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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Biegemaschine, wie z. B. eine Abkantpresse,
eine Biegepresse oder eine Schwenkbiegemaschine, zum Biegen von
Werkstücken, insbesondere Blechen, mit einem auf einer
Basis angeordneten Werkzeug aus einem oberen Werkzeugteil und einem
unteren Werkzeugteil, und mit mindestens einem, in seitlichem Abstand zum
Werkzeug angeordneten, optischen, vorzugsweise lasergestützten,
Biegewinkel-Messgerät, dessen seitlicher Abstand vom Werkzeug
veränderbar ist und das von einem Tragarm gehalten wird,
der das Biegewinkel-Messgerät mit der Basis verbindet.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf eine Messvorrichtung zur Bestimmung
des Biegewinkels eines Werkstückes im Werkzeug einer Biegemaschine.
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Es
handelt sich dabei insbesondere um ein optisches Winkelmesssystem
für Blechbiegemaschinen, das auf einer Montagehalterung
vor den Abkantwerkzeugen der Blechbiegemaschine montiert ist. Eine
derartige Biegemaschine ist in der
WO 2009/068416 A offenbart,
die auch den nächstliegenden Stand der Technik darstellt.
Weitere von der Erfindung weiter abliegende Druckschriften werden
im folgenden erörtert.
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Die
EP 1 702 727 B1 mit
dem Titel: ”Fertigungseinrichtung mit einer Biegepresse,
eine Handhabungsvorrichtung und eine Kalibrierungseinrichtung” beschreibt
das Zusammenwirken von Handhabungseinrichtungen und Erfassungsmittel
zur genauen Positionierung und Überwachung von Platinen
in Biegepressen.
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Eine
Greifeinrichtung ist auf einer Schwenkarmanordnung zum Ergreifen
und Bewegen von Platinen befestigt. An der gegenüberliegenden
Seite der Greifeinrichtung ist eine Erfassungseinrichtung für
die Identifizierung und Lageerkennung der auf einer Ablage bzw.
in einer Zuführeinrichtung bereitgehaltenen Platinen befestigt.
Mit der Erfassungseinrichtung kann auch eine Kalibrierung eines
Abstandes zwischen der Erfassungseinrichtung und der Biegepresse
vorgenommen werden. Eine Messung des Biegewinkels der Platine ist
nicht vorgesehen und aufgrund der Art des Sensors und mit der geometrischen
Anordnung auch nicht möglich.
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Eine
weitere bzw. alternative optisch-elektronische Messvorrichtung (9)
zur Ermittlung der Positionsdaten der Platine umfasst Bilderfassungsmittel
wie eine CCD Kamera, und ist auf einer zwei Koordinaten-Linearschlittenanordnung
verfahrbar angeordnet, wobei auch die Möglichkeit einer
Anwendung eines Mehrachs-Manipulators erwähnt wird. Die
Messvorrichtung kann über den Schlitten nahe dem Pressenraum
in Position gebracht werden.
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In
anderem Zusammenhang ist dieser Druckschrift zu entnehmen, dass
mit einem Verfahren auch die Kontrolle des Biegewinkels vorhergehender
Biegeoperationen durchgeführt werden kann. Wie dies konkret
erfolgt und ob eine Messung auch bei der Verwendung von Biegewerkzeugen
unterschiedlicher Größe noch möglich
ist, darüber enthält diese Druckschrift keine
Lehre.
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Die
US 5 285 668 A offenbart
eine Messvorrichtung zur Bestimmung des Biegewinkels eines Werkstückes.
Die Messvorrichtung basiert auf berührungsloser Messung,
zum Beispiel mittels eddy currents oder mittels optischem Sensor.
Die Messvorrichtung kann unabhängig vom Werkzeug bewegt werden
und zwar lateral, vor und zurück sowie rotierbar um eine
zur Biegelinie parallele Achse. Bei der Messung des Winkels wird
die Messvorrichtung ziemlich nahe an das Werkstück herangefahren
und der Sensor in einem bestimmten Winkel zum Werkstück
eingestellt. Beim optischen Sensor wird in einem bestimmten seitlichen
Abstand zum Werkstück eine Messung durchgeführt,
anschließend wird der Sensor nach seitlich zurückgefahren
und es wird in einem Abstand eine zweite Messung durchgeführt. Aus
diesen beiden Messwerten kann dann der Winkel bestimmt werden.
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Diese
Druckschrift enthält keine Lehre, wie der Sensorblock vor
und zurück gefahren wird. Auch der Messermechanismus ist äußerst
kompliziert, da für die Bestimmung eines einzigen Winkels
zwei Messungen in verschiedenen Abständen durchgeführt
werden müssen. Dies ist nicht nur zeit- und kostenintensiv,
sondern birgt auch viele Fehlerquellen in sich.
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EP 1 102 032 B1 offenbart
eine Winkelmessvorrichtung für Abkantpressen mit einem Sensor,
der einen rotierbaren Scanner umfasst. Das Messinstrument, das den
Scanner beherbergt ist stationär am Werkzeug montiert.
Die Winkelmessung erfolgt in der Art, dass in einer Ebene die Abstände
zwischen Scanner und dem zu verformenden Werkstück bzw. dem
angrenzenden Teil des Werkzeugs unter verschiedenen Winkeln gemessen
werden. Zu diesem Zweck ist der Scanner um eine Achse rotierbar.
Die Messung einer Vielzahl von Abständen erfolgt von beiden
Seiten des Werkzeugs und kann nach optischem oder sonarem Prinzip
erfolgen. Die Messeinrichtung kann nicht vom Werkzeug weg bewegt
werden. Ihr Abstand zum Werkzeug ist somit konstant.
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DE 19 930 745 A1 offenbart
eine Winkelmessvorrichtung für Abkantpressen, die mittels
eines Bildlesers erfolgt, der einen Laser als Simulator und eine
CCD Kamera besitzt. Es sind jeweils zwei Bildleser am vorderen und
hinteren Teil des Gestells befestigt, wobei das Gesenk
4 zwischen
ihnen liegt. Bei diesem Verfahren zur Biegewinkelbestimmung wird in
einem ersten Schritt ein Aufnahmebild des Werkstückes gemacht.
Dabei wird ein Bild durch lineare Lichtprojektion auf der Oberfläche
eines Werkstückes erzeugt und ein Aufnahmebild des durch
lineare Lichtprojektion erzeugten Bildes aufgenommen. In einem zweiten
Schritt wird während des Biegevorgangs nach einem bestimmten
Zeitintervall ein zweites Bild aufgenommen. Anschließend
werden die beiden Bilder verglichen und der (relative) Winkel daraus
berechnet.
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Die
DE 69 712 775 T2 offenbart
ein Verfahren zur Bestimmung des Winkels eines Werkstückes in
einer Abkantpresse. Eine Messeinheit besteht aus einer Lichtquelle,
die ein lineares Lichtbild auf die Außenfläche
des Werkstückes projiziert und eine CCD Kamera zum Empfangen
dieses linear projizierten Lichtbildes. Das derart empfangene Bild
wird in einer Biegewinkelberechnungseinheit verarbeitet. Eine Messeinheit
ist parallel zum Werkzeug entlang lateraler Führungen verschiebbar.
Eine Vorrichtung zur Änderung des seitlichen Abstandes
zwischen Werkzeug und Messvorrichtung ist nicht vorgesehen.
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Die
NL 1 002 314 C2 offenbart
eine Winkelmessvorrichtung für Abkantpressen mit einem
Detektor, der rotierbar ausgebildet ist und Lichtquellen umfasst,
die die Werkstückfläche beleuchten. Durch eine
Winkelrotation des Detektors kann ein maximaler Messwert einer bestimmten
Winkelposition zugeordnet und daraus der Winkel bestimmt werden.
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Die
DE 19 781 731 T5 offenbart
eine Messeinrichtung zur Bestimmung eines Biegewinkels eines Werkstückes.
Der Sensor ist optischer Natur und besteht aus Lichtquellen und
einem Detektor, wobei sich die Lichtintensität, die in
den Detektor fällt, in Abhängigkeit eines Drehwinkels
der Messeinrichtung ändert. In einer Ausführungsform
ist die Messeinrichtung entlang eines Führungsabschnittes
parallel zur Biegelinie des Werkstückes verfahrbar. Vertikal
aufrecht stehende Führungsstangen ermöglichen
eine vertikale Einstellung der Messeinrichtung. Wie bereits erwähnt
ist die Messeinrichtung um eine zur Biegelinie parallel verlaufende
Achse rotierbar. Eine seitliche Abstandsänderung zwischen
Werkzeug und Messeinrichtung ist nicht vorgesehen.
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Weitere
Messvorrichtungen sind in der
DE 69 515 116 T2 und der
JP 10 305 319 A offenbart.
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Das
aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der
WO 2009/068416 A bekannte
Winkelmesssystem besteht aus einem Laserstrahl, der auf das abgebogene
Blech projiziert wird, um dort eine Strichmarkierung zu erzeugen.
Diese Markierung wird dann von einer Kamera, die neben dem Laser sitzt,
aufgenommen, und der sichtbare Winkel, den die Laserlinie zum Koordinatensystem
hat, wird registriert. Aus dem sichtbaren Winkel kann auf die tatsächliche
Biegung des Blechstücks rückgeschlossen werden.
Dadurch kann fotoelektronisch die tatsächliche Biegung
des Blechs in der Biegemaschine automatisch überwacht und
elektronisch angezeigt werden. Die Messvorrichtung kann dabei auch
entlang den Biegewerkzeugen, also parallel zur Längserstreckung
der Werkzeuge, seitlich verschoben werden, um an verschiedenen Stellen
die Biegung des Werkstückes überwachen zu können.
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Die
Probleme einer derartigen Anordnung zeigen sich insbesondere dann,
wenn das Biegewerkzeug ausgetauscht wird und durch ein Werkzeug
anderer Dimension ersetzt wird. Wenn nämlich das Werkstück,
z. B. ein Blech, weiter oben gebogen wird – dies ist der
Fall, wenn ein größeres bzw. höheres
Biegewerkzeug verwendet wird – als beim vorangegangenen
Biegeschritt, dann erreicht der Messlaserstrahl des Lasers nicht
mehr das gebogene Blech, sondern nur mehr das Werkzeug. Es kann
also die Biegung des Blechs nicht mehr wie bisher gemessen werden.
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Um
dieses Problem in den Griff zu bekommen gibt es im Stand der Technik
zwei Lösungsansätze. Durch stufenloses Verkippen
des Messgerätes um eine horizontale Achse wird durch Vergrößerung des
Laserstrahlwinkels und des Winkels der Kamera das gebogene (nun
weiter oben befindliche) Blech wieder erreicht. Diese Lösung
ist jedoch insofern nachteilig, als nach dem Verschwenken des Sensors eine
neue Eichung durchgeführt werden muss, um aus dem Abbild
des Winkels des Laserstrichs auch einen Rückschluss auf
die Biegung des Blechs machen zu können.
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Eine
andere Lösung aus dem Stand der Technik sieht vor, eine
stufenlose seitliche Verschiebung des Lasers und der Kamera vorzunehmen.
Dabei wird das Messgerät auf einer senkrecht vom Werkzeug
abragenden Schiene vom Werkzeug weg bewegt. Dadurch wird genauso
wie beim nach oben schwenken irgendwann eine Stellung erreicht,
bei dem der Laserstrahl und der Sehstrahl der Kamera wieder auf
das Blech treffen und so die Messung wieder vorgenommen werden kann.
Bei dieser Lösung ändert das ”Messdreieck”,
gebildet aus der Horizontalen, der Pressrichtung und dem Laserstrahl
nur seine Größe, nicht jedoch seine Form, da die
Eckwinkel auch während der Verschiebung des Messgerätes gleich
bleiben.
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Bei
dieser Lösung ergibt sich ein ähnliches Problem.
Damit keine neue Eichung in jeder angefahrenen Position erforderlich
ist, muss hier der Abstand zwischen Messgerät und Blech
konstant gehalten werden, um aus den von der Kamera aufgenommenen
Winkeln des Laserstrichs Rückschlüsse auf die tatsächliche
Biegung des Blechs machen zu können. Außerdem
benötigt diese Methode eine seitlich abragende Schiene
von bestimmter Länge, die ständig Raum fordert
und auch die Bedienpersonen behindert. Zusätzlich sind
elektrische Antriebe erforderlich, die die Verschiebung des Messgeräts
vornehmen.
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Die
Erfindung setzt sich zum Ziel, diese Nachteile zu beseitigen und
eine Biegemaschine bereitzustellen, die auch bei verschiedenen Werkzeuggrößen
eine zuverlässige Biegewinkelbestimmung ermöglicht.
Außerdem soll der zeitintensive und fehleranfällige
Zwischenschritt, in dem der Abstand zwischen Messgerät
und Blech konstant gehalten wird, wegfallen. Der Platzbedarf des
Messgerätes soll so gering wie möglich sein. Dadurch
sollen zeitintensive Vorgänge minimiert, die Kosten gesenkt
und die Bedienung einer Biegemaschine wesentlich erleichtert werden.
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Diese
Ziele werden mit einer Biegemaschine der eingangs genannten Art
dadurch erreicht, dass die seitliche Abstandsänderung zwischen
Biegewinkel-Messgerät und Werkzeug durch eine Bewegung des
Tragarms in Bezug auf das Werkzeug bewirkt wird.
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Diese
Ziele werden auch erreicht mit einer Messvorrichtung zur Bestimmung
des Biegewinkels eines Werkstückes im Werkzeug einer Biegemaschine,
mit einer Montagestelle zur Befestigung an einer Biegemaschine und
einem optischen, vorzugsweise lasergestützten, Biegewinkel-Messgerät,
das relativ zur Montagestelle bewegbar ist und von einem Tragarm
gehalten wird, der das Biegewinkel-Messgerät mit der Montagestelle
verbindet, wobei die Bewegung des Biegewinkel-Messgeräts
in Bezug auf die Montagestelle durch eine Bewegung des Tragarms
in Bezug auf die Montagestelle bewirkt wird.
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Aufgrund
der Maßnahme, dass zur Abstandsänderung der Tragarm
selbst bewegt wird, bleibt der Platzbedarf auf das Minimum beschränkt. Auf
abragende, für das Bedienpersonal nicht ungefährliche
Schienen kann verzichtet werden, ohne die Zuverlässigkeit
der Messung zu beeinträchtigen. Die Handhabung der Biegemaschine
wird dadurch wesentlich erleichtert. Das seitliche Wegbewegen des Messgerätes
und des Tragarms kann auch per Hand erfolgen, sodass auf Elektromotoren
zur Verschiebung des Messgerätes verzichtet werden kann.
Auch die Schwenkbarkeit des Messgerätes um eine horizontale
Achse ist nicht mehr notwendig. Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht
darin, dass durch die Möglichkeit des Wegbewegens des Messgerätes
das Werkzeug wie auch das Messgerät selbst leichter ausgetauscht
werden können.
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Durch
die Eigenschaften des Tragarms, der nunmehr in Bezug auf das Werkzeug
bzw. die Basis beweglich ausgebildet ist, können auf einfache
Weise bevorzugte Positionen definiert werden. In diesen Positionen
wird das Messgerätes einmal geeicht. Ab dann ist eine weitere
Eichung nach jedem Werkzeugwechsel nicht mehr erforderlich, weil
die entsprechenden Eichdaten der definierten Postion immer zugeordnet
bleiben.
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Durch
die Erfindung ergeben sich weniger reparaturanfällige Teile,
weniger Elektronik, weniger Steuerung und der Wegfall von Eichproblemen.
Die Verwendung einschwenkbarer oder einfahrbarer Teile minimiert
den Platzbedarf.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist der Tragarm ein Schwenkarm,
der mit der Basis über ein Drehgelenk und mit dem Biegewinkel-Messgerät über
ein Drehgelenk verbunden ist, wobei die Schwenkachsen der Drehgelenke
im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Durch Verschwenken
dieser Anordnung ändert sich der seitliche Abstand des
Biegewinkel-Messgeräts vom Werkzeug.
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In
weiteren Ausführungsformen verfügt der Schwenkarm über
wenigstens zwei verrastbare Gelenke verfügt, über
die der Schwenkarm aus einer ersten Position in eine fix vorgegebene
zweite Position gebracht werden kann, wobei das Biegewinkel-Messgerät
in beiden Stellungen in je einer genau definierten Position, in
der die Messung jeweils geeicht ist, zu liegen kommt, so dass ohne
weitere Eichung gemessen werden kann.
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Die
Verstellung kann von der Bedienperson problemlos je nach verwendeten
Werkzeugen vorgenommen werden. Die Maschinensteuerung kann dabei
so ausgebildet sein, dass sie je nach eingesetztem Werkzeug der
Bedienperson meldet, in welche Stellung das Biegewinkel-Messgerät
gebracht werden soll. Ein Endschalter kann vorgesehen sein, um die
Lage des Biegewinkel-Messgeräts oder die Schwenkstellung
des Schwenkarms festzustellen, um wiederum der Maschinensteuerung
mitzuteilen, welche Stellung angefahren wurde.
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In
einer alternativen Ausführungsform ist der Tragarm in vom
Werkzeug aus gesehen seitlicher Richtung teleskopierbar ausgebildet.
Mit einem Teleskopsystem, das vorzugsweise in definierten Stellungen
verrastbar ist, können ähnliche Vorteile wie mit dem
zuvor beschriebenen Schwenkarm erreicht werden. Der teleskopierbare
Tragarm kann aus zwei oder mehreren ineinander verschieblichen Rohren oder
gegeneinander verschiebbaren Schienen bzw. Führungen aufgebaut
sein. Diese können mit Verrastungen, z. B. Kugelschnapper
bzw. Kulegrasten od. dgl. versehen sein, um definierte und vorgeeichte
Positionen zuverlässig anfahren zu können. So
lässt sich lediglich durch gerades Herausziehen und Hineinschieben
des teleskopierbaren Tragarms samt Messgerät die gewünschte
Positionen anfahren. Dies kann auch ganz einfach per Hand erfolgen.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert. Dabei zeigt
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1 eine
erfindungsgemäße Biegemaschine im Querschnitt,
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2 die
Biegemaschine aus 1 in seitlicher Ansicht,
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3 den
erfindungsgemäßen Tragarmmechanismus,
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4 den
Tragarmmechanismus aus 3 im Schnitt,
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5 den
Tragarmmechanismus samt Biegewinkel-Messgerät in eingefahrener
Stellung,
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6 den
Tragarmmechanismus samt Biegewinkel-Messgerät in ausgefahrener
Stellung,
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7 den
Tragarmmechanismus samt Biegewinkel-Messgerät von vorne,
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8 eine
Ausführungsform mit einer Parallelführung,
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9 eine
Ausführungsform mit einem Scherenmechanismus,
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10 die
Ausführungsform aus 9 in Seitenansicht,
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11 eine
Ausführungsform mit einem teleskopierbaren Tragarm
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12 eine
Ausführungsform mit einer Exzenter-Einstellung, und
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13 die
Ausführungsform aus 12 in Seitenansicht.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Biegemaschine 1 mit
einem Werkzeug 4, das auf einer Basis 5, z. B.
einem Tisch, einer Konsole, einem Sockel, einer Aufhängung,
od. dgl., angeordnet ist. Das Werkzeug 4 besteht aus einem
unteren Werkzeugteil 3 und einem oberen Werkzeugteil 2,
die in der Pressrichtung P aufeinander zu bewegt werden können und
dabei das dazwischenliegende Werkstück 14, z. B.
ein Blech, verformen. Der untere Werkzeugteil 3 wird üblicherweise
als Matrize und der obere Werkzeugteil 2 als Stempel bezeichnet.
Das Werkzeug 4 selbst ist austauschbar, größere
oder kleinere Werkzeuge können je nach Bedarf abwechselnd
auf der Basis 5 montiert werden.
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Zur
Bestimmung des Biegewinkels des Werkstückes 14 ist
mindestens ein Biegewinkel-Messgerät 7 vorgesehen,
das sich in seitlichem Abstand vom Werkzeug 4 befindet
und an der Biegemaschine 1 montiert ist. Im Ausführungsbeispiel
von 1 ist auf beiden Seiten des Werkzeuges 4 ein Biegewinkel-Messgerät 7 vorgesehen.
Das seitlich unterhalb des oberen Werkzeugteils 2 angeordnete Biegewinkel-Messgerät 7 arbeitet
nach optischem Prinzip, indem eine Markierung 16, vorzugsweise eine
Strichmarkierung (Laserstrich 13 in 2) auf einen
Schenkel des gebogenen Bleches projiziert wird. Dies erfolgt in
diesem Ausführungsbeispiel mittels eines Lasers 11.
Ebenso wie der Laser 11 ist auch eine Kamera 12,
wie z. B. eine CCD-Kamera, im Biegewinkel-Messgerät 7 angeordnet.
Die Kamera 12 nimmt die projizierte Markierung 16 auf
und mit einer entsprechenden Bilderkennungssoftware kann aus der
Orientierung oder der Form der Markierung der aktuelle Biegewinkel
des Bleches bestimmt werden. Bei einer Strichmarkierung wird deren
Neigung zum internen Koordinatensystem des Biegewinkel-Messgeräts 7,
das in festem und bekanntem Bezug zur äußeren
Geometrie der Anordnung steht, herangezogen.
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Das
Biegewinkel-Messgerät 7 wird von einem Tragarm 6 seitlich
des Werkzeuges 4 bzw. der Basis 5 gehalten. Der
Tragarm 6 verbindet die Basis 5 mit dem Biegewinkel-Messgerät 7 und
ist in Bezug zur Basis 5 beweglich, sodass das Biegewinkel-Messgerät 7 seitlich
vom Werkzeug 4 wegbewegt werden kann (in 1 mit
den Pfeilen M angedeutet). Die seitliche Abstandsänderung
ist erforderlich, um bei der Verwendung von höheren Werkzeugen (und
somit erhöhter Position des Werkstückes 14) dieselbe
Messgeometrie zu erhalten.
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2 zeigt
die Biegemaschine 1 aus 1 in Längserstreckung
des Werkzeuges 4. Vorzugsweise ist das Biegelwinkel-Messgerät 7 entlang
der Längserstreckung des Werzeuges 4, also parallel
zur im Werkstück 14 entstehenden Biegelinie verfahrbar angeordnet,
z. B. in einer Schiene oder Linearführung 17.
Die Richtung der Biegelinie bzw. der Längserstreckung des
Werkzeuges 4 ist mit dem Pfeil B angedeutet.
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Die 3 und 4 zeigen
nun im Detail die Ausbildung des Tragarms 6 in Form eines
Schwenkarmes. Dieser ist über ein Drehgelenk 8 mit
der Basis 5 und über ein weiteres Drehgelenk 9 mit
dem Biegelwinkel-Messgerät 7 verbunden. Die Schwenkachsen
der Drehgelenke 8, 9 sind zueinander parallel und
vertikal ausgerichtet und stehen auch im wesentlichen normal zur
Pressrichtung P. Die Gelenke 8, 9 sind verrastbar,
sodass vordefinierte Positionen zuverlässig und exakt angefahren
und fixiert werden können. Das sind jene Positionen, für
die eine einmalige Eichung durchgeführt wurde, d. h. wenn
eine bestimmte Position eingenommen ist, müssen der jeweiligen
Messung nur noch die dazugehörigen Eichdaten zugeordnet
werden. Eine erneute Eichung ist jedoch nicht notwendig. Als Arretierung
dient ein Einrastmechanismus, der auf einem Teil eine Vertiefung in
Form einer Rille und auf dem anderen, relativ dazu beweglichen Teil
ein federbelasteter Kugelschnapper aufweist. Selbstverständlich
sind auch Arretierungen anderer Art einsetzbar. Inbesondere müssen
diese nicht unmittelbar an den Gelenken 8, 9 angreifen, sondern
könnten auch auf das Biegelwinkel-Messgerät 7 selbst
wirken.
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Der
Einrastmechanismus am Drehgelenk 8, das die Basis 5 mit
dem Schwenkarm verbindet, definiert den seitlichen Abstand vom Werkzeug 4.
Der Einrastmechanismus am Drehgelenk 9, das den Schwenkarm
mit dem Biegelwinkel-Messgerät 7 verbindet, sorgt
dafür, dass die Laserquelle 11 und die Kamera 12 auf
das Blech gerichtet bleiben, also dass die Messstrahlen normal zur
Biegelinie B des Werkstückes 14 stehen.
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Die 5, 6 und 7 zeigen
die einzelnen Stellungen des Schwenkarmes samt Biegelwinkel-Messgerät 7.
In diesen Fig. ist aus Gründen der Übersichtlichkeit
als räumlicher Bezugspunkt nur mehr die Montagestelle 15 zur
Befestigung an die Biegemaschine 1 dargestellt. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel sind zwei diskrete vordefinierte Positionen
vorgesehen: in der eingeschwenkten Stellung in 5 ist
der Schwenkarm im wesentlichen parallel zum Werkzeug 4;
in der ausgeschwenkten Stellung in 6 ist der
Schwenkarm im wesentlichen normal zur Längserstreckung
des Werkzeugs 4. Es ist jedoch durchaus möglich,
mehr als zwei bevorzugte Positionen, die darüber hinaus
auch noch verrastbar sein können, vorzusehen.
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7 zeigt
die Messvorrichtung von vorne und das Drehgelenk 9 im Detail,
wobei anzumerken ist, dass das Drehgelenk 8 ganz ähnlich
aufgebaut sein kann. Um einen Bolzen ist das Drehgelenk über zwei
Axial-Rillenkugellager 20 drehbar gelagert. Eine Tellerfeder 18 sorgt
für eine Vorspannung. Mit 19 sind die federbelasteten
Druckstücke bezeichnet, die in den vordefinierten Positionen
in die dafür vorgesehenen Vertiefungen 10 (3 und 4)
einrasten. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt
es sich um einen Kugelschnappmechanismus.
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Die
Auswertung erfolgt über eine Winkelmesssoftware (z. B.
LaserCheck von der Fa. DataM). Die Maschinensoftware (z. B. MMC)
stellt die Messanforderung und übergibt die notwendigen
Parameter an die Winkelmesssoftware. Letztere gibt den gemessenen
Winkel zurück, wobei die Interpretation des erhaltenen
Winkels und der nötigen Korrekturen wiederum in der Maschinensoftware
erfolgen.
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Für
jede Matrizenbreite, also für jedes verwendete Werkzeug,
wird eine eigene Kalibrierkurve benötigt, also die Zuordnung
der Winkel des erfassten Laserstrichs zum Ist-Winkel im Blech. Die
Kalibrierung erfolgt über ein externes Kalibriergerät.
Die Kalibrierdaten werden von der Winkelmesssoftware gespeichert
und verwaltet. Die Aktivierung der jeweiligen Kalibrierkurve erfolgt
durch Übergabe der verwendeten Matrize bzw. des Werkzeugs
aus der Maschinensoftware heraus an die Winkelmesssoftware. Die
Anpassung der AOIs (area of interest) erfolgt auf demselben Weg.
Außerdem werden zusätzliche Korrekturen übergeben,
um mechanische Fehler auszugleichen (z. B. nach Dejustierung).
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Auch
die Bestimmung der Rückfederung des zu bearbeitenden Bleches
kann mit der erfindungsgemäßen Messtechnik zuverlässiger
und genauer erfolgen. Grundsätzlich sind drei Methoden
möglich: Durchführen einer Messung, Zuhilfenahme
einer Datenbank oder über manuelle Eingabe.
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Die
Messung erfolgt durch Annähern und – falls nötig – wiederkehrendes
Messen des Biegewinkels während des Erreichens des Zielwinkels
unter Last (Das Blech ist festgeklemmt). Anschließend wird das
Blech um 100% entlastet. Das Blech liegt locker in der Matrize,
und der Winkel wird im entspannten Zustand gemessen. Die Differenz
ergibt dann die Rückfederung und das Blech wird um die
Differenz nachgebogen. Da hier nicht der Abstand zwischen Blech-
und Winkelmessvorrichtung gemessen wird bzw. ausschlaggebend ist,
kann auch dieser Vorgang mit der erfindungsgemäßen
Technik zuverlässig durchgeführt werden.
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Der
Vorteil besteht darin, dass bei einer Referenzmessung die Entlastung
des Bleches nur um einen Prozentsatz erfolgt. Das Blech bleibt also
bis zu einem gewissen Grad eingeklemmt. Dies ist vor allem bei unsymmetrischen
Werkstücken günstig, da diese bei einer vollständigen
Entlastung verkippen können.
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Eine
weitere Möglichkeit zur Bestimmung der Rückfederung
basiert auf Datenbanken. Zunächst wird mit der Biegemaschine
der programmierte Zielwinkel verwirklicht. Anschließend
wird der in der Datenbank hinterlegte Rückfederungswinkel
ausgelesen und das Blech entsprechend nachgebogen.
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Bei
der manuellen Eingabe hat der Benutzer die Möglichkeit,
die Rückfederung per Hand einzugeben. Das Blech wird entsprechend
nachgebogen, was durch das Entlasten wieder kompensiert wird.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kommt in bzw. vor
der Kamera ein spezielles Objektiv zum Einsatz, das den notwendigen
Bereich entsprechend dem Arbeitsabstand scharf abbildet. Hier ergeben
sich von Werkzeug zu Werkzeug verschieden große Abbildungen.
Dem kann dadurch begegnet werden, dass variable AOIs (area of interest) zur
Anwendung kommen. Die Software adaptiert den Bildbereich auf den
interessanten Bereich des Laserlinienabbildes auf dem Blech. Die
Notwendigkeit dieser Maßnahme ist gegeben durch die Verschiebung der
Laserlinie auf dem Blech durch unterschiedlich breite untere Werkzeugteile
(Matrizen). Diese Adaptierung kann halbautomatisch erfolgen, indem
ein Sensor, z. B. ein Endschalter, die Stellposition des Biegewinkel-Messgeräts
feststellt und an die Steuerung übergibt, die wiederum
die passende AOI heranzieht. Die Adaptierung des AOIs kann allerdings auch
durch Übergabe des Parameters für die Matrizengröße
aus der MMC (Maschinensoftware) heraus erfolgen.
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Die
Erfindung ist auch zugänglich für den Ausgleich
mechanischer Fehler, wobei durch die Steifheit des Systems nur geringe
Winkel- bzw. Distanzabweichungen zu erwarten sind. Es können
aber auch die mechanischen Ungenauigkeiten (1/100 mm) über
der LZ-Achse (Länge der Biegemaschine), also Variationen
bzw. Abweichungen während der Längsverschiebung
des Biegewinkel-Messgerätes, über eine Korrekturkurve
kompensiert werden. Die hinterlegte Korrektur wird in Abhängigkeit
der Ist-Position der Winkelmesseinheit ausgelesen und verrechnet.
Die Schrittweite der Korrekturtabelle ist frei wählbar.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt. Der Schwenkmechanismus könnte auch
aus mehreren, gegeneinander jeweils um parallele Schwenkachsen verschwenkbaren
Armen bestehen, wodurch die Reichweite vergrößert
werden kann. Anstelle eines Schwenkarmes als Tragarm 6 könnte
ein Teleskoptragarm zum Einsatz kommen. Ebenso wie der Schwenkmechanismus
wäre der Teleskoptragarm sehr platzsparend, da im eingefahrenen
Zustand keinerlei unnötigen Teile von der Biegemaschine
abragen. Der teleskopierbare Tragarm würde dabei beim Einfahren
in sich verschwinden.
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Die 8 bis 13 zeigen
weitere Varianten der Erfindung.
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8 zeigt
einen Tragarmmechanismus, der aus zwei, zueinander parallelen Schwenkarmen
besteht, die mit den Drehgelenken 8 mit der Basis 5 bzw.
Montagestelle 15 und den Drehgelenken 9 mit dem
Biegewinkel-Messgerät 7 ein Gelenkparallelogramm
bilden Eine derartige Verwendung zweier Schwenkarme erhöht
die Stabilität und verhindert langfristig ein Ausleiern
der Drehgelenke.
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9 und 10 zeigen
in perspektivischer und in seitlicher Ansicht eine weitere Variante,
bei der der Tragarm 6 als Scherenmechanismus 21 ausgebildet
ist. Dabei ist die Achse des Drehgelenks zwischen den beiden Scherenschenkel
und sind die Achsen der Drehgelenke, die die Scherenschenkel mit
der Basis/Montagestelle bzw. dem Biegewinkel-Messgerät
verbinden, horizontal orientiert. Jeweils ein Ende der Scherenschenkel
weist zur vertikalen Verschiebbarkeit einen Bolzen 23 auf
der in einer vertikalen Nut 22 verschiebbar ist. Es ist
selbstverständlich denkbar, die Scherenachsen auch mit beliebiger
Neigung in anderen Ebenen zu orientieren.
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11 zeigt
eine Variante, bei der der Tragarm 6 teleskopierbar ist
zu diesem Zweck aus aus mehreren gegeneinander verschiebbaren Tragarmsegmenten 24 besteht.
Der Ausgestaltung der Teleskopsegmente sind keine Grenzen gesetzt.
So können diese auch als runde oder eckige Rohrsegmente ausgebildet
sein. Anschläge und Verrastmechanismen können
jeweils am Ende der Tragarmsegmente 24 vorgesehen sein,
um das Biegewinkel-Messgerät in exakt definierten Positionen
zu fixieren.
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12 und 13 zeigen
in perspektivischer und seitlicher Ansicht eine weitere Variante,
bei der verschiebbare Tragarm 6 durch einen Exzenter 26 seitlich
vom Werkzeug 4 weggedrückt wird. Wie aus 13 ersichtlich
kann der Exzenter 26 mittels eines unterhalb des Tragarmmechanismus
hervorragenden Einstellrades 25 betätigt werden.
Eine (nicht dargestellte) Feder sorgt dafür, dass der Tragarm 6 samt
Biegewinkel-Messgerät 7 bei einer Verstellung des
Exzenters 26 wieder in seine Ausgangsposition zurückgelangt.
Durch diese Variante können zwei vordefinierte Stellungen
besonders exakt eingenommen und auf besonders elegante Weise angefahren werden.
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- 1
- Biegemaschine
- 2
- oberer
Werkzeugteil
- 3
- unterer
Werkzeugteil
- 4
- Werkzeug
- 5
- Basis
- 6
- Tragarm
- 7
- Biegewinkel-Messgerät
- 8
- Drehgelenk
- 9
- Drehgelenk
- 10
- Vertiefung
- 11
- Laser
- 12
- Kamera
- 13
- Laserstrich
- 14
- Werkstück
- 15
- Montagestelle
- 16
- projizierte
Markierung
- 17
- Linearführung
- 18
- Tellerfeder
- 19
- Druckstück
- 20
- Axial-Rillenkugellager
- 21
- Scherenmechanismus
- 22
- Nut
- 23
- beweglicher
Bolzen
- 24
- Tragarmsegmente
- 25
- Einstellrad
- 26
- Exzenter
- B
- Richtung
der Biegelinie, Richtung der Werkzeug-Längserstreckung
- M
- Bewegungsrichtung
des Biegewinkel-Messgeräts
- P
- Pressrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2009/068416
A [0003, 0016]
- - EP 1702727 B1 [0004]
- - US 5285668 A [0008]
- - EP 1102032 B1 [0010]
- - DE 19930745 A1 [0011]
- - DE 69712775 T2 [0012]
- - NL 1002314 C2 [0013]
- - DE 19781731 T5 [0014]
- - DE 69515116 T2 [0015]
- - JP 10305319 A [0015]