhaben, und liefert deutlich bessere Biegungsergebnisse.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Profil- oder Rohrabschnitt vor Einspannung in die Mehrfachbiegemaschine beim Strangpressen mit Markierungen in Form von in Längsrichtung verlaufenden Nuten versehen.

Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Profil- oder Rohrabschnitt vor Einspannung in die Mehrfachbiegemaschine beim Strangpressen mit Markierungen in Form von in Längsrichtung verlaufenden Rauhigkeiten versehen wird.

Bei einem weiteren Vorschlag der vorliegenden Erfindung wird der Profil- oder Rohrabschnitt vor Einspannung in die Mehrfachbiegemaschine mit Markierungen in Form von in Längsrichtung verlaufenden Farbaufträgen versehen.

Nach einem anderen Vorschlag der vorliegenden Erfindung wird der Profil- oder Rohrabschnitt vor Einspannung in die Mehrfachbiegemaschine beim Strangpressen mit Markierungen in Form von Nasen versehen.

Es empfiehlt sich, daß die optische Abtastung der Markierungen der Profil- oder Rohrabschnitte nach dem Biegevorgang in jeder Bezugsrichtung über ein Photoelement erfolgt. Dabei kann zweckmäßig die optische Abtastung der Markierungen der Profil- oder Rohrabschnitte nach dem Biegevorgang in jeder Bezugsrichtung über ein CCD-Modul erfolgen.

Die Erfindung ist in den Figuren der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Ab laufes des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine schematische, perspektivische Darstellung eines aus der Mehrfachbiegemaschine kommenden, gebogenen Profilabschnittes und der die Markierungen des Profilabschnittes abtastenden CCD-Module,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Auswerteeinheit,

Fig. 4 einen angedeuteten Profilabschnitt mit in Längsrichtung ver laufenden Nuten als Markierungen,

Fig. 5 einen angedeuteten Profilabschnitt mit in Längsrichtung ver laufenden Rauhigkeiten als Markierungen,

Fig. 6 einen angedeuteten Profilabschnitt mit in Längsrichtung ver laufenden Farbaufträgen als Markierung,

Fig. 7 einen angedeuteten Profilabschnitt mit in Längsrichtung ver laufenden Nasen als Markierungen.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist ein schematisches Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Ablaufes des erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. In diesem Blockschaltbild ist die für das Verfahren zur Mehrfachbiegung von stranggepreßtem Profil- und Rohrmaterial erforderliche Mehrfachbiegemaschine generell mit 10 bezeichnet. In dieser Mehrfachbiegemaschine 10, die z. B. als CNC-Mehrfachbiegemaschine ausgebildet sein kann, wird ein stranggepreßter Profil- oder Rohrabschnitt 15 einseitig in eine Haltevorrichtung 11 eingespannt, die Einspannstelle ist mit 12 bezeichnet, und dabei in dieser Mehrfachbiegemaschine 10 über das Werkzeug 13, wie Matrize, ein vorgebbarer Biegungsverlauf gebogen, es ist dabei das Werkzeug in mehreren Ebenen verschwenkbar, dies ermöglicht eine Verbiegung des zu biegenden Profil- oder Rohrabschnittes in sämtliche Richtungen, d. h., es können eine Vielzahl von 3-dimensionalen Formen gebogen werden. Nach Beendigung dieses Biegevorganges wird ein Vergleich des erzeugten Biegungsverlaufes mit einem Sollverlauf vorgenommen, es wird dazu noch Näheres erläutert werden.

Der Profil- oder Rohrabschnitt 15 wird vor Einspannung in die Mehrfachbiegemaschine 10 mit in Längsrichtung verlaufenden Markierungen 17 versehen, die einzelnen Ausführungsformen dazu (siehe Fig. 4 bis 7 der Zeichnung) werden weiter unten noch zu erläutern sein. Es werden nun, siehe die Fig. 1 und 2 der Zeichnung, von dem Profil- oder Rohrabschnitt 16 nach dem Biegevorgang im Bereich der Mehrfachbiegemaschine 10 hinter dem Werkzeug 13 durch optische Abtastung der Markierungen 17 Meßwertfolgen 18 ermittelt, und zwar für alle vier Bezugsrichtungen. Die optische Abtastung der Markierungen 17 der Profil- oder Rohrabschnitte 16 nach dem Biegevorgang erfolgt dabei in jeder Bezugsrichtung (y, -y, z, -z) über ein Photoelement 26, wie z. B. einem CCD-Modul 27. Die ermittelten Meßwertfolgen 18 werden dann, siehe Fig. 1, einer Auswerteeinheit 19 zugeführt, in der ein Vergleich der ermittelten Meßwertfolgen 18 mit Sollwertfolgen für den gewünschten Biegungsverlauf unter Bildung von Differenzwertfolgen 20 durchgeführt wird.

Nachfolgend werden die Differenzwertfolgen 20 einem Regler 21 zugeführt, der in Abhängigkeit seiner Regelfunktion und Regelgrößen Korrekturwertfolgen 22 ermittelt. Diese Korrekturwertfolgen 22 werden dann der Steuerung 14 der Mehrfachbiegemaschine 10 zugeführt, die die Koordinateneinstellung des Werkzeuges 13 der Mehrfachbiegemaschine 10 für alle Dreh- und Schwenkachsen entsprechend korrigieren.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Biegungsverlauf prozeßbegleitend und genau kontrolliert und beeinflußt werden. Es werden dabei die zu biegenden Profil- und Rohrabschnitte 15 z. B. beim Strangpressen mit Markierungen versehen, wie Nuten, Nasen, Rauhigkeiten oder ähnlichem, an der Oberfläche des Profil- oder Rohrmaterials 15, was strangpreßtechnisch einfach zu realisieren ist. Diese Markierungen 17 verlaufen in Längsrichtung des Profil- oder Rohrmaterials 15, und sind an deren Oberfläche so angeordnet, daß sie aus verschiedenen Richtungen mit optischen Abtasteinrichtungen verfolgt werden können. Es werden dazu unmittelbar hinter dem Biegewerkzeug vier optische Abtasteinrichtungen, wie Kameras, angeordnet; diese nehmen vier Bilder laufend auf, die die Verformung des Profiles in den verschiedenen Richtungen anhand der Verläufe der Markierungen 17 anzeigt. Die aufgenommenen Bilder bzw. Meßwertfolgen 18 werden dann mit vorgegebenen Sollwertfolgen für den gewünschten Biegungsverlauf des Profiles verglichen. Bei einer bestimmten Abweichung vom gewünschten Biegungsverlauf kann unter Zwischenschaltung eines Reglers 21 direkt Einfluß auf die Steuerung 14 der Mehrfachbiegemaschine 10 und damit auf den Biegungsverlauf des sich noch in der Biegevorrichtung befindlichen Profiles genommen werden. Es muß also nicht abgewartet werden, bis der Biegeprozeß dieses Profiles beendet ist, um dann das Profil nachzurichten. Es ist vielmehr der Richtvorgang vollkommen im Biegeprozeß integriert, es handelt sich deshalb um eine absolut prozeßbegleitende Kontrolle und Beeinflussung des Biegungsverlaufes. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert dabei genaue Biegungsergebnisse.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere beim Kaltumformen von stranggepreßten Aluminium-Profil- oder Rohrabschnitten eingesetzt, sowie auch bei anderen spannungsfreien Biegeverfahren.

In den Fig. 4 bis 7 der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen für die in Längsrichtung verlaufenden Markierungen 17 auf den Profil- oder Rohrabschnitten 15 dargestellt. Dabei zeigt Fig. 4 Markierungen 17 in Form von in Längsrichtung verlaufenden Nuten 23, die Fig. 5 Markierungen 17 in Form von in Längsrichtung verlaufenden Rauhigkeiten 24, die Fig. 6 Markierungen in Form von in Längsrichtung verlaufenden Farbaufträgen 25 und die Fig. 7 Markierungen 17 in Form von in Längsrichtung verlaufenden Nasen 30. Die Markierungen gemäß den Fig. 4, 5 und 7 sind dabei extrem klein dimensioniert und werden beim Strangpressen an dem jeweiligen Profil- oder Rohrabschnitt 15 vorgesehen.

Wie bereits erwähnt, sind die dargestellten Ausführungsformen nur beispielsweise Verwirklichungen der Erfindung, diese ist nicht darauf beschränkt. Es sind vielmehr noch mancherlei Abänderungen und Ausbildungen möglich. So ist es z. B. möglich, andersartige Markierungen vorzusehen, als in den Fig. der Zeichnung dargestellt. Weiterhin denkbar sind abweichende Mittel zur optischen Abtastung dieser Markierungen und unterschiedliche Ausführungsformen von Auswerteeinheit und Regler, z. B. sind auch kombinierte Bauelemente denkbar. Außerdem vorgesehen ist eine Anwendung bei Mehrfachbiegemaschinen mit einem von den Fig. der Zeichnung abweichenden Aufbau.

Bezugszeichenliste

10

Mehrfachbiegemaschine

11

Haltevorrichtung (von

10

)

12

Einspannstelle (von

15

in

11

)

13

Werkzeug

14

Steuerung (von

10

)

15

Profil- oder Rohrabschnitt

16

Profil- oder Rohrabschnitt nach dem Biegevorgang

17

Markierung (von

15

bzw.

16

)

18

Meßwertfolgen

19

Auswerteeinheit

20

Differenzwertfolgen

21

Regler

22

Korrekturwertfolgen

23

Nuten (von

15

,

16

)

24

Rauhigkeiten (von

15

,

16

)

25

Farbauftrag (von

15

,

16

)

26

Photoelement

27

CCD-Modul

28

graphische Darstellung (von

18

und/oder

20

in

19

)

29

---

30

Nase (von

15

,

16

)

Claims

1. Verfahren zur Online-geregelten Mehrfachbiegung von insbesondere stranggepreßtem Profil- oder Rohrmaterial, bei dem ein Profil- oder Rohrabschnitt mit vorgebbarer Länge in eine Mehrfachbiegemaschine, insbesondere eine CNC-Mehrfachbiegemaschine, einseitig eingespannt wird, und dabei in dieser Mehrfachbiegemaschine ein vorgebbarer Biegungsverlauf des Profil- oder Rohrabschnittes gebogen wird, und danach ein Vergleich des erzeugten Biegungsverlaufes mit einem Sollverlauf vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Profil- oder Rohrabschnitt (15) vor Einspannung in die Mehrfachbiegemaschine mit in Längsrichtung verlaufenden Markierungen (17) versehen wird,
und daß von dem Profil- oder Rohrabschnitt (16) nach dem Biegevorgang im Bereich der Mehrfachbiegemaschine direkt hinter dem Werkzeug durch optische Abtastung der Markierungen (17) Meßwertfolgen (18) ermittelt werden, und zwar für alle vier Bezugsrichtungen,
wobei die Meßwertfolgen (18) einer Auswerteeinheit (19) zugeführt werden, in der ein Vergleich der ermittelten Meßwertfolgen (18) mit Sollwertfolgen für den gewünschten Biegungsverlauf unter Bildung von Differenzwertfolgen (20) durchgeführt wird, wobei die ermittelten Meßwertfolgen (18) und/oder die Differenzwertfolgen (20) für die einzelnen Bezugsrichtungen angezeigt werden,
und nachfolgend die Differenzwertfolgen (20) einem Regler (21) zugeführt werden, der in Abhängigkeit seiner Regelfunktion und Regelgrößen Korrekturwertfolgen (22) ermittelt,
und dann die Korrekturwertfolgen (22) der Steuerung (14) der Mehrfachbiegemaschine (10) zugeführt werden, die die Koordinateneinstellung des Werkzeuges (13) der Mehrfachbiegemaschine (10) jeweils entsprechend korrigieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Strangpressen erzeugte Profil- oder Rohrabschnitt (15) vor Einspannung in die Mehrfachbiegemaschine (10) beim Strangpressen mit Markierungen (17) in Form von in Längsrichtung verlaufenden Nuten (23) versehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Strangpressen erzeugte Profil- oder Rohrabschnitt (15) vor Einspannung in die Mehrfachbiegemaschine (10) bei Strangpressen mit Markierungen (17) in Form von in Längsrichtung verlaufenden Rauhigkeiten (24) versehen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profil- oder Rohrabschnitt (15) vor Einspannung in die Mehrfachbiegemaschine (10) mit Markierungen (17) in Form von in Längsrichtung verlaufenden Farbaufträgen (25) versehen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Strangpressen erzeugte Profil- oder Rohrabschnitt (15) vor Einspannung in die Mehrfachbiegemaschine (10) beim Strangpressen mit Markierungen (17) in Form von in Längsrichtung verlaufende Nasen (30) versehen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Abtastung der Markierungen (17) der Profil- oder Rohrabschnitte (16) nach dem Biegevorgang in jeder Bezugsrichtung über ein Photoelement (26) erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Abtastung der Markierungen (17) der Profil- oder Rohrabschnitte (16) nach dem Biegevorgang in jeder Bezugsrichtung über ein CCD-Modul (27) erfolgt.