DE3943347A1

DE3943347A1 - Blechbiegemaschine

Info

Publication number: DE3943347A1
Application number: DE3943347A
Authority: DE
Inventors: Alberto Aimone Catti; Franco Sartorio; Stefano Vergano
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1990-07-05
Also published as: ATA297189A; AT401896B; GB2262464B; SE506454C2; SE8904385D0; GB2226516B; US5092151A; GB2226516A; SE8904385L; GB9224237D0; KR900009167A; FR2641211A1; GB2262464A; FR2641211B1; GB8929237D0; CH680912A5; KR960011668B1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Blechbiegemaschine, wie eine Metallblechbiegemaschine.

Das Kaltbiegen von Metallblechen erfolgt heutzutage mit Biege pressen, von denen ein Beispiel schematisch in einer perspekti vischen Ansicht in Fig. 1 gezeigt ist.

Diese Pressen weisen einen Rahmen 10 auf, der von einem oder mehreren, starken, C-förmigen Teilen gebildet wird. Der Rahmen 10 trägt zwei starke, parallele Stahlträger 12 und 14, die im allgemeinen in einer vertikalen Ebene angeordnet sind. Einer der Träger, beispielsweise der obere Träger 14, ist derart beweglich, daß er in Richtung auf den anderen Träger 12 zu und von diesem weg bewegbar ist, und zugleich im wesentlichen konstant zu diesem bleibt. Der Doppelpfeil Z bezeichnet die Bewegungsrichtung des oberen Trägers 14 und auf jeden Fall die Relativbewegung der beiden Träger. Diese Richtung wird nachstehend üblicherweise als "Arbeitsrichtung" bezeichnet.

Die beiden Träger 12 und 14 bilden zugeordnete Werkzeughalter für ein Paar von zusammenarbeitenden Werkzeugen in Form eines Formwerkzeuges 16 und eines Stempels 18, die im allgemeinen V- förmig ausgebildet sind. Das Metallblech, das zwischen dem Formwerkzeug 16 und dem Stempel 18 angeordnet ist, wird entspre chend der Gestalt dieser Werkzeuge gebogen, wenn diese gegenein andergedrückt werden.

Bei üblichen Pressen werden die Bewegung des beweglichen Trägers 14 und die Kraft, mit der dieser gegen den anderen Träger 12 gedrückt wird, die im allgemeinen fest vorgegeben ist, mit Hilfe einer Einrichtung verwirklicht, die eine Kraft an einer einzigen Stelle aufbringt, wenn die Maschine klein ist (für Biegelängen im allgemeinen von weniger als 1 m) oder an zwei Stellen aufbringt, die symmetrisch an den Enden des beweglichen Trägers 14 liegen, wenn es sich um mittelgroße oder groß bemessene Biegepressen handelt. Diese Einrichtung kann auf die verschieden ste Weise ausgestaltet, und die Beaufschlagungskraft wird im allgemeinen mit Hilfe von Hydraulikzylindern oder Hydraulikmoto ren erzeugt.

Bei hochgenau arbeitenden Biegepressen, bei denen der Abstand zwischen dem Formwerkzeug und dem Stempel genau eingestellt werden muß, um einen Biegewinkel mit engen Toleranzen (beispiels weise mit einem Winkelfehler von einigen Gradminuten) eingestellt werden muß, ist es erforderlich, numerisch gesteuerte Antriebsmo toren einzusetzen. Diese an sich bekannte Technik macht eine ständige und automatische Messung des Abstandes zwischen dem Formwerkzeug 16 und dem Stempel 18 erforderlich. Bei hydrauli schen Antrieben (Zylinder oder Motore), die üblicherweise bei hochleistungsfähigen Pressen bevorzugt werden, mittels denen Bauteile mit einer sehr begrenzten Größe bearbeitet werden können, sind nicht sehr geeignet. In Wirklichkeit sind nicht nur die hydraulischen Servoeinrichtungen nicht sehr genau, sondern auch ihr Leistungsvermögen ändert sich beträchtlich im Laufe eines Arbeitstages, wenn sich das Hydraulikfluid allmählich erwärmt. Ferner wird die große erzeugte Wärmemenge auf den Rahmen der Maschine übertragen, und sie kann zu Verformungen führen, durch die Präzision des Systems noch weiter herabgesetzt wird.

Aus den vorstehend genannten Gründen besteht heutzutage die Tendenz, elektrische Servomotore vorzuziehen, die äußerst genau sind und die ein gleichbleibendes Verhalten während des Arbeitens haben. Aufgrund ihres sehr hohen Leistungsvermögens erzeugen derartige Servomotore wesentlich kleinere Wärmemengen als jene, die bei Hydraulikzylindern und Hydraulikmotoren erzeugt wird.

Der Nachteil von elektrischen Servomotoren ist in der Tatsache zu sehen, daß sie sperriger und teurer als hydraulische Antriebe bei einer gegebenen geforderten Leistung sind und daß für sie kinematische Einrichtungen, wie der Träger 14 in Fig. 1, zur Übertragung der Antriebskraft auf den beweglichen Werkzeughalter erforderlich sind, die teurer sind.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine hochpräzise arbeitende Biegepresse bereitzustellen, bei der mit äußerst niedrigem Energieverbrauch arbeitende Servomotore bei einer gegebenen Biegekraft und einer gegebenen Biegezeit benötigt werden.

Nach der Erfindung zeichnet sich hierzu eine Blechwerkstück- Biegemaschine durch folgendes aus: einen Rahmen; obere und untere Biegewerkzeuge, die an dem Rahmen frei relativ bewegbar aufeinan der zu und von einander weg zur Ausführung einer Biegebearbeitung an einem Blechwerkstück zwischen denselben gelagert sind; eine erste Antriebseinrichtung, welche mit einer hohen Geschwindigkeit das obere Biegewerkzeug und/oder das untere Biegewerkzeug in Richtung aufeinander zu und voneinander weg relativ bewegt, wenn der Abstand zwischen den oberen und unteren Biegewerkzeugen relativ groß ist; und eine zweite Antriebseinrichtung, welche mit Genauigkeit das obere Biegewerkzeug und/oder das untere Biege werkzeug in Richtung aufeinander zu und von einander weg relativ bewegt, wenn der Abstand zwischen den oberen und unteren Biegewerkzeugen relativ klein ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausfüh rungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht zur Verdeut lichung einer Auslegung einer üblichen Biegepresse;

Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Verdeut lichung von drei Biegestufen, die mit Hilfe einer bevorzugten Ausführungs form einer Biegepresse nach der Erfin dung ausgeführt werden;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht in Schnittdarstellung der Biegepresse gemäß der bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 4 eine schematische Vertikalschnittan sicht zur Verdeutlichung der mit dem Pfeil IV in Fig. 3 gezeigten Einzel heit in vergrößertem Maßstab;

Fig. 5 eine schematische Horizontalschnittan sicht längs der Ebene V-V in Fig. 4;

Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf eine Biegepresse gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 7 eine schematische Querschnittsansicht längs der Vertikalebene VII-VII in Fig. 6 in einem vergrößerten Maßstab;

Fig. 8 eine schematische Teilseitenansicht mit Blickrichtung in Richtung des Pfeils VIII in Fig. 6; und

Fig. 9 eine schematische Vorderansicht mit Blickrichtung in Richtung des Pfeils IX in Fig. 7.

Zuerst erfolgt eine theoretische Erläuterung, auf der die Erfindung basiert, und zwar mit Bezug auf Fig. 2, welche schema tisch drei Stufen A, B und C bei der Biegebearbeitung eines Metallblechs zeigt.

In Fig. 2 ist das Formwerkzeug (unteres Biegewerkzeug) wiederum mit 16 bezeichnet, der Stempel (oberes Biegewerkzeug) ist wiederum mit 18 bezeichnet, die Arbeitsrichtung ist wiederum mit Z bezeichnet. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die zum Bewirken des Biegens notwendige Bewegung in zwei oder in gewissen Fällen in drei Stufen unterteilt werden kann.

Fig. 2 zeigt eine "Annäherungs"-Stufe bei A. Diese Stufe geht davon aus, daß die Presse vollständig oder teilweise offen ist (der Stempel 18 befindet sich in eine Höhe H von dem Metallblech W, das auf dem Formwerkzeug 16 aufliegt). Diese Stellung ist erforderlich, um das vorangehende Werkstück zu entnehmen. Stufe A endet, wenn das Vorderteil des Stempels 18 das Werkstück W berührt.

Die Stufe B ist die eigentliche Biegestufe, in der der Stempel und das Formwerkzeug gemeinsam eindringen und das dazwischenlie gende Metallblech W biegen. In dieser Stufe bewegt sich der Stempel 18 um einen Weg K, der wesentlich kürzer als der Abstand H ist, und zwar relativ zu dem Formwerkzeug 16.

Die Stufe C wird nur im Falle einer hochgenauen Biegung gefor dert, was als sogenanntes "Prägen" bezeichnet wird.

Wenn die Biegebearbeitung nach der Biegestufe B beendet ist, und wenn das Metallblech freigegeben wird, öffnet sich die Biege presse unter Federeinwirkung in einem gewissen Maß. Dies bedeu tet, daß der abschließende Biegewinkel nicht genau jener ist, den man mit der Biegebearbeitung mit Hilfe dieser Maschine vorgegeben hat. Wenn jedoch die Prägestufe C durchgeführt wird, in der Kräfte erforderlich sind, die das 5- oder Mehrfache größer als jene der Biegestufe B sind, wird das Metall in einem Zustand der vollständigen Plastifizität (dem sogenannten Gesamt fließzustand) versetzt, so daß der abschließende Winkel des Metallblechs gleich jenem ist, der durch die Maschine vorgegebenen ist. Während der Prägestufe ist die relative Verschiebebewegung L des Stempels 18 des Formwerkzeugs 16 im allgemeinen Null, wie dies hierin beschrieben ist, und sie wird im allgemeinen als eine "virtuelle Verschiebung" bezeichnet.

Hieraus ist zu ersehen, daß die drei Stufen A, B und C sich hinsichtlich den Größen, der Kraft und der Verschiebung sowie im Hinblick auf beträchtlichen Unterschieden der Verschiebebewegung als solche auf die nachstehend beschriebene Weise unterscheiden.

Stufe A

- Die Verschiebung H (von 100 bis 200 mm etwa) ist die größte, und sie ist normalerweise etwa das 10fache größer als die Verschiebung K in der Stufe B.

- Die Kraft ist äußerst gering und ist gleich dem Gewicht des beweglichen Trägers 14 und seines Stempels 18, welche in einigen Fällen vollständig in einem Gleichgewichtszustand angeordnet ist. Die Kraft verformt nicht das Grundgestell und den Rahmen 10.
- Die Verschiebung H muß so schnell wie möglich erzielt werden und kann mittels eines Hilfsbetriebs erreicht werden.

Stufe B

- Die Kraft ist sehr groß. Sie steigt sehr schnell an, da das Material in der Biegezone sich vom Elastizitätsbereich zu dem örtlichen Plastizitätsbereich verändert. Die Kraft bleibt dann im wesentlichen konstant, während der Biegewinkel größer wird. Dies bezieht sich auf die sogenannte Biegestufe "in Luft". Die Kraft steigt dann plötzlich an der Stelle an, an der das Metall blech auf den beiden Seiten der Scheitelstelle der Biegung parallel zu den Seiten des Formwerkzeugs 16 und des Stempels 18 wird. Dieser Zustand ist bekannt als "vollständige" Biegung.

- Die Gesamtverschiebung in der Stufe B umfaßt zwei Komponenten K und K′: In Wirklichkeit verformt sich in dieser Stufe, in der das Formwerkzeug 16 und der Stempel 18 unter Zwischenlage des Metallblechs W in Kontakt sind, das Grundgestell oder der Rahmen 10 der Maschine in einem gewissen Maße infolge der Biegekraft. Die kinematische Einrichtung, die zur Ausführung der Bewegung dient, muß daher eine Gesamtverschiebung von K (die Relativbewe gung des Formwerkzeugs 16 des Stempels 18) ausführen, die im Bereich zwischen etwa 5 bis etwa 20 mm liegt, und die Verschie bung K′ (die Verformung des Maschinenbetts), wobei K′ im allge meinen wesentlich kleiner als K ist. In jedem Fall ist K+K′ wesentlich kleiner als H;

- die Relativverschiebung des Formwerkzeugs 16 und des Stempels 18 in dieser Stufe muß allmählich und in genauen Schritten auf der numerischen Steuerung über eine Messung der Verschiebebewe gung erfolgen, wobei die auf die Deformation des Betts zurückge hende Komponente zu eliminieren ist. Die Bearbeitung in der Stufe B unter numerischer Steuerung ermöglicht eine genaues Biegen "in Luft", wobei das Biegen unter verschiedenen Winkeln vorgenommen werden kann, wenn der Wert der Rückfederung der Biegestelle aus Testbeispielen bekannt ist. In jedem Fall kann das Metallblech diesen Bewegungen mit Hilfe des Manipulatorrobo tors genau folgen, der dieses trägt.

Stufe C

- Die Kraft ist äußerst groß und beläuft sich auf wenigstens das 5fache von jener Kraft, die in der Stufe B aufgebracht wird. Die Stärke der Kraft muß sorgfältig in Abhängigkeit von der Größe und der Dicke des Werkstückes W und der Materialart derart gewählt und abgestimmt werden, so daß nicht unerwünschte Verfor mungen der Biegezone auftreten.

- Die mit Hilfe der Antriebseinrichtung bewirkte Verschiebung umfaßt zwei Komponenten, wobei L (die Relativbewegung des Formwerkzeugs 16 und des Stempels 18) sehr klein ist (ausgehend von einigen Zehntel mm bis zu geringfügig mehr als 1 mm), während die Verformung des Betts wie hier mit L′ bezeichnet ist etwas größer als L sein kann. Als Folge hiervon ist L+L′ vergleichbar hinsichtlicher der Größe von K+K′ in der Stufe B.

- Das Aufbringen der Biegekraft kann mit Hilfe einer nicht graduellen Steuerung (Hilfsbetrieb) erfolgen. Die Verschiebung ergibt sich hierbei und braucht nicht überprüft zu werden.

Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß bei der Erfindung zwei Stufen A und B oder drei Stufen A, B und C beim Biegen angewandt werden und hierfür gesonderte Antriebsteile oder Motoreinrichtungen vorhanden sind.

Zuerst wird eine Biegepresse einer üblicheren Bauart näher betrachtet, bei der keine Prägebearbeitung beabsichtigt ist. In diesem Fall ist für die Annäherungsstufe A eine erste Antriebs einrichtung vorgesehen, die preisgünstig ist, mit einer hohen Geschwindigkeit arbeitet und als "Hilfssystem" bezeichnet ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine oder mehrere Pneuma tikzylinder handeln. Die Verschiebung in der Stufe B jedoch erfolgt mit Hilfe von einem oder mehreren elektrischen Servomo toren mit zugeordneten kinematischen Einrichtungen.

Bei üblichen Pressen entspricht die maximale Geschwindigkeit des Servomotors der Annäherungsgeschwindigkeit von Stempel und Formwerkzeug in der Stufe A. Um die Zeit für die Biegebearbei tung nicht in unerwünschter Weise lang zu machen, muß diese maximale Geschwindigkeit höher als jene der Stufe B sein (bei spielsweise das 10fache betragen).

Da wie an sich bekannt Servomotore ein konstantes Drehmoment haben und ein solcher Motor bei der Bearbeitung in der Stufe B bei den üblichen Auslegungen eingesetzt wird, ist die Geschwin digkeit in der Stufe B 10mal so klein, so daß man eine Lei stungsaufnahme in diesem Beispiel erhält, die das 10fache geringer als die Nennleistung ist.

Es ist noch zu erwähnen, daß ein einziger Motor, der die beiden Stufen A und B ausführt, die Phase B mit einer genauen Steuerung der Position und der Geschwindigkeit ausführen muß, während in der Stufe A jene Einrichtungen, mit deren Hilfe man die Genauig keit erzielt, vollständig überflüssig sind.

Bei der Erfindung jedoch muß die maximale Geschwindigkeit in der Stufe B und des dieser zugeordneten Servomotors eine Maximalge schwindigkeit in der Stufe B selbst entsprechen, die beispiels weise 10mal kleiner ist. Hieraus ist zu ersehen, daß ein Servo motor für die Stufe B alleine eine Nennleistung haben könnte, die um das 10fach kleiner als jene eine Motors ist, der für beide Stufe A und eingesetzt wird.

Eine übliche Biegepresse, mit deren Hilfe auch die Prägestufe C ausgeführt werden kann, soll nunmehr betrachtet werden. Wie angegeben umfaßt diese Stufe eine Gesamtverschiebung L+L′ der kinematischen Einrichtung, welche in derselben Größenordnung wird die Verschiebung K+K′ in der Stufe B ist. Die hierbei aufgebrachte Kraft ist jedoch wenigstens fünfmal so groß wie jene in der Stufe B. In diesem Fall ist die von dem einzigen Servomotor nach der üblichen Auslegungsform erforderliche Leistung natürlich in der Größenordnung des 5fachen im Vergleich zu jener, die man zur Ausführung der Stufe B benötigt, wenn eine ziemlich lange Ausführungszeit in der Stufe C sowie in der Stufe B möglich ist (einige s). Wenn dies zulässig ist, so ist es erwünscht, daß das Prägen nahezu gleichzeitig erfolgt. Auch ist noch zu erwähnen, daß in der Stufe C die Verschiebung nicht gemessen zu werden braucht, welche eine Einflußgröße ist, die aus der Plastizität des Metallblechs und des Federungsvermögens der Maschine resultiert. Die ausgeübte Kraft sollte jedoch erfaßt werden.

Bei einer einfachen bevorzugten Ausführungsform nach der Erfin dung ist es möglich, eine erste Antriebseinrichtung nur für die Annäherungsbewegung in der Stufe A einzusetzen und eine zweite Antriebseinrichtung sowohl für die Biege- als auch für die Prägestufe B und C einzusetzen.

Vorzugsweise wird jedoch eine Lösung angewandt, bei der eine dritte Antriebseinrichtung vorgesehen ist, die sich von den ersten und zweiten Antriebseinrichtungen unterscheidet und diese für die Durchführung des Prägens in der Stufe C eingesetzt wird.

In den Fig. 3 bis 5 ist ein Rahmen, der jenem der Konstruktion 10 in Fig. 1 entspricht, wiederum mit 10 bezeichnet. In Abhän gigkeit von den Abmessungen kann eine Presse ein oder mehrere solche Teile aufweisen. In den Fig. 3 bis 5 ist eine Presse mit nur einem solchen Teil 10 gezeigt. Bei zwei oder mehreren Teilen 10 ist jedes Teil wie in den Fig. 3 bis 5 gezeigt angeordnet, und die verschiedenen Antriebseinrichtungen, die nachstehend noch näher beschrieben werden, arbeiten als eine Einheit gleich zeitig.

In den Fig. 3 bis 5 ist der untere Werkzeughalterträger wiederum mit 12 und der obere Werkzeughalterträger mit 14 bezeichnet. Das Formwerkzeug (unteres Biegewerkzeug) ist wiederum mit 16 und der Stempel (oberes Biegewerkzeug) ist wiederum mit 18 bezeichnet. Die Linie W in Fig. 3 bezeichnet wiederum das gebogene Metall blech.

Die Arbeitsrichtung ist wiederum mit Z bezeichnet.

Die unteren und oberen Arme des C-förmigen Teils sind jeweils mit 22 und 24 bezeichnet.

Im oberen Arm 24 ist ein erster Schlitten bzw. eine erste Gleitführung vorgesehen, die insgesamt mit 26 bezeichnet ist. Der Schlitten ist in Arbeitsrichtung Z mit Hilfe von komplemen tären prismatischen Führungen 28, 30 beweglich gelagert, welche vom Schlitten selbst und von dem oberen Arm 24 jeweils gebildet werden.

Der erste Schlitten 26 ist kastenförmig ausgelegt und enthält einen zweiten Schlitten, der insgesamt mit 32 bezeichnet ist Der zweite Schlitten 32 ist in Arbeitsrichtung Z mit Hilfe von komplementären, prismatischen Führungen 34 und 36 bewegbar, die von dem Schlitten 32 selbst und vom ersten Schlitten 26 jeweils getragen werden.

Der Werkzeughalteträger 14 ist starr mit dem zweiten Schlitten 32 fest verbunden.

Eine erste Antriebseinrichtung, die eine doppeltwirkende, pneumatische oder hydraulische, linear arbeitende Beaufschla gungseinrichtung 38 aufweist, ist kinematisch zwischen dem ersten Schlitten 26 und dem zweiten Schlitten 32 angeordnet. Der Körper 40 der Beaufschlagungseinrichtung 38 ist fest mit dem ersten Schlitten 26 verbunden. Die Kolbenstange 42 läuft in vertikaler Richtung, d. h. parallel zur Arbeitsrichtung Z.

Das untere Ende der Stange 42 trägt eine Gabel 44, in der ein Kettenrad 46 frei drehbeweglich gelagert ist. Die beiden Schlit ten 26 und 32 tragen zugeordnete Sätze von zugewandten Zähnen 48, 52, die gleichzeitig mit dem Kettenrad 46 kämmen.

Zwei Zahnglieder 54, die Sägezähne haben, die in Arbeitsrichtung Z verlaufen, sind fest an dem zweiten Schlitten 32 angebracht. Eine Einrichtung 56 ist gleitbeweglich im ersten Schlitten 26 untergebracht und trägt zugeordnete, gezahnte Glieder 58 mit einer Sägeverzahnung, welche derart ausgelegt sind, daß sie mit den Zähnen der Glieder 54 kämmen. Die Einrichtung 56 ist in horizontaler Richtung mit Hilfe eine einfach wirkenden, hydrau lischen oder pneumatischen Beaufschlagungseinrichtung 60 hin und her bewegbar, wobei der Kolben 62 der Einrichtung 56 mit Hilfe einer Stange 54 verbunden ist. Eine Feder 66, die in der Beauf schlagungseinrichtung 60 vorgesehen ist, belastet die Einrich tung 56 in eine Position (in Fig. 4 in Richtung nach links) vor, in der die Zähne der Glieder 58 in Kämmeingriff mit jenen der Glieder 54 sind, wenn die Beaufschlagungseinrichtung 60 nicht mit Druck beaufschlagt wird.

Zweite Antriebseinrichtungen sind im oberen Arm 22 zum Ausführen der Biegestufe B vorgesehen, die voranstehend angegeben ist.

Diese zweiten Antriebseinrichtungen weisen einen numerisch gesteuerten Elektromotor 68 auf, dessen Welle ein Antriebszahn rad 70 trägt. Das Antriebszahnrad 70 überträgt die Antriebsbewe gung auf eines angetriebenes Ringzahnrad 72. Beim dargestellten Beispiel erfolgt die Übertragung mit Hilfe eines Zahnriemens 74.

Das Ringzahnrad 72 ist an dem Körper eines Innengewindeteils 76 festgelegt, das mit Hilfe von Lagern 78 gelagert ist.

Eine horizontale Stange 80, die senkrecht zur Arbeitsrichtung Z ist, ist dem Innengewindeteil 76 zugeordnet. Die Stange 80 weist einen Kugelspindelabschnitt 82 auf, der in Eingriff mit dem Innengewinde 76 ist, sowie einen prismatischen Abschnitt 84. Der prismatische Abschnitt 84 ist fest mit der sogenannten "Auslö se"-Bremse üblicher Bauart verbunden, die mit 86 bezeichnet ist. Die Arbeitsweise dieser Bremse wird nachstehend näher beschrie ben .

An dem Innengewinde 26 gegenüberliegenden Ende trägt die Stange 80 ein Paar Teile 88, die mit zugeordneten und zugewandten Keilflächen zusammenarbeiten, die von sogenannten Rollenebenen 90, 92 gebildet werden. Die Rollenebene 90 befindet sich am oberen Teil des ersten Schlittens 26 und ist ähnlich wie die zugeordnete Fläche des Keils 88 geneigt. Die Rollenebene 92 befindet sich am inneren Querteil 94 des Arms 24, ist horizontal und arbeitet mit der zugeordneten horizontalen Fläche des Keils 88 zusammen.

Nach oben wirkende Rückholfedern 42 sind zwischen der Armkon struktion 24 und dem ersten Schlitten 26 angeordnet. Diese Federn dienen zum Tragen des Gewichts der gesamten beweglichen Einrichtung, die von den beiden Schlitten 36 und 32 gebildet wird, wenn diese fest miteinander verbunden sind, so daß ein ständiges Zusammenarbeiten der Rollenebenen 90 und 92 mit den Keilen 88 während der Biege- und Prägestufen sichergestellt ist, welche nachstehend näher erläutert werden.

Eine optische Skala 96, die parallel zur Arbeitsrichtung Z verläuft, ist dem ersten Schlitten 26 zugeordnet. Ein optoelek tronischer Wandler (nicht gezeigt) arbeitet mit dieser optischen Skala 96 zusammen und ermöglicht, daß der Stromkreis zum Akti vieren des Servomotors 68 geschlossen wird.

Der untere Arm 22 des Rahmen 10 enthält die Antriebseinrichtung, die für die Prägestufe C der vorstehend genannten Art vorgesehen ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, weist diese dritte Antriebseinrich tung einen doppeltwirkenden, pneumatischen Zylinder 98 auf, dessen Körper fest mit dem Rahmen 10 verbunden ist. Der Kolben 100 der Beaufschlagungseinrichtung 98 hat eine horizontale Stange 102, die senkrecht zur Arbeitsrichtung Z verläuft. An diesem Ende trägt die Stange 102 einen Keil 104, dessen Funktion ähnlich wie jene der Keile 88 ist.

Der untere Werkzeughalterträger 12 bildet einen Teil eines Schlittens 106, der in dem Arm 22 geführt ist und in Arbeits richtung Z bewegbar ist. Der Keil 104 arbeitet mit zugeordneten und zugewandten Keilflächen zusammen, die von Rollenebenen 108, 110 gebildet werden, wobei die erste von einem festen Block 112 und die zweite vom Schlitten 106 getragen wird.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Presse näher beschrieben.

Am Beginn der Annäherungsstufe A wird der zweite Schlitten 32 von dem ersten Schlitten 26 freigegeben und hebt sich zu einer Position, die der Position des beweglichen Werkzeughalteträgers 14 entspricht, wie dies mit der Linie 14 a (Fig. 4) gezeigt ist.

Wenn das Werkstück B in die Presse eingelegt ist, wird die Beaufschlagungseinrichtung 38 unter Druck gesetzt, und die Stange 42 senkt sich in Richtung des Pfeils F ₁. Mit Hilfe der kinematischen Verstärkungseinrichtung 46-48-52 wird der zweite Schlitten 52 in Richtung nach unten in der ersten Führung 26 um den Abstand H in Fig. 2A durch Antrieb bewegt, der den doppelten Bewegungsweg der Stange 42 zurücklegt. Am Ende des Annäherungs hubes befindet sich der Werkzeughalteträger 14 in der mit der Linie 14 b in Fig. 4 gezeigten Position.

Unter diesen Bedingungen wird die Einrichtung 56, deren Zahn glieder 58 außer Eingriff von den Zahngliedern 54, angetrieben (Fig. 4), und zwar aufgrund des Druckabfalls in der Beaufschla gungseinrichtung 60. Dank des Kämmeingriffs der Zahnglieder 54 und 58 werden die beiden Schlitten 26 und 32 fest miteinander gekoppelt.

Zu diesem Zeitpunkt der Stufe B wird mit dem Biegen unter numerischer Steuerung begonnen.

Der Servomotor 68 wird nach Maßgabe eines vorbestimmten Pro gramms versorgt und gesteuert, wobei die aufeinanderfolgenden Positionen in der Abwärtsbewegung des Trägers 14 und des Stem pels 18 auf der optischen Skala 96 gelesen werden. Beim Arbeiten des Servomotors 68 wird der Keil 88 in Richtung des Pfeils F ₃ bewegt, wodurch die gleichzeitige Abwärtsbewegung des Trägers 14 und des Stempels 18 in Richtung des Pfeile F ₄ um den Weg K+K′ in Fig. 2 bewirkt wird.

Nach Beendigung der Biegestufe B führt die Presse die Prägestufe C in Fig. 2C durch.

Zur Ausführung des Prägens wird die Beaufschlagungseinrichtung 98 mit einer Druckkraft in die mit dem Pfeil F ₅ bezeichnete Richtung beaufschlagt, in der der Keil 104 in Keileingriff ist. Bei der Bewegung des Keils 104 führen der Schlitten 106, der untere Träger 12 und das Formwerkzeug 16 eine virtuelle Auf wärtsbewegung in Richtung des Pfeils F ₆ um den Weg L+L′ in Fig. 2C aus.

Die durch den Keil 104 aufgebrachte Prägekraft wird genau durch die Änderung des Drucks der Kammer der Beaufschlagungseinrich tung 98 mit Hilfe eines elektrisch gesteuerten Druckreglers 114 üblicher Bauart dosiert.

In der Prägestufe ist es erforderlich, daß die bewegliche Einrichtung, die von dem Stempel 18, dem Stempelhalter 14 und den Schlitten 32 und 26 gebildet wird, strikt an einer Rücklauf bewegung nach oben unter der Einwirkung der Prägekraft verhin dert wird.

Die kinematische Untersetzungseinrichtung, die von dem Innenge windeteil 76 und der Kugelspindel 82 gebildet wird, ist im allgemeinen umkehrbar, so daß diese Rücklaufbewegung möglich ist. Eine "Auslöse"-Bremse 86 ist vorgesehen, um diese Rücklauf bewegung zu verhindern. Die Bremse 86 hat auch den Vorteil, daß sei die Reaktionskraft infolge des Prägens direkt von dem Keil 88 auf den Arm 24 des Rahmens 10 überträgt, ohne deß die Schrau benkopplungsseinheit 76 bis 82 beeinflußt wird, die ansonsten im Hinblick auf die auftretende Prägekraft zu schwach bemessen sein könnte.

Die in den Fig. 3 bis 5 gezeigte tatsächliche Ausführungsform ist nur als einzige möglich. Trotz der Tatsache, daß ein nume risch gesteuerter Servomotor 68 in bevorzugter Weise eingesetzt wird, wird der Einsatz von hydraulischen Servomotoren nicht ausgeschlossen. Zusätzlich kann bei der Presse die dritte Prägeantriebseinrichtung oder jene Einrichtungen, die einem dritten Schlitten in dem oberen Arm zugeordnet sind, entfallen, so daß die Vorrichtung die vorstehend genannten ersten und zweiten Schlitten aufweist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 9 erläutert.

Die Biegepresse umfaßt ein Paar von C-förmigen Teilen (erster Tragrahmen) 1100. Ein unterer fester Träger (festes Balkenele ment) 1002 trägt ein Formwerkzeug (unteres Biegewerkzeug) 1104 und ist fest mit dem unteren Arm des Rahmens 1100 verbunden.

Ein oberer beweglicher Träger (bewegliches Balkenteil) 1106 trägt den Stempel (oberes Biegewerkzeug) 1108 und ist nur durch die oberen Arme des Rahmens 1100 geführt. Beim vorliegenden Fall wird angenommen, daß die Balkenträger 1102 und 1106 durchgehend ausgelegt sind. Es können jedoch modulare Trägerteile eingesetzt werden.

Wie in den Fig. 6 und 8 gezeigt ist, ist an der Oberseite jedes Rahmens 1100 eine doppeltwirkende, hydraulische oder pneumatisch wirkende Beaufschlagungseinrichtung 1112 vorgesehen, die eine vertikale Achse und einen Hilfsbetrieb hat. Eine untere Stange 1114 jeder Beaufschlagungseinrichtung 1112 trägt eine Stütze 1116, an welcher der bewegliche Träger 1106 hängend angeordnet ist.

Die beiden Beaufschlagungseinrichtungen 1112, wobei für jeden Rahmen 1100 eine vorgesehen ist, werden als Einheit betrieben, um einen einzigen Annäherungshub des Stempels 1108 in Richtung auf das Formwerkzeug 1104 für die Biegebearbeitung und einen Rücklaufhub nach der Biegebearbeitung auszuführen.

Bei der Beendigung des Annäherungshubs liegt die Stütze 1116 auf dem Bewegungsendanschlag auf, der von einem Träger 1118 gebildet wird, der gegen die Kraft einer Feder 120 vorbelastet ist. Die Feder 120 ist derart vorbelastet, daß das Gewicht des gesamten beweglichen Teils des Trägers 1106 aufgenommen wird.

Die Presse umfaßt auch eine Mehrzahl (n+1) von wenigstens drei äquidistanten C-förmigen Teilen (zweite Tragteile) 122, die nur für die Biegestufe gemäß den vorstehend genannten Prinzipien vorgesehen sind.

Jedes dieser C-förmigen Teile 122 ist isostatisch beispielsweise auf einem horizontalen Bolzen 124 angebracht, der wie gezeigt fest mit dem unteren Träger 1102 verbunden ist. Gegebenenfalls können die C-förmigen Teile 122 an dem unteren Träger 1102 frei drehbar um den horizontalen Bolzen 124 angeordnet sein. Das Gewicht wird durch eine zugeordnete Feder 126 derart ausgegli chen, daß der obere Arm des Teils 122 in Kontakt mit dem oberen beweglichen Träger 1106 mit Hilfe einer Rolle 128 bleibt.

Der obere Arm jedes C-förmigen Teils 122 trägt eine Reaktions einheit, die insgesamt mit 130 bezeichnet ist. Die Einheit 130 weist eine hydraulische und pneumatische Beaufschlagungseinrich tung 138 auf, die einen Notbetrieb und eine horizontale Stange 134 hat, die ein Reaktionsglied in Form einer Schraube 136 trägt.

Unter Zuordnung zu jeder Schraube bzw. Spindel 136 trägt jeder bewegliche Träger 1106 eine Servomotoreinheit, die nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 9 näher erläutert wird.

In Fig. 7 ist die Position der Servomotoreinheit 140 (oder 138) an dem Ende des Annäherungshubes in durchgezogener Linie und am Ende des Rücklaufhubes in gebrochener Linie verdeutlicht.

Jede Einheit 140 (und 138) hat eine sphärische Kappe 142 an ihrer Oberseite. Wenn die Einheit 140 das Ende des Annäherungs hubes erreicht hat, wird die Schraube 136 zu der Position vorgeschoben, die in Fig. 7 gezeigt ist, so daß verhindert wird, daß die Einheit und der Träger 1106 nach oben zurückkehren.

Unter Bezugnahme auf Fig. 9 umfaßt jede Servomotoreinheit 140 (und 138) einen unteren Block oder Träger 144, der fest mit dem. Oberteil des beweglichen Trägers 1106 von einer der zugeordneten Teile 122 verbunden ist. Dieser Block 144 hat eine obere Keil fläche 146, die einen Rollgang bildet. Ein weiterer Block 148, dessen Kappe 142 einen Teil hiervon bildet, ist vertikal gleit beweglich in den vertikalen Führungen 150 angeordnet, die ebenfalls fest mit dem beweglichen Träger 1106 verbunden sind. Der Block 148 hat eine geneigte Keilfläche 152, die der Fläche 146 zugewandt ist und die auch von einem Rollgang gebildet wird.

Ein zugeordneter Keil 154 ist zwischen den beiden Keilflächen 146 und 152 vorgesehen. Der Keil 154 ist fest mit einer Arbeits welle 156 in Form einer Kugelumlaufspindel verbunden.

Ein Innengewinde 158 arbeitet mit der Kugelumlaufspindel zusam men und ist in Lagern 160 mit einem Träger 162 drehbar gelagert, der fest mit der Qberseite des beweglichen Trägers 1106 verbun den ist.

Der bewegliche Träger 1106 trägt einen numerisch gesteuerten, elektrischen Servomotor 164, der des Innengewindeteil 158 mit Hilfe einer Übertragungseinrichtung 166, wie eines Zahnriemens, drehantreibt.

Wie in der vorstehenden Anmeldung mit dem gleichen Anmeldetag angegeben ist, wird der Servomotor 164, der dem jeweiligen C- förmigen Teil 122 zugeordnet ist, betätigt, so daß die Druck kraft des Keils 154 zwischen den beiden Keilflächen 146 und 152 erzeugt wird und hierdurch der Biegehub ausgeführt wird, sobald der bewegliche Träger 1106 seinen Ännäherungshub mit Hilfe der Einrichtungen 112, 114, 146 ausgeführt hat.

Alle Servomotoreinheiten stimmen im wesentlichen hinsichtlich der kinematischen Auslegung miteinander überein, und der einzige Unterschied ist darin zu sehen, daß die Servomotoren der Einhei ten 138, die sich an den Enden des Trägers befinden, derart ausgelegt sind, daß sie eine Druckkraft von P/n(n-1) erzeugen wobei n die Anzahl der C-förmigen Teile 122 ist, während die Servomotoren der Einheiten 140, die den Zwischenteilen 122 zugeordnet sind, derart ausgelegt sind, daß sie eine Druckkraft von P/(n-1) auf den beweglichen Träger 1106 ausüben.

Bei der bevorzugten Ausführungsform nach den Fig. 7 bis 9 ist auch jedes C-förmige Teil 122 mit Hilfsdetektionseinrichtungen 170 und 172 ausgestattet, welche beide C-förmig ausgelegt sind. Das Teil 170, das die Relativverschiebung des Stempels und des Formwerkzeugs mißt, umfaßt einen unteren Arm 174, der fest mit dem unteren Träger 1102 verbunden ist, und einen oberen Arm 176, der einen optoelektronischen Wandler 178 trägt, der mit einer optischen Leitung 180 zusammenarbeitet.

Ein weiteres Hilfsteil 172 ist vorgesehen, das die Verformung des Teils 122 mißt, und diese Einrichtung ist notwendig, da in dem zur Rede stehenden Fall der bewegliche Träger 1106 durchge hend ausgelegt ist. Diese Einrichtung 172 weist einen unteren Arm 180 auf, der fest mit dem unteren Arm des C-förmigen Teils 122 verbunden ist, und weist einen oberen Arm 182 auf, der einen Wandler 184 zum Detektieren der Deformation des Teils 122 derart trägt, daß sich die Null-Stellung erkennen läßt, wenn der Stempel 1108 und das Formwerkzeug 1104 in Kontakt miteinander sind, so daß das Servosystem der jeweiligen C-förmigen Teile 122 arbeiten kann.

Obgleich bevorzugte Ausführungsformen vorangehend beschrieben und erläutert wurden, sind selbstverständlich Modifikationen und Abänderungen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Beispielsweise kann bei der Biegemaschine nach den Fig. 2 bis 5 und den Fig. 6 bis 9 der obere Träger festgelegt sein, und der untere Träger kann vertikal in den allgemeinen Ebenen bewegbar sein.

Claims

1. Blechbiegemaschine, gekennzeichnet durch:
einen Rahmen (10),
obere und untere Biegewerkzeuge (16, 18), die am Rahmen (10) frei relativ aufeinander zu und voneinander weg zur Ausführung einer Biegebearbeitung an einem dazwischenlie genden Blechwerkstück (W) gelagert sind,
eine erste Antriebseinrichtung (38), welche das obere Biegewerkzeug (16) und/oder das untere Biegewerkzeug (18) in Richtung aufeinander zu und voneinander weg relativ mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt, wenn der Abstand zwischen den oberen und unteren Biegewerkzeugen (16, 18) relativ groß ist, und
eine zweite Antriebseinrichtung (68 bis 86), welche mit Genauigkeit das obere Biegewerkzeug (16) und/oder das untere Biegewerkzeug (18) relativ in Richtung aufeinander zu und voneinander weg bewegt, wenn der Abstand zwischen den oberen und unteren Biegewerkzeugen (16, 18) relativ klein ist.

2. Blechbiegemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß ferner eine dritte Antriebseinrichtung (98 bis 104) zur Ausführung einer Prägebearbeitung (C) in abschließenden Stufen einer Biegebearbeitung vorgesehen ist.

3. Blechbiegemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die zweite Antriebseinrichtung aufweist:
ein erstes Schlittenteil (26), das am Gestell (10) frei in vertikaler Richtung bewegbar gelagert ist,
eine Eingriffs/Löseeinrichtung (88, 90), welche bewirkt, daß ein Werkzeugtragteil zum Tragen der oberen und unteren Biegewerkzeuge (16, 18) mit dem ersten Schlitten teil (26) zusammenarbeitet oder von diesem abgekoppelt wird, und
eine Einrichtung (76, 80) zum Bewegen des ersten Schlit tenteils (26) in vertikaler Richtung.

4. Blechbiegemaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß das erste Schlittenteil (26) auf einem elasti schen Teil (42), das an dem Rahmen (10) angebracht ist, gelagert ist, und daß die erste Antriebseinrichtung (38) eine Motoreinrichtung aufweist, die an dem ersten Schlittenteil (26) abgestützt ist, sowie eine Einrich tung, die zwischen der Motoreinrichtung und dem Werkzeug tragteil zum Übertragen einer Antriebskraft der Motorein richtung auf das Werkzeugtragteil aufweist, wenn das Werkzeugtragteil von dem ersten Schlittenteil (26) abgekoppelt ist.

5. Blechbiegemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die erste Antriebseinrichtung einen Pneumatikzy linder (38) und die zweite Antriebseinrichtung (68 bis 86) einen elektrischen Servomotor (68) aufweist.

6. Blechbiegemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die zweite Antriebseinrichtung ein horizontales Keilteil (88), das eine konische Fläche am Bodenteil hat, welche das erste Schlittenteil (26) berührt, um dasselbe in vertikaler Richtung durch die Bewegung in horizonta ler Richtung zu bewegen, und eine elektrische Servomo toreinrichtung (68) aufweist, welche das Keilteil (88) in diese Richtung bewegt.

7. Blechbiegemaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die zweite Antriebseinrichtung eine Bremsein richtung (86) aufweist, welche die Bewegung des Keilteils (88) in horizontaler Richtung frei anhält.

8. Blechbiegemaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Eingriffs/Löseeinrichtung ein erstes Eingriffsteil, das am Werkzeugtragteil vorgesehen ist, und ein zweites Eingriffsteil aufweist, das am ersten Schlittenteil (26) derart gelagert ist, daß es frei in horizontaler Richtung bewegbar ist, um dasselbe mit dem ersten Eingriffsteil in Eingriff zu bringen oder von diesem abzukoppeln.

9. Blechbiegemaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß das Werkzeugtragteil ferner ein zweites Schlit tenteil (32) aufweist, das am ersten Schlittenteil (26) gleitbeweglich gelagert ist.

10. Blechbiegemaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß die erste Antriebseinrichtung aufweist:
ein erstes Zahnstangenteil, das am ersten Schlittenteil (26) angebracht ist,
ein zweites Zahnstangenteil, das am zweiten Schlitten (32) dem ersten Zahnstangenteil gegenüberliegend ange bracht ist, und
ein Zahnteil (46), das drehbeweglich an einem freien Ende einer Kolbenstange (42) des Zylinders vorgesehen ist und das mit dem ersten und dem zweiten Zahnstangenteil gleichzeitig zusammenarbeiten kann.

11. Blechbiegemaschine nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antriebsein richtung aufweist:
ein erstes Schlittenteil (26), das am Gestell (10) frei gleichbeweglich in vertikaler Richtung angebracht ist,
ein elastisches Teil (42), das am Gestell (10) zum elastischen Lagern des ersten Schlittenteils (26) in vertikaler Richtung angebracht ist,
ein Keilteil (88), das am Gestell (10) frei in horizonta ler Richtung beweglich angebracht ist, um das erste Schlittenteil (26) in Biegerichtung zu bewegen, und wobei
das erste Antriebsteil ein zweites Schlittenteil (32) aufweist, das am ersten Schlittenteil (26) frei gleitbe weglich in vertikaler Richtung bezüglich des ersten Schlittenteils (26) angeordnet ist,
einen pneumatischen Zylinder (38), der am ersten Schlit tenteil (26) zum vertikalen Bewegen des zweiten Schlit tenteils (32) bezüglich des ersten Schlittenteils (26) angebracht ist, und ferner
eine Eingriffs/Löseeinrichtung, welche bewirkt, daß das zweite Schlittenteil (32) mit dem ersten Schlittenteil (26) zusammenarbeitet und von diesem abgekoppelt ist.

12. Blechbiegemaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Antriebseinrich tung (98) ein drittes Schlittenteil (106) aufweist, das am Rahmen (10) frei gleitbeweglich in vertikaler Richtung angebracht ist, und
ein horizontales Keilteil (104), das an dem Gestell (10) frei in horizontaler Richtung beweglich angebracht ist, um zu bewirken, daß das dritte Schlittenteil (106) in vertikaler Richtung bewegt wird.

13. Blechbiegemaschine, gekennzeichnet durch:
ein Gestell (10),
obere und untere Biegewerkzeuge (16, 18), die am Gestell (10) frei relativ aufeinander zu und voneinander weg bewegbar zur Ausführung einer Biegebearbeitung an einem dazwischenliegenden Blechwerkstück gelagert sind,
ein erstes Schlittenteil (26), das am Gestell frei gleitbeweglich in vertikaler Richtung gelagert ist,
ein horizontales Keilteil (88), das an dem Gestell frei gleitbeweglich in horizontaler Richtung zur Bewegung des ersten Schlittenteils (26) in vertikaler Richtung angebracht ist,
ein zweites Schlittenteil (32), welches ein bewegliches Biegewerkzeug der oberen und unteren Biegewerkzeuge (16, 18) trägt und auf dem ersten Schlittenteil (26) frei gleitbeweglich in vertikaler Richtung gelagert ist,
einem Pneumatikzylinder (38), der an dem ersten Schlit tenteil (26) zur Ausführung einer Vertikalbewegung des zweiten Schlittenteils (32) bezüglich des ersten Schlit tenteils (26) angebracht ist, und
eine Eingriffs/Löseeinrichtung, die am ersten Schlitten teil (26) gelagert ist, um zu bewirken, daß das zweite Schlittenteil (32) mit dem ersten Schlittenteil (26) zusammenarbeitet oder von diesem abgekoppelt wird.

14. Verfahren zum Biegen eines Blechwerkstücks, gekennzeich net durch folgende Schritte:
relatives Bewegen der oberen und unteren Biegewerkzeuge mit hoher Geschwindigkeit relativ aufeinander zu und voneinander weg, wenn der Abstand zwischen den oberen und unteren Biegewerkzeugen groß ist,
relatives Bewegen der oberen und unteren Biegewerkzeuge mit Genauigkeit in Richtung aufeinander zu und voneinan der weg unter einer numerischen Steuerung, nachdem die oberen und unteren Biegewerkzeuge miteinander unter Zwischenlage des Blechwerkstücks in Kontakt sind, so daß ein Biegen in Luft vorgenommen wird, und Ausführen einer Prägebearbeitung am Blechwerkstück nach Beendigung des Luftbiegens.