DE202006020110U1

DE202006020110U1 - Swivel bending machine for measuring and / or correcting the workpiece shape after forming by bending

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Publication number: DE202006020110U1
Application number: DE202006020110U
Authority: DE
Original assignee: Hans Schroeder Maschinenbau GmbH
Current assignee: Hans Schroeder Maschinenbau GmbH
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2016-10-25

Abstract

Schwenkbiegemaschine mit einer Biegewange (4), in der zum Ermitteln von Messpunkten (7a, 7b) wenigsten zwei Sensoren zur Abstandsmessung zwischen dieser und der Oberfläche des Werkstückes eingebaut sind, wobei die Schwenkbiegemaschine eingereichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens zur Messung und/oder Korrektur der Werkstückform von Blechen oder dgl. nach deren Umformen durch Biegen, wobei ein erster Abschnitt des Werkstücks fest eingespannt, ein zweiter Abschnitt um eine Biegekante gebogen wird, und ein gerader an die Biegung anschließender Teil des zweiten Abschnitts nach dem Biegevorgang bezüglich seiner Lage zum ersten Abschnitt vermessen wird, und wobei im Bereich des geraden Teils des zweiten Abschnitts des Werkstücks wenigstens zwei Messpunkte (7a, 7b) mit unterschiedlichem Abstand zur Biegekante ermittelt werden, durch deren Verbindungsgerade (8) sich der tatsächliche Biegewinkel (9) ergibt.Folding Machine with a bending cheek (4), in which for determining measuring points (7a, 7b) at least two sensors for distance measurement between them and the surface of the workpiece are installed, wherein the folding machine is filed to carry out a method for measuring and / or correcting the workpiece shape of Sheet metal or the like. After forming by bending, with a first section of the workpiece firmly clamped, a second section bent around a bending edge and a straight portion of the second section adjacent to the bend the bending process with respect its location is measured to the first section, and being in the area the straight part of the second portion of the workpiece at least two measuring points (7a, 7b) with different distances to the bending edge be determined by the connecting line (8), the actual Bending angle (9) yields.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwenkbiegemaschine zur Durchführung des nachfolgend näher erläuterten Verfahrens.The The invention relates to a folding machine for carrying out the below explained Process.

Dabei wird die bei automatisierten Biegeprozessen an Werkstücken wie z.B. Blechen aus Metall oder anderen Materialien tatsächlich erreichte Verformung gemessen. Nach der Biegeverformung federt der Körper zurück, da die Verformung zum Teil elastisch ist. Die Größe der Rückfederung hängt von vielen Parametern des Materials und des Verformprozesses ab. Die tatsächliche Form des Werkstücks wird nach dem Stand der Technik üblicherweise a) durch Versuche ermittelt, b) aus Erfahrungswerten abgeschätzt oder c) durch Messung des Drehmoments und Anwendung der Federgesetze gefunden.there is used in automated bending processes on workpieces such as e.g. Sheets of metal or other materials actually reached Measured deformation. After the bending deformation of the body springs back, as the Deformation is partly elastic. The size of the springback depends on many parameters of the material and the deformation process. The actual Shape of the workpiece is in the prior art usually a) determined by tests, b) estimated from empirical values or c) by measuring the torque and application of the spring laws found.

Wenn die tatsächliche Form des Werkstücks nach einem Biegevorgang bekannt ist, kann nach einem in EP 637371 A1 beschriebenen Verfahren die Differenz aus tatsächlicher und gewünschter Form ermittelt werden. Hierzu wird eine Winkelmessung bezüglich einer Basis durchgeführt, indem ein Paar Sensoren relativ zur Basis durch Federkraft ausgefahren werden, sodass sie während des Verformungsvorgangs am Werkstück anliegen. Aus der relativen Lage der Sensoren bezüglich der Basis resultiert ein genaues und reproduzierbares Messergebnis.If the actual shape of the workpiece is known after a bending operation, after an in EP 637371 A1 described method, the difference of actual and desired form can be determined. For this purpose, an angle measurement relative to a base is performed by a pair of sensors are extended relative to the base by spring force, so that they rest against the workpiece during the deformation process. The relative position of the sensors relative to the base results in an accurate and reproducible measurement result.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Messung und Verwirklichung der tatsächlichen Form eines Werkstücks bei Biegeprozessen ohne zusätzliche Versuche und bei Verwendung einer robusten und kostengünstigen Vorrichtung.The The problem underlying the invention is the measurement and realization the actual Shape of a workpiece in bending processes without additional Try and use a robust and cost effective Contraption.

Die erfindungsgemäße Lösung des Problems ergibt sich nach Anspruch 1. Dabei wird nach dem auf einer Schwenkbiegemaschine erfolgenden Biegevorgang die Position des im Querschnitt an die Biegung anschließenden geraden Teils des nicht eingespannten Abschnitts des Werkstücks durch Messung mindestens zweier Messpunkte ermittelt, durch die eine Verbindungsgerade festgelegt wird, die mit der Oberfläche des Werkstücks in dessen geraden Teilabschnitt zusammenfällt. Aus den Parametern dieser Verbindungsgeraden kann dann auf den tatsächlichen Winkel des geraden Teilabschnitts und auf den tatsächlichen Radius der ringsegmentförmigen Biegung geschlossen werden. Zur Ermittlung der Messpunkte sind in der Biegewange der Schwenkbiegemaschine wenigstens zwei Sensoren zur Abstandsmessung zwischen dieser und der Oberfläche des Werkstücks eingebaut.The inventive solution of Problems arises according to claim 1. It is after the on a Bending machine bending the position of the bending machine Cross-section of the bend adjoining straight part of not clamped portion of the workpiece by measuring at least of two measuring points determined by a connecting line that will interfere with the surface of the workpiece coincides in the straight section. From the parameters of this Connecting straight line can then be at the actual angle of the straight Subsection and on the actual Radius of the ring segment-shaped Bend closed. To determine the measuring points are in the bending cheek of the folding machine at least two sensors for distance measurement between this and the surface of the workpiece built-in.

Durch die erfindungsgemäße Lehre können Verformungsprozesse mit Biegemaschinen und -pressen mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Gegenüber der manuellen Vermessung des Biegewinkels am Werkstück wird die benötigte Zeit für die Korrektur der Rückfederung verkürzt, die Anforderung an die Qualifikation des Personals herabgesetzt und Ausschuss weitgehend vermieden. Gegenüber den bekannten manuellen Verfahren, die nur den tatsächlich erreichten Winkel am Werkstück messen und daraus eine Korrektur des Biegewinkels zur Verbesserung des tatsächlich erreichten Winkelmaßes ermitteln, wird zusätzlich die Genauigkeit des tatsächlich erreichten Längenmaßes durch Korrektur der benötigten Zuschnittslänge und/oder der Werkstückposition verbessert, da neben dem erreichten Winkel am Werkstück auch der erreichte Radius indirekt durch die Bestimmung der Verbindungsgeraden ermittelt wird.By the teaching of the invention can deformation processes be performed with high precision bending machines and presses. Across from the manual measurement of the bending angle on the workpiece is the needed Time for the Correction of springback shortened, reduced the requirement for the qualification of the staff and committee largely avoided. Opposite the known manual Procedures that only the actual measure the angle reached on the workpiece and from this a correction of the bending angle to improve the indeed achieved angle measurement determine is additional the accuracy of the actual achieved length measure Correction of the needed cutting length and / or the workpiece position improved, because in addition to the achieved angle on the workpiece also the radius reached is determined indirectly by determining the connecting line becomes.

Bei der Ermittlung des Rückfederwegs können in einer Datenbank gespeicherte Erfahrungswerte früherer Biegeprozesse genutzt werden, deren Parameter möglichst identisch zu den Parametern des aktuellen Biegevorgangs sind. Bei Abweichungen in einzelnen Parametern kann zwischen mehreren Werten mit ähnlichen Parametern interpoliert werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die Endstellung des beweglichen Werkzeugs noch vor dem Biegeprozess ermittelt werden kann und der folgende Biegeprozess häufig sofort zum gewünschten Ergebnis führt. Je mehr Erfahrungswerte die Datenbank enthält, desto genauer sind die erzielten Ergebnisse.at the determination of the springback path can stored in a database experience of previous bending processes whose parameters are as identical as possible to the parameters of the current bending process. For deviations in individual Parameters can be interpolated between multiple values with similar parameters become. This method has the advantage that the end position of the movable tool can be determined before the bending process can and the following bending process often immediately to the desired Result leads. The more experience the database contains, the more accurate they are achieved results.

Im Folgenden wird anhand der Zeichnung eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung an einer Schwenkbiegemaschine für Metallbleche beschrieben. Es zeigtin the The following is an advantageous embodiment with reference to the drawing of the invention described on a folding machine for metal sheets. It shows

1 das ungebogene Werkstück, 1 the unbent workpiece,

2 das Werkstück nach dem Biegen, 2 the workpiece after bending,

3 das Werkstück nach dem Zurückfedern in die Messposition, 3 the workpiece after springing back into the measuring position,

4 das Werkstück gemäß 3 in vergrößerter Darstellung, 4 the workpiece according to 3 in an enlarged view,

5 den Verlauf der Verbindungsgeraden, 5 the course of the connecting line,

6 einen Taststift in vergrößerter Darstellung und 6 a stylus in an enlarged view and

7 die angehobene Oberwange während des Messvorgangs. 7 the raised upper beam during the measuring process.

In 1 ist als zu verformendes Werkstück ein Metallblech 1 zwischen einer festen Unterwange 2 und einer das Blech fest klemmenden und während des Verformprozesses ebenfalls unbeweglichen Oberwange 3 eingespannt. Ein bewegliches Werkzeug in Form einer Biegewange 4 wird in einer Kreisbewegung um eine Drehachse 5 geschwenkt. Zwei gefedert gelagerte elektromechanische Taster 6a, 6b werden vom Metallblech 1 nach innen gedrückt. Für eine gewünschte Biegung des Werkstücks von z.B. 90° wird nach 2 die Biegewange 4 von ihrer Ausgangslage 4a um den Winkel W1 = 90° in die Endlage 4b gefahren. Dann wird nach 3 die Biegewange 4 vom Drehpunkt radial nach außen um einen vorbestimmten Weg, der etwas größer als die zu erwartende Radiusaufweitung ist, bewegt und so weit zurückgeschwenkt, bis die beiden gefedert gelagerten elektromechanischen Taster 6a, 6b nicht mehr betätigt sind. Ein Steuerungsprogramm überwacht während der Bewegung den Schaltzustand der Taster und die Position der Biegewange 4 und speichert die Positionen, bei denen der Schaltzustand wechselt. Aus den beiden Positionen und der Anordnung der Taster 6a, 6b können durch einfache geometrische Berechnungen die beiden Messpunkte 7a, 7b ermittelt werden, an denen die Spitzen der Taster das Werkstück berühren und die Taster gerade in der Position sind, in der der Schaltzustand wechselt. Diese beiden Messpunkte liegen an der Oberfläche des Werkstücks in Form des Metallblechs 1. Das Metallblech 1 ist in diesem Zustand bereits in seiner stabilen Endlage, da es nicht mehr von der Biegewange 4 berührt wird. Auf das Metallblech 1 wirken nur noch die geringen Kräfte der gefedert gelagerten Taster 6a, 6b, die jedoch vernachlässigt werden können.In 1 is as a workpiece to be deformed a metal sheet 1 between a fixed lower cheek 2 and a tightly clamped the plate and during the deformation process also immovable upper cheek 3 clamped. A movable tool in the form of a bending cheek 4 will be in a circle movement around a rotation axis 5 pivoted. Two sprung mounted electromechanical pushbuttons 6a . 6b be from the metal sheet 1 pressed inwards. For a desired bending of the workpiece of eg 90 ° is after 2 the bending cheek 4 from their starting position 4a by the angle W1 = 90 ° in the end position 4b hazards. Then it will be after 3 the bending cheek 4 from the fulcrum radially outward by a predetermined distance, which is slightly larger than the expected radius widening moves and so far swung back until the two spring-mounted electromechanical push button 6a . 6b are no longer actuated. A control program monitors the switching state of the push buttons and the position of the bending beam during the movement 4 and stores the positions at which the switching state changes. From the two positions and the arrangement of the buttons 6a . 6b You can use simple geometric calculations to calculate the two measuring points 7a . 7b be determined, at which the tips of the buttons touch the workpiece and the buttons are just in the position in which the switching state changes. These two measuring points lie on the surface of the workpiece in the form of the metal sheet 1 , The metal sheet 1 is in this state already in its stable end position, as it is no longer from the bending cheek 4 is touched. On the metal sheet 1 Only the small forces of the sprung mounted buttons act 6a . 6b which, however, can be neglected.

In 4 ist das Metallblech 1 im gewünschten Endzustand gestrichelt und im tatsächlichen Endzustand dargestellt. Die beiden ermittelten Messpunkte 7a, 7b auf der Blechoberfläche werden nach 5 verwendet, um eine Verbindungsgerade 8 zu konstruieren, die mit der Blechoberfläche im geraden Abschnitt zusammenfällt. Aus dem Verlauf der Verbindungsgeraden können durch einfache geometrische Berechnungen der tatsächliche Biegewinkel 9 und der tatsächliche Radius 10, der dem Abstand der Verbindungsgeraden 8 vom Drehpunkt 5 entspricht, ermittelt werden.In 4 is the metal sheet 1 Dashed in the desired final state and shown in the actual final state. The two determined measuring points 7a . 7b on the sheet surface are after 5 used to make a connecting line 8th to construct, which coincides with the sheet surface in the straight section. From the course of the connecting straight line, the actual bending angle can be determined by simple geometric calculations 9 and the actual radius 10 , the distance of the connecting line 8th from the fulcrum 5 corresponds to be determined.

Die Differenz aus dem Schwenkwinkel W1 der Biegewange 4 und dem tatsächlichen Winkel 9 am Metallblech 1 kann bei zukünftigen Biegevorgängen, die unter gleichen Bedingungen ausgeführt werden, dem Schwenkwinkel als Korrektur hinzugerechnet werden, um den gewünschten Winkel tatsächlich zu erreichen. Die Bedingungen sind dann in einem Punkt geändert: Der Schwenkwinkel ist etwas größer. Um die Genauigkeit zu ver bessern, kann der Messvorgang mit dem neuen, korrigierten Schwenkwinkel noch einmal ausgeführt werden und eine neue Korrektur ermittelt werden.The difference between the swing angle W1 of the bending beam 4 and the actual angle 9 on the metal sheet 1 can be added to the tilt angle as a correction in future bending operations that are performed under the same conditions in order to actually reach the desired angle. The conditions are then changed in one point: The tilt angle is slightly larger. In order to improve the accuracy, the measuring process can be carried out again with the new, corrected swivel angle and a new correction can be determined.

Der tatsächlich erreichte Radius 10 am Metallblech 1 wirkt sich auf das tatsächlich erreichte Außenmaß aus sowie auf die benötigte Zuschnittslänge des Blechs. Das gewünschte Außenmaß kann erreicht werden, indem die Position des Blechs um die Differenz aus gewünschtem und tatsächlich erreichtem Radius korrigiert wird. Die benötigte Zuschnittslänge wird ermittelt, indem für die Zuschnittsberechnung statt dem gewünschten Radius der tatsächlich erreichte Radius verwendet wird.The actual radius reached 10 on the metal sheet 1 affects the actual external dimensions and the required blank length of the sheet. The desired outer dimension can be achieved by correcting the position of the sheet by the difference between the desired and actually achieved radius. The required cutting length is determined by using the actual radius reached instead of the desired radius for the cutting calculation.

In 6 ist der Aufbau eines gefedert gelagerten elektromechanischen Tasters detailliert dargestellt. In der Biegewange 4 sind zwei solche Taster 6a, 6b integriert. Der rechte Taster 6b ist vergrößert und detailliert dargestellt. Ein runder Stößel 11 ist in einer Bohrung der Biegewange 4 beweglich gelagert. Er wird von einer Spiralfeder 12 nach außen gedrückt. Die Federkraft ist so ausgelegt, dass die Reibungskraft der Lagerung und die Gewichtskraft des Stößels sicher überwunden werden. Wird der Stößel vom Werkstück gegen die Federkraft nach innen gedrückt, dann drückt er auf den Stift 13 eines Präzisionsschalters 14, der eine Wiederholgenauigkeit von 1 Mikrometer hat.In 6 the structure of a sprung mounted electromechanical probe is shown in detail. In the bending cheek 4 are two such buttons 6a . 6b integrated. The right button 6b is enlarged and detailed. A round pestle 11 is in a bore of the bending cheek 4 movably mounted. He is from a coil spring 12 pushed outward. The spring force is designed so that the frictional force of the bearing and the weight of the plunger are safely overcome. If the plunger is pressed inwards by the workpiece against the spring force, then it presses on the pin 13 a precision switch 14 which has a repeatability of 1 micron.

Infolge der Einspannung des Werkstücks wird kein vollständiger Spannungsabbau nach Beendigung des Biegevorgangs erreicht. Zur Verbesserung der Messgenauigkeit wird daher vorteilhaft die Einspannung vor dem Messen geringfügig gelöst, wie in 7 dargestellt. Damit das Werkstück nicht kippt, ist ein federnd aus der Oberwange 3 gegen das Werkstück ausfahrbarer Druckstift 15 vorgesehen.Due to the clamping of the workpiece, no complete stress relief is achieved after completion of the bending operation. To improve the measurement accuracy, therefore, the clamping is advantageously achieved slightly before measuring, as in 7 shown. So that the workpiece does not tip, one is springy from the upper beam 3 extendable pressure pin against the workpiece 15 intended.

In weiteren Realisierungen der zur Durchführung des Verfahrens vorgesehenen erfindungsgemäßen Vorrichtung können statt der beiden elektromechanischen Taster mit präzisen Schaltkontakten Abstandssensoren verwendet werden. Diese können als Kontakttaster mit Wegsensoren oder als berührungslose Sensoren ausgeführt sein. In diesem Fall braucht das Steuerungsprogramm nicht während der Bewegung die Position der Biegewange 4 und den Schaltzustand der Taststifte zu überwachen, sondern nach dem Freifahren der Biegewange 4 nur einmal den Abstand der beiden Sensoren zur Werkstückoberfläche zu messen.In further implementations of the device according to the invention provided for carrying out the method, distance sensors can be used instead of the two electromechanical buttons with precise switching contacts. These can be designed as contact probes with displacement sensors or as non-contact sensors. In this case, the control program does not need the position of the bending beam during movement 4 and to monitor the switching state of the Taststifte, but after retracting the bending beam 4 only once to measure the distance between the two sensors to the workpiece surface.

Claims

Swivel bending machine with a bending cheek ( 4 ) in which to determine measuring points ( 7a . 7b ) at least two sensors for measuring the distance between the latter and the surface of the workpiece are incorporated, wherein the folding machine is arranged for performing a method for measuring and / or correcting the workpiece shape of sheets or the like. After forming by bending, wherein a first portion of the workpiece clamped tightly, a second portion is bent about a bending edge, and a straight bend adjacent portion of the second portion after the bending operation with respect to his Position is measured to the first section, and wherein in the region of the straight portion of the second portion of the workpiece at least two measuring points ( 7a . 7b ) are determined at different distances from the bending edge, by their connecting line ( 8th ) the actual bending angle ( 9 ).

A folding machine according to claim 1, further arranged for carrying out a method in which the difference between the measured actual bending angle ( 9 ) and a predetermined bending angle of the calculation of the deformation path for a subsequent final or iterative bending operation is based.

A folding machine according to claim 2, which is further adapted to carry out a method in which, based on the determined connecting line ( 8th ) the actually achieved bending radius ( 10 ) is calculated, and the difference is based on a predetermined bending radius in the determination of a corrected workpiece position and / or cutting length of the workpiece for a subsequent bending process.

Folding bending machine according to claim 1, characterized in that as sensors electromechanical buttons ( 6a . 6b ) are provided, which cooperate with electrical switch contacts such that from their position at the switching time relative to the bending cheek ( 4 ) the respective measuring point is fixed.

A folding machine according to claim 4, characterized in that non-contact distance sensors are provided for distance measurement, which switch upon reaching a certain distance, so that according to the position of the bending cheek ( 4 ) at the switching time of the respective measuring point ( 7a . 7b ).