DE60009897T2

DE60009897T2 - Verfahren und vorrichtung zum biegen von werkstücken

Info

Publication number: DE60009897T2
Application number: DE60009897T
Authority: DE
Inventors: Cornelis Hendricus Liet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2020-05-17
Also published as: AU4785700A; DE60009897D1; EP1181116B1; ATE264147T1; EP1181116A1; WO2000069580A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8.
Der naheliegendste Stand der Technik, wie im Oberbegriff von Ansprüchen 1 und 8 beschrieben, ist durch EP-A-0.993.882. beschrieben. Gemäß dieser Referenz wird ein Anschlag der Biegekraft gegenüber dem Faltwinkel ermittelt und extrapoliert, um den Faltwinkel zu berechnen, der erzielt werden würde, wenn die Kraft vollständig weggenommen werden würde.
WO-A-9641690 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Biegen von Werkstücken, wobei die Rückfederung des Werkstücks nach der Biegebetätigung gemessen wird. Wenn der gemessene Betrag der Rückfederung einen gewünschten Toleranzwert überschreitet, wird eine zusätzliche Biegebetätigung durchgeführt.
Das Ziel der Erfindung ist, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung der obigen Art bereitzustellen.
Um dieses Ziel zu erreichen, ist das erfindungsgemäße Verfahren wie in Anspruch 1 dargelegt gekennzeichnet.
Auf dieser Art und Weise werden die Biegemittel, wie beispielsweise die Kombination aus einem Stempel und einer Matrize (1) oder die Kombination von einem Paar Biegefingern und einer bewegbaren Klemmbacke (11), und wird das Werkstück am Bewegen relativ zueinander zwischen den Biegeschritten abgehalten. Eine derartige Bewegung kann Schaden an dem Werkstück verursachen, wenn ein nächster Biegeschritt durchgeführt wird und es in einigen Fällen sogar nutzlos machen. Zusätzlich kann das Biegeverfahren mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden.
Die Erfindung stellt auch eine Vorrichtung bereit mittels welcher dieses Verfahren durchgeführt werden kann, wie in Anspruch 8 dargelegt.
Die Erfindung wird hiernach detaillierter mit Bezug auf die Zeichnungen erklärt, welche sehr schematisch exemplarische Ausführungsformen (von Teilen) der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zum Biegen von Werkstücken repräsentieren.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Biegen von Werkstücken.
2 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus 1, gesehen von der anderen Seite des Stempels.
3 ist eine Querschnittansicht der Messvorrichtung, die mit der Vorrichtung gemäß 1 verwendet wird, an der Stelle des ersten Sensors auf der linken Seite der Biegelinie.
4 ist eine Querschnittansicht, die mit 3 korrespondiert, an der Stelle eines zweiten Sensors auf derselben Seite der Biegelinie, wie der Sensor in der Querschnittansicht aus 3.
5 ist eine teilweise dargestellte Querschnittansicht der Messvorrichtung an der Stelle eines ersten Sensors auf der rechten Seite der Biegelinie der Vorrichtung aus 1.
6 ist eine zu 3 korrespondierende Querschnittansicht von einer alternativen Ausführungsform der Messvorrichtung.
7 ist eine Draufsicht, teilweise als Schnittansicht, der Messvorrichtung aus 4, entlang der Schnittlinie VII–VII.
8 zeigt eine Einheit zum Messen der Kraft, mit welcher ein Werkstück zwischen den Biegemitteln der Vorrichtung eingeklemmt ist, wie in 1 gezeigt.
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Biegen von Werkstücken.
10 zeigt schematisch die Art und Weise, auf welche die hierin offenbarte Vorrichtung unter Verwendung eines Verfahrens gesteuert wird, welches nicht zu der Erfindung gehört.
11 zeigt sehr schematisch einen Teil einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
1 und 2 sind perspektivische Ansichten eines Teils einer Vorrichtung zum Biegen von Werkstücken, insbesondere zum Biegen von plattenförmigen Werkstücken. In der Zeichnung ist exemplarisch ein relativ kleines plattenförmiges Werkstück 1 gezeigt. Die Biegevorrichtung weist eine Matrize 2 auf, die mit einer Nut 3 mit V-förmigen Querschnitt versehen ist, welche Matrize 2 auf einem Tisch 4 der Biegevorrichtung abgestützt ist. Die Biegevorrichtung weist außerdem einen Stempel 5 auf, welcher schematisch mittels gestrichelter Linien angedeutet ist. Eine Messvorrichtung 6 zum Messen des Biegewinkels des Werkstücks 1 ist mit dem Stempel 5 ausgerichtet. Die Messvorrichtung weist ein Gehäuse 7 auf, wobei die Gestalt von mindestens dessen Ende zu der Gestalt des Endes des Stempels 5 korrespondiert. Das Gehäuse 7 ist an einem oberen Träger 8 der Biegevorrichtung mittels einer Klemmvorrichtung 9 auf die gleiche Weise wie der Stempel 5 montiert. Obwohl die Messvorrichtung 6 an einem Ende des oberen Trägers 8 aus 1 und 2 montiert ist, ist es auch möglich, die Messvorrichtung 6 falls gewünscht woanders an dem oberen Träger 8 zu montieren. Außerdem ist es für den oberen Träger möglich, mehr als eine Messvorrichtung aufzuweisen.
Die Biegevorrichtung weist außerdem eine Antriebseinheit (nicht gezeigt) zum Bewegen der Matrize 2 und des Stempels 3 relativ zueinander in Biegerichtung auf, um eine Biegebetätigung am Werkstück 1 durchzuführen. Die Biegerichtung ist durch eine unterbrochene Linie 10 in den Schnittansichten von 3 bis 6 angedeutet. Die Konstruktion der Biegevorrichtung ist nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung und wird konsequenterweise hierin nicht detaillierter diskutiert. Die Konstruktion kann von einem Design sein, welches per se bekannt ist.
Wie sich in 1 bis 6 zeigt, weisen das Gehäuse 7 sowie der Stempel 5 ein Ende mit geneigten Flanken 11, 12 auf, welche eine Biegelinie 13 definieren, die sich in Längsrichtung von Stempel 5 und Gehäuse 7 erstreckt. Die geneigten Flanken 11, 12 definieren außerdem einen V-förmigen Querschnitt. Die Gestalten der Enden des Gehäuses 7 und des Stempels 5 korrespondieren miteinander zu solch einem Ausmaß, dass die Biegelinie 13 und möglicherweise die Flanken 11, 12 des Gehäuses und des Stempels in Ausrichtung sind. Obwohl die Gestalt des gesamten Gehäuses 7 zu der von Stempel 5 in der hierin beschriebenen Ausführungsform korrespondiert, ist dies nicht notwendig.
Die Messvorrichtung 6 weist zwei Paare von Sensoren 14, 15 und 16, 17 auf, wobei ein Paar Sensoren 14, 15 auf der linken Seite der Biegelinie 13 vorhanden ist, gesehen in der perspektivischen Ansicht von 1, und das andere Paar Sensoren 16, 17 auf der rechten Seite der Biegelinie vorhanden ist. Jeder der Sensoren 14 – 17 ist im Gehäuse 7 bewegbar montiert, vorzugsweise in Biegerichtung 10, und steht von einer jeweiligen geneigten Flanke 11, 12 des Gehäuses 7 vor. Die vorstehenden Enden der Sensoren 14 – 17 sind mit dem Werkstück 1 während einer Biegebetätigung in Kontakt, wobei alle Sensoren 14 – 17 bezüglich der Biegelinie 13 von Stempel 5 und Gehäuse 7 vorstehen in der dargestellten Ruheposition der Sensoren 14 – 17, gesehen in Biegerichtung 10 gemäß den Ansichten der Zeichnung.
Das Gehäuse 7 ist eine massive Konstruktion, ähnlich zu Stempel 5, wobei eine Sensorkammer 18 im Gehäuse 7 für jeden Sensor 14 – 17 zumindest in dem V-förmigen Ende ausgebildet ist, welches durch die geneigten Flanken 11, 12 definiert ist. Ein Führungsdamm 19 wird dadurch an der Stelle der Biegelinie 13 erhalten. Als Ergebnis stellt die Biegelinie 13 keine Unterbrechung dar, nicht einmal an der Stelle der Sensoren 14 – 17. Dies ermöglicht in Richtung von Biegelinie 13 eine relativ große Breite der Sensorkammern 18, wie aus 1 und 2 ersichtlich ist. Die Sensorkammern 18 sind an der jeweiligen Seite der Biegelinie 13 in Biegerichtung 10 und in Querrichtung dazu offen. Jeder Sensor 14 – 17 weist einen Sensorkörper 20 auf, welcher den gesamten Raum in der Sensorkammer 18 nach links bzw. nach rechts von dem Führungsdamm 19 einnimmt. Dies gibt dem Sensorkörper 20 eine robuste Konstruktion, wobei der Sensorkörper von der Sensorkammer 18 im Wesentlichen umschlossen ist. Als Ergebnis ist der Sensor imstande relativ rauen Arbeitsbedingungen während der Verwendung der Biegevorrichtung zu widerstehen.
Der Führungsdamm 19 in den Sensorkammern 18 weist eine Führungsfläche 21 für den korrespondieren Sensor 14 – 17 auf, der sich parallel zur Bewegungsrichtung des assoziierten Sensors mit großer Genauigkeit erstreckt, wobei in der beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform, die Bewegungsrichtung zur Biegerichtung 10 korrespondiert. Der Sensorkörper 20 von jedem Sensor 14 – 17 weist eine zweite Führungsfläche 22 auf, welche gegen die Führungsfläche 21 anstößt und welche damit zusammenwirkt. Da eine kleine Ausnehmung 23 im Sensorkörper 20 ausgebildet ist, ist in Biegerichtung die Abmessung der Führungsfläche 22 wesentlich kleiner als die korrespondierende Abmessung der Führungsfläche 21 von Führungsdamm 19. Einerseits sichert dies eine genaue Führung des Sensors in Biegerichtung und andererseits verhindert es eine Abnutzung an den Führungsflächen 21, 22, die durch Schmutzpartikel oder dergleichen verursacht wird.
Jeder Führungsdamm 19 weist außerdem eine Anschlagfläche 24 für die assoziierten Sensoren 14 – 17 auf, welche die Ruheposition der Sensoren 14 – 17 bestimmt, welche in der Zeichnung gezeigt ist. Wie schon oben angemerkt, ragt in dieser Ruheposition jeder Sensor 14 – 17 bezüglich der Biegelinie 13 vor. Der Sensorkörper 20 von jedem Sensor 14 – 17 weist eine Berührungslinie 25 außerhalb der Sensorkammer 18 auf, welche Berührungslinie sich parallel zur Biegelinie 13 erstreckt. Wie sich in 3 und 4 zeigt, liegt die Berührungslinie 25 von Sensor 14 weiter weg von der Biegelinie 13 als die Berührungslinie 25 von Sensor 15.
In 4 ist die Matrize 2 mit der V-förmigen Nut 3 schematisch gezeigt, wodurch angedeutet ist, dass die Berührungslinie 25 von Sensor 14 außerhalb der V-förmigen Nut 3 liegt, wohingegen die Berührungslinie 25 von Sensor 15 innerhalb der Nut 3 liegt. Wie aus der schematischen Darstellung ersichtlich ist, sind während der Biegebetätigung die Sensoren 14, 15 und 16, 17 über unterschiedliche Abstände bezüglich der Biegelinie 13 versetzt, wobei es möglich ist, aus dem Unterschied in der Versetzung den Winkel herzuleiten, zu welchem der jeweilige Teil des Werkstücks 1 gebogen worden ist. Die Art und Weise, auf welche dieser Unterschied in der Versetzung gemessen wird, wird detaillierter hiernach beschrieben.
5 ist eine Teilschnittansicht von Sensor 16. Es ist ersichtlich, dass der Sensor 17 im Wesentlichen das Spiegelbild von Sensor 15 ist, sodass es möglich ist, den Winkel zu messen, um welchen der jeweilige Teil des Werkstücks 1 gebogen worden ist auch auf der rechten Seite von Biegelinie 13. In 4 sind die Positionen von Sensoren 16, 17 mittels einer gestrichelten Linie angedeutet. Da die Winkel auf beiden Seiten der Biegelinie 13 gemessen werden, kann der Winkel, um welchen das Werkstück gebogen worden ist, mit großer Genauigkeit gemessen werden.
In der hierin beschriebenen Ausführungsform ist der Sensor 14 mit einem unteren Ende einer Sensorstange 26 verbunden, welche in dem Gehäuse 7 bewegbar montiert ist. In der hierin beschrieben, bevorzugten Ausführungsform, ist die Bewegungsrichtung der Sensorstange die gleiche wie die Biegerichtung 10. Dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig. Die Bewegungsrichtung der Sensorstange 26 muss jedoch exakt parallel zu den Führungsflächen 21, 22 sein. Bezugszeichen 27 und 28 zeigen Führ- oder Gleitlager für die Sensorstange 26 an. Eine Feder 29 belastet die Sensorstange und daher den Sensor 14, sodass in der Ruheposition der Sensor gegen die Anschlagfläche des Führungsdamms 19 gedrückt ist. An dem oberen Ende ist die Sensorstange 26 mit einem Verbindungsstück 30 verbunden, welches in 7 gezeigt ist, welches die Sensorstange 26 mit einem Halter 31 von einem Versetzungsmessgerät 32 verbindet. Das Versetzungsmessgerät 32 ist vorzugsweise in der Form eines Glaslineals. Der Halter 31 ist in dem Gehäuse 7 ähnlich bewegbar montiert, zu welchem Zweck Gleitlager 33 bereitgestellt sind. Auch was die Bewegungsrichtung vom Halter 31 betrifft, ist vorgesehen, dass er sich vorzugsweise in Biegerichtung 10 erstreckt. Die Bewegungsrichtung muss jedoch exakt parallel zu den Führungsflächen 21, 22 sein. Aus dem Vorherigen ist zu erkennen, dass die Bewegung von Sensor 14 in Bewegungsrichtung 10 den Halter 31 des Versetzungsmessgeräts 32 veranlasst, eine korrespondierende Bewegung durchzumachen.
Ein Messstift 34 des Versetzungsmessgerätes 32 ist mit dem Sensor 15 mittels eines Verbindungsstücks 35 verbunden, wie in der Schnittansicht von 4 gezeigt. Außerdem steht ein Sensorenrohr 36 im Eingriff mit dem Verbindungsstück 35, welches Sensorenrohr im Gehäuse 7 derart montiert ist, dass es in Biegerichtung bewegbar ist. Zu diesem Zweck sind Gleitlager 37 bereitgestellt. Eine Feder 38 belastet das Sensorenrohr 36, sodass der Sensor 15 in der dargestellten Ruheposition gegen die Anschlagfläche 24 des assoziierten Führungsdamms 19 gedrückt ist. Es ist zu erkennen, dass die Bewegung von Sensor 15 in Biegerichtung 10 den Messstift 34 des Versetzungsmessgeräts 32 veranlasst, eine korrespondierende Bewegung durchzumachen.
Wenn eine Biegebetätigung an dem Werkstück 1 durchgeführt wird, machen beide Sensoren 14, 15 eine Bewegung in Biegerichtung 10 durch, wodurch die oben beschriebenen Verbindungen zwischen den Sensoren 14, 15 und dem Versetzungsmessgerät 32 dem Versetzungsmessgerät 32 ermöglichen, den Unterschied in der Bewegung zwischen den beiden Sensoren 14, 15 zu messen. Das Messsignal des Versetzungsmessgeräts 32 wird über ein Verbindungsglied 39 (schematisch gezeigt) zu einer Prozesseinheit (nicht gezeigt) gespeist, welche einen Mikroprozessor aufweisen kann. Der Unterschied in der Bewegung zwischen den Sensoren 16, 17 auf der rechten Seite der Biegelinie wird auch auf eine ähnliche Art und Weise gemessen. Die Prozesseinheit leitet den Biegewinkel des Werkstücks 1 aus den Messsignalen der zwei Versetzungsmessgeräte 32 her. Dies ermöglicht eine hoch genaue Messung des Biegewinkels des Werkstücks.
Die Konstruktion, die Sensoren und Führungsflächen an dem Führungsdamm 19 aufweist, hat den Vorteil, dass eine Kraft, welche eine Komponente aufweist, die hin zu der Führungsfläche 21 des Führungsdamms 19 gerichtet ist, beim Biegen an den Sensoren 14 – 17 mittels des Werkstücks 1 ausgeübt wird. Dies bedeutet, dass eine genaue Führung der Sensoren 14 – 17 mittels des Führungsdamms 19 sichergestellt ist. In Übereinstimmung mit einer hierin beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform der Messvorrichtung 6 ist die Verbindung zwischen jedem Sensor 14 – 17 und einem jeweiligen Sensorstab 26 und dem Verbindungsstück 35 in Querrichtung zu der Biegelinie 13 verstellbar, um die Führung so genau wie möglich durchgeführt zu bekommen. Diese Ausführungsform ist in der Schnittansicht aus 6 für Sensor 14 gezeigt. Wie aus der Schnittansicht ersichtlich ist, ist der Sensor 14 mit einem Schlitzloch 40 versehen ist, sodass der Sensor 14 in Richtung quer zur Biegelinie 13 bezüglich des Bolzens 41 bewegbar ist, der zum Bewirken der Verbindung verwendet wird. Als Ergebnis ist das gegenseitige Aneinanderstoßen der beiden Führungsflächen 21, 22 unabhängig von irgendwelchen Herstellungstoleranzen der verschiedenen Teile der Messvorrichtung 6 verstellbar.
In der Ausführungsform der Biegevorrichtung und der Messvorrichtung wie in der Zeichnung gezeigt, sind die Sensoren 14 – 17 mit einer Berührungslinie 25 ausgebildet. Solch eine Berührungslinie könnte möglicherweise Schaden an der Oberfläche des Werkstücks verursachen. Um dies zu verhindern, ist es möglich, den Sensorkörper 20 mit einer Rundung auszubilden, die einen kleinen vorbestimmten Radius an der Stelle der Berührungslinie 25 hat, eher als dass eine Berührungslinie verwendet wird. Diese Rundung kann bei der Berechnung des Biegewinkels von der Prozesseinheit berücksichtigt werden.
Die hierin beschriebene Messvorrichtung 6 wird auch zum Messen einer möglichen Rückfederung von Werkstück 1 verwendet. Es ist eine gut bekannte Tatsache, dass, wenn ein Werkstück mittels der hierin beschriebenen Biegevorrichtung gebogen wird, das Werkstück nicht nur einer plastischen Verformung, sondern auch einer leichten elastischen Verformung unterworfen ist. Die sich ergebende Rückfederung des Werkstücks 1 wird durch Zurückführen des Stempels 5 im Anschluss an die Biegebetätigung gemessen, wobei die Rückkehrbewegung in dem Moment gestoppt wird, wenn der Stempel 5 fast nicht mehr einen Druck auf das Werkstück ausübt. Dieser Moment in der Rückkehrbewegung kann detektiert werden durch Montieren eines kleinen Sensors (nicht gezeigt) in der Biegelinie von Gehäuse 7, welcher Sensor im Gegenteil sich in der Ruheposition bezüglich der Biegelinie 13 erstreckt. In dem Moment, wenn der Sensor beginnt, sich bezüglich des Gehäuses 7 während der Rückkehrbewegung des Stempels zu bewegen, wird die Rückkehrbewegung gestoppt und der Unterschied zwischen den Biegewinkeln am Beginn und am Abschluss der Rückkehrbewegung des Stempels 5 kann ermittelt werden.
8 zeigt eine Querschnittansicht einer Rückfederung-Messeinheit 50, welche gemäß der Erfindung in der hierin beschriebenen Vorrichtung zum Biegen von Werkstücken verwendet wird. Wie aus der Querschnittansicht ersichtlich ist, weist die Einheit 50 ein Gehäuse 51 auf, wobei dessen Ende geneigte Flanken 52 und 53 aufweist. Eine Sensorkammer 54 ist in der geneigten Flanke 53 ausgenommen, in welche Kammer der Kopf 55 eines Rückfederung-Sensors 56 vorsteht. Der Rückfederung-Sensor 56 weist eine Sensorstange 57 auf, welche in einer Bohrung des Gehäuses 51 geführt ist.
Der Rückfederung-Sensor 56 ist im Gehäuse 51 zu einer Aufwärts- und Abwärtsbewegung imstande. Die geneigte Flanke 52 des Gehäuses 51 weist einen Endrand 55 auf, der zum Kopf 55 benachbart ist, welcher Endrand zu der Biegelinie 13 des Stempels 5 und dem Gehäuse 7 ausgerichtet ist. Der Kopf 55 weist auch eine geneigte Flanke mit einem Endrand auf, welcher in der Ruheposition bezüglich der Biegelinie 13 leicht vorsteht, was in 8 gezeigt ist, und welcher mit der Biegelinie 13 ausgerichtet ist, wenn eine Biegebetätigung durchgeführt wird. Der Kopf 55 kann auch zwei geneigte Flanken aufweisen, welche gemeinsam den Endrand definieren.
Ein Kopf von dieser Art ist einfacher auszubilden und erfährt von dem Gehäuse 51 eine geringere Reibung. Vorzugsweise ist zumindest das Material gehärtet, welches den Endrand umgibt. Außerdem ist der Kopf vorzugsweise zwischen den Endwänden des Gehäuses 51 positioniert, sodass ein unbeabsichtigter Schaden an dem Rückfederung-Sensor 56 praktisch ausgeschlossen ist.
Ein Drucksensor 58 ist über der Sensorstange 57 im Gehäuse 51 mittels eines Schraubgewindes 59 montiert. Der Drucksensor 58 weist einen elastischen Körper 60 auf, wie beispielsweise einen Kunststoffknopf, welcher gegen das obere Ende oder die Schulter der Sensorstange 57 anstößt. In der Seite des Gehäuses 51 ist ein konischer Bolzen 61 montiert, welcher in eine konische Ausnehmung im Sensorstab 57 fällt. Das Drehen des konischen Bolzens nach innen bewirkt, dass der Sensorstab sich nach oben bewegt.
Der Kopf 55 der Sensorstange 57 ist mit einem Anschlag 62 an der Seite bereitgestellt, welcher gegen die Wand der Sensorkammer 54 angrenzt. Eine Anschlagschulter 63 ist in der Wand der Sensorkammer 54 ausgebildet. Wenn der Kopf 55 in Richtung des Drucksensors 58 gedrückt wird, wird der Anschlag 62 gegen die Anschlagschulter 63 anstoßen, daher eine weitere Kompression und Überbelastung des elastischen Körpers 60 und des Drucksensors 58 verhindern. Als Ergebnis ist der Druck auf den Drucksensor 58 auf einen Maximalwert begrenzt, welcher unabhängig von dem Druck ist, der während der Biegung angelegt wird, sodass es möglich ist, empfindliche Drucksensoren zu verwenden, welche imstande sind, Belastungen innerhalb eines Bereichs von 0 – 100 kg zu messen.
Der Drucksensor 58 wird durch Festziehen des konischen Bolzens 61 verstellt, bis die Schulter der Sensorstange 57 gegen den elastischen Körper 60 stößt. Dann wird der Drucksensor 58 gedreht, sodass der elastische Körper 60 weiter gegen die Schulter der Sensorstange 57 gepresst wird, bis der Drucksensor einen hohen Druck misst, beispielsweise einen Wert gerade unter dem Maximalwert P_max, welcher durch den Drucksensor gemessen werden kann. Die Einheit, beispielsweise kg, N oder Ω, und die Größe des gemessenen Wertes, der von dem Sensor geliefert wird, variiert mit jedem Sensortyp oder sogar mit jedem individuellen Sensor, wobei sie aber nicht für die Erfindung für jene Angelegenheit wichtig sind. Dann wird der Drucksensor 58 an Ort und Stelle mittels eines Arretierbolzens 64 arretiert und der konischen Bolzen 61 wird zurückgedreht, beispielsweise bis der Drucksensor 58 einen Wert 30 misst und wird an Ort und Stelle beispielsweise mittels eines Klebstoffes arretiert.
Nun wird beispielsweise ein Winkel von 90°± 0,2° in die Prozesseinheit eingegeben. Der Wert, welcher von den Drucksensoren gemessen wird, kann aufgrund der Temperatur und anderen Umgebungseinflüssen variieren. Es ist daher wünschenswert den Wert, d. h. P₀, welcher von dem Drucksensor 58 im unbelasteten Zustand gemessen wird, gerade bevor die Betätigüng durchgeführt wird zu registrieren. Ein Werkstück 1, beispielsweise eine Metallplatte, wird zwischen dem Stempel 5 und der Matrize 2 angeordnet und der Stempel 5 wird nach unten bewegt. Fast sofort nachdem der Stempel 5 Kontakt mit dem Werkstück 1 herstellt, steigt der Wert, der von dem Drucksensor 58 gemessen wird zu einem Maximalwert P_max, welcher durch den Drucksensor 58 gemessen werden kann und der Anschlag 62 kommt in Anschlag mit der Anschlagschulter 63. Die Bewegung des Stempels 5 wird fortgesetzt, bis das Werkstück 1 zu einem Winkel von 90° gebogen worden ist. Der Stempel wird nun zurückbewegt, bis der Drucksensor 58 einen vorbestimmten Schwellenwert zwischen Po und P_max misst, wobei die Klemmkraft, die an dem Werkstück 1 von dem Stempel 5 und der Matrize 2 ausgeübt wird, immer noch ausreichend ist, um zu verhindern, dass das Werkstück 1 bewegt wird. Ein geeigneter Schwellenwert ist beispielsweise gleich der Hälfte der Summe von P₀ und P_max.
In dem Moment, wenn ein Wert kleiner als der Schwellenwert gemessen wird, wird der Stempel 5 gestoppt. Dann wird der Winkel ermittelt, zu welchem die Scheibe gebogen worden ist, beispielsweise 93°. Der Eingabewinkel wird nun um einen Wert reduziert, der gleich der Differenz zwischen dem gemessenen Winkel (93°) und dem ursprünglichen Eingabewinkel (90°) ist, d. h. um 3°, sodass er nun 87° ist. Diese Verfahrensschritte werden wiederholt bis ein Winkel erreicht ist, der kleiner als oder gleich 90°± 0,2° ist.
9 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Ausführungsform der hierin beschriebenen Vorrichtung, wobei die Rückfederung-Messeinheit 50 und die hierin beschriebene Messeinheit mit einem üblichen Gehäuse 70 ausgebildet sind. Der Vorteil davon ist, dass die Biegevorrichtung nur mit einer Messvorrichtungen eingerichtet werden muss, mittels welcher der Biegewinkel und der Rückfederungsbetrag gemessen werden kann.
In der hierin beschriebenen Biegevorrichtung wird die Messvorrichtung 6 kalibriert durch Platzieren einer Kalibrierplatte als das Werkstück auf die Matrize 2 und durch derartiges nach unten Bewegen des Stempels 5 mit einer kleinen Kraft, dass sich die Kalibrierungsplatte nicht verformen kann. Wenn die Abwärtsbewegung des Stempels 5 gestoppt ist, werden die Messwerte des Versetzungsmessgerätes 32 auf einen vorbestimmten Wert gesetzt, beispielsweise 0, da die Sensorpaare 14, 15 und 16, 17 in dieser Position in einer Ebene liegen.
Um weiter die Genauigkeit zu vergrößern, kann ein zweiter Kalibrierungsschritt unter Verwendung eines Kalibrierungsmessgerätes durchgeführt werden, welches eine Vförmige Nut mit geneigten Flanken aufweist, welche einen sehr präzise definierten Winkel von 90° haben. Das Kalibrierungsmessgerät wird unter den Stempel 5 angeordnet und nachfolgend wird der Stempel 5 in die V-förmige Nut gepresst, ohne das Kalibrierungsmessgerät zu verformen. Der Versetzungsunterschied zwischen den Sensoren 14, 15 und 16, 17 muss an diesem Punkt exakt mit einem Winkel von 45° korrespondieren. Da bei diesem Winkel die gemessene Versetzung dem Horizontalabstand zwischen den Sensoren gleicht, ist es möglich, den Horizontalabstand in der Prozesseinheit genau zu speichern. Die Prozesseinheit kann diesen Horizontalabstand zum genau Umwandeln der von dem Versetzungsmessgerät zugeführten Messwerte in Winkelmesswerte verwenden.
Da jedes Material einen bestimmten Rückfederungsbetrag aufweist, kann diese Rückfederung im Voraus durch Biegen des Werkstücks 1 weiter als den gewünschten Biegewinkel berücksichtigt werden. 10 zeigt sehr schematisch die Art und Weise des Steuerns der hierin beschriebenen Vorrichtung, welche keinen Teil der Erfindung bildet und welche eine Prozesseinheit 80 einschließlich der Eingabemittel 81 aufweist, wie beispielsweise eine Tastatur, mittels welchen der gewünschte Biegewinkel und die gewünschte Toleranz in die Prozesseinheit 80 eingeben werden kann. Die Antriebseinheit 85 des Stempels 5, welche schematisch in 10 gezeigt ist, wird zum Durchführen der Biegebetätigung von der Prozesseinheit 80 gesteuert, wobei der Biegewinkel von den hierin beschriebenen Mitteln der Messvorrichtung kontinuierlich gemessen wird. Wenn beispielsweise ein Winkel von 90°± 0,3° gebogen werden soll, wird die Prozesseinheit 80 den Stempel 5 bewegen, bis ein Winkel von 89,7° (90° minus einmal die Toleranz) gemessen wird. Dann steuert die Prozesseinheit 80 die Antriebseinheit, sodass der Stempel 5 zurückbewegt wird, wobei der Biegewinkel wieder kontinuierlich gemessen wird. Die Rückkehrbewegung wird durch die Prozesseinheit gestoppt, sobald ein Biegewinkel von 90,3° gemessen wird. Wenn dies der Fall ist, führt die Prozesseinheit 80 einen nächsten Biegeschritt durch, wobei das Werkstück 1 zu einem Winkel von 89,4° (90° minus zweimal die Toleranz) gebogen wird. Dann wird der Stempel 5 zurückbewegt. Sobald ein Winkel von 90,3° oder mehr gemessen wird, wird der nächste Biegeschritt durch Biegen zu einem Winkel von 89,1° durchgeführt, usw. Mit jedem folgenden Biegeschritt wird das Werkstück weiter gebogen, vorzugsweise um einen Betrag gleich dem gewünschten Toleranzwert. Sobald die Prozesseinheit 80 einen Biegewinkel misst, welcher während der Rückkehrbewegung kleiner als 90,3° bleibt, wird die Biegebetätigung gestoppt, und der Stempel wird vollständig nach oben bewegt. Auf diese Weise wird ein Werkstück zu dem gewünschten Winkel mit der gewünschten Toleranz mit einer großen Betätigungsgeschwindigkeit gebogen. Die Geschwindigkeit mit welcher aufeinanderfolgende Biegebetätigungen durchgeführt werden ist hoch.
Vorzugsweise ist der im ersten Schritt ausgebildete Winkel nicht 89,7°, sondern, abhängig vom Materialtyp, ein kleinerer Winkel von beispielsweise 89,5°, da es immer etwas Rückfederung gibt, welche direkt berücksichtigt werden kann. Die benötigte Anzahl von Biegeschritten wird daher reduziert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Biegewinkel an zwei oder mehreren Stellen gemessen, welche Stellen über die Länge der Biegelinie verteilt sind. Eine vorteilhafte Lösung ist von einer Ausführungsform bereitgestellt, wobei drei Messvorrichtungen 6 verwendet werden, von denen zwei nahe den Enden des Werkstücks angeordnet sind und eine davon ungefähr in der Mitte angeordnet ist. Mit einer Ausführungsform dieser Art kann das erfindungsgemäße Verfahren auf vorteilhafterweise zum Krümmen der Matrize verwendet werden. Im Allgemeinen wird eine sogenannte Krümmungsvorrichtung 86 unter die Matrize 2 gelegt, welche Vorrichtung schematisch in dem Blockdiagramm von 10 angedeutet ist, mittels welcher Vorrichtung die Abweichung der Biegemittel 2, 4 kompensiert werden kann. Die Krümmung wird auf eine übliche Art und Weise in Anlehnung an die Unterschiede zwischen den Biegewinkeln eingestellt, welche entlang der Länge der Biegelinie gemessen werden. Mit den Stand-der-Technik-Vorrichtungen ist die Einstellung der Krümmungsvorrichtung ein relativ zeitaufwendiges Verfahren. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie hierin beschrieben, kann eine schnelle und genaue Einstellung der Krümmungsvorrichtung auf die folgende Art und Weise erzielt werden.
Während des ersten Biegeschritts kann die Prozesseinheit 80 die Biegewinkel mittels der zwei oder mehreren Messvorrichtungen 6 vergleichen, in dieser Ausführungsform drei, und nachweisen, ob es irgendwelche Unterschiede gibt. Wenn ein Unterschied nachgewiesen ist, beispielsweise ein Unterschied, der größer als der gewünschte Toleranzwert ist, muss die Krümmung eingestellt werden. Die Prozesseinheit 80 stellt die Krümmungsvorrichtung ein sobald die Rückkehrbewegung gestoppt worden ist nach dem Nachweis eines Biegewinkels von mehr als 90,3° bei einer von den drei Messvorrichtungen 6. Die Prozesseinheit 80 kann dann ohne die Matrize zu belasten die Krümmungsvorrichtung auf eine derartige Weise einstellen, dass die gemessenen Unterschiede eliminiert sind. Die Einstellung der Krümmung kann stattfinden während die erste Biegebetätigung im Gange ist, wobei als Ergebnis davon die Betätigungsgeschwindigkeit erhöht ist.
Die oben beschriebene Rückfederung-Messeinheit 50 kann vorteilhafterweise in der hierin beschriebenen Vorrichtung zum Detektieren des Vorhandenseins oder der Abwesenheit von einem Werkstücks 1 verwendet werden. Die Prozesseinheit 80 enthält Daten über den Abstand, welchen der obere Träger 8 überbrücken muss, bevor der Stempel 5 die Nut 3 der Matrize 2 erreicht. Wenn der Stempel 5 gemäß den Daten die Form erreicht haben muss und die Messeinheit 50 kein Signal liefert, ist es ersichtlich, dass kein Werkstück 1 auf der Matrize 2 vorhanden ist. Dies bedeutet, dass das Werkstück nicht in der Vorrichtung angeordnet worden ist, zumindest nicht korrekt. Die Prozesseinheit wird in diesem Fall den Stempel 5 zu der Startposition zurückführen.
Es wird angemerkt, dass das hierin beschriebene Verfahren auch mit anderen Typen von Biegevorrichtungen verwenden werden kann, beispielsweise mit Vorrichtungen, die eine bewegbare Klemmbacke aufweisen. 11 ist eine sehr schematische Ansicht eines Teils von einer solchen Vorrichtung, welche Klemmbacken 82, 83 zeigt, welche ein Werkstück 1 einklemmen. Eine Klemmbacke 84 ist auf eine per se bekannte Weise bewegbar zum Biegen des Werkstücks 1. 11A zeigt die Klemmbacke in einer Startposition und in 11B wurde der gewünschte Winkel erreicht. Die Klemmbacke 84 ist an einer oder mehreren Stellen mit einer Rückfederung-Messeinheit 50 versehen, welche imstande ist, den Moment zu detektieren, wenn die Kemmbacke 84 droht, von dem Werkstück abgelöst zu werden. Da die Prozesseinheit imstande ist, auf eine übliche Art und Weise den Winkel zu messen um welchen die Klemmbacke 84 gedreht wird, ist es möglich, mittels der Messeinheit 50 nachzuweisen, ob die Klemmbacke 84 droht von dem Werkstück 1 abgelöst zu werden, wenn die Klemmbacke über den gewünschten Toleranzwert zurück bewegt wird. Der gewünschte Winkel zuzüglich des Toleranzwertes, d. h. der maximal zulässige Rückfederungsbetrag, ist in 11C gezeigt. Falls die Klemmbacke 84 in diesem Stadium noch nicht von dem Werkstück abgelöst worden ist, wird ein nächster Biegeschritt durchgeführt, wobei das Werkstück noch weiter gebogen wird als in 11D gezeigt. Die Biegeschritte werden wiederholt bis ein Biegewinkel nach der Rückkehrbewegung gemessen wird, welcher kleiner als der gewünschte Biegewinkel zuzüglich der gewünschten Toleranz ist.
Wenn ein besonderer Winkel, der zum Erzielen des gewünschten Winkels mit der gewünschten Toleranz gebogen werden soll, mittels einer Rückfederung-Messeinheit ermittelt worden ist, wenn das hierin beschriebene Verfahren verwendet wird, kann der Winkel in einem Speicher gespeichert werden und zum Biegen von Werkstücken in einer größerer Produktserie verwendet werden, sodass es nicht notwendig sein wird, durch alle Biegeschritte zu gehen. Dies ist auch für unterschiedliche Biegebetätigungen an ein und demselben Produkt möglich. Wenn ein gespeicherter Winkel verwendet wird, können die Sensoren 14–17 stillgelegt werden, indem sie in der Höchst-Position mittels einer geeigneten Arretier-Einrichtung fixiert werden. Dies verhindert eine unnötige Abnutzung der Sensoren, was daher deren Lebensdauer verlängert.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen, exemplarischen Ausführungsformen begrenzt, welche auf mehrere Weisen variiert werden können, ohne vom Umfang der Ansprüche abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Biegen von Werkstücken (1), – wobei das Werkstück zu einem gewünschten Winkel gebogen wird mit der Hilfe von Biegemitteln (2, 5; 82, 84), welche unter Steuerung einer Prozesseinheit (80) bewegt werden können für den Zweck, eine Biegebetätigung durchzuführen, – wobei der gewünschte Biegewinkel und eine gewünschte Toleranz in die Prozesseinheit eingegeben werden, – wobei die Prozesseinheit die Biegemittel in aufeinanderfolgenden Biegeschritten i (i=1....N) bewegt, wobei jeder Biegeschritt i den Schritt des Biegens des Werkstückes (1) zu einem gewünschten Biegewinkel abzüglich eines Winkelwertes aufweist, welcher mit jedem Schritt i ansteigt, – wobei anschließend die Biegemittel zurückbewegt werden und die Rückkehrbewegung gestoppt wird, bevor die Biegekraft, mit welcher das Werkstück zwischen den Biegemitteln eingeklemmt ist, unter einen vorbestimmten Wert fällt, – wonach ein nächster Biegeschritt durchgeführt wird, bis der Biegewinkel, der gemessen wird, wenn die Rückkehrbewegung gestoppt ist, kleiner als der gewünschte Biegewinkel zuzüglich der gewünschten Toleranz bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass – die Kraft unter Verwendung eines Drucksensors (58) über einen Messbereich gemessen wird, welche unmittelbar nachdem die Biegemittel in Kontakt mit dem Werkstück gelangen einen Malimal-Wert erreicht, wonach die Biegebewegung fortgesetzt wird, – wobei der Messbereich von einem Minimalwert, bei welchem der Drucksensor unbelastet ist, zu dem Maximalwert reicht, bei welchem der Drucksensor eine Anstoßposition erreicht hat, – und wobei die Rückkehrbewegung der Biegemittel gestoppt wird, wenn der Drucksensor eine vorbestimmte Kraft zwischen dem Minimal- und dem Maximalwert misst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei sich bei Schritt i der Winkelwert aus dem i-fachen der gewünschten Toleranz ergibt.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei bei Schritt i der Winkelwert größer als die gewünschte Toleranz beim ersten Biegeschritt ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Drucksensor (58) während des ersten Biegeschritts kalibriert wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Biegewinkel an mindestens zwei Messstellen gemessen wird, welche über die Länge der Biegelinie (13) verteilt sind, wobei die Biegemittel Krümmungsmittel (86) aufweisen, wobei die Prozesseinheit (80) die Biegewinkel vergleicht, welche an den mehreren Messstellen gemessen werden, wobei die Prozesseinheit die Krümmungsmittel nach dem Detektieren eines Unterschiedes zwischen den Biegewinkeln derartig justiert, dass der Unterschied zumindest im Wesentlichen eliminiert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die Prozesseinheit (80) die Krümmungsmittel (86) justiert sobald wie die Rückkehrbewegung während des ersten und möglicherweise der nächsten Biegeschritte gestoppt ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prozesseinheit (80) den Kontakt zwischen den Biegemitteln (2, 5, 82–84) und dem Werkstück (1) detektiert und die Bewegung der Biegemittel misst, wobei die Biegemittel zurück bewegt werden, falls nach einer vorbestimmten Bewegung kein Kontakt mit dem Werkstück detektiert wird.
Vorrichtung zum Biegen von Werkstücken (1), aufweisend: – Biegemittel (2, 5; 82–84), – eine Antriebseinheit zum Antreiben der Biegemittel, um eine Biegebetätigung durchzuführen, – eine Messvorrichtung (6) zum Messen eines Biegewinkels des Werkstückes, und – eine Prozesseinheit (80), welche Eingabemittel (81) zum Eingeben eines gewünschten Biegewinkels aufweist, welche Prozesseinheit den gewünschten Biegewinkel mit einer gewünschten Toleranz über die Eingabemittel aufnehmen kann und welche Prozesseinheit zum Steuern der Antriebseinheit in aufeinanderfolgenden Biegeschritten (i= 1...N) derart eingerichtet ist, – dass jeder Biegeschritt i den Schritt des Biegens des Werkstückes (1) zu einem gewünschten Biegewinkel abzüglich eines Winkelwertes aufweist, welcher mit jedem Schritt i zunimmt, – dass anschließend die Biegemittel zurückbewegt werden und die Rückkehrbewegung gestoppt wird, bevor die Biegekraft, mit welcher das Werkstück zwischen den Biegemitteln eingeklemmt ist, unter einen vorbestimmten Wert fällt, und – dass danach ein nächster Biegeschritt durchgeführt wird, bis der Biegewinkel, der gemessen wird, wenn die Rückkehrbewegung gestoppt ist, kleiner als der gewünschte Biegewinkel zuzüglich der gewünschten Toleranz bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass zum Messen der Biegekraft die Vorrichtung ferner mit einem Drucksensor (58) versehen ist, der einen Messbereich hat, welcher unmittelbar nachdem die Biegemittel in Kontakt mit dem Werkstück gelangen einen Maximalwert erreicht, wobei die Prozesseinheit eingerichtet ist, um danach die Biegebewegung fortzusetzen, wobei der Messbereich von einem Minimalwert, bei welchem der Drucksensor unbelastet ist, zu dem Maximalwert reicht, bei welchem der Drucksensor eine Anstoßposition erreicht, und wobei die Prozesseinheit ferner zum Stoppen der Rückkehrbewegung der Biegemittel eingerichtet ist, wenn der Drucksensor eine vorbestimmte Biegekraft zwischen dem Minimal- und den Maximalwert misst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei sich bei Schritt i der Winkelwert aus dem i-fachen der gewünschten Toleranz ergibt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei der Winkelwert größer als die gewünschte Toleranz beim ersten Biegeschritt ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8–10, wobei der Drucksensor (58) in einer Rückfederung-Messeinheit (50) eingebaut ist, welche einen Rückfederung-Sensor (56) aufweist, welcher zwischen dem Drucksensor (58) und dem Werkstück (1) angeordnet ist, und welcher mit dem Gehäuse (51) der Rückfederung-Messeinheit (50) derartig zusammenwirkt, dass eine Überlastung des Drucksensors (58) während des Biegens verhindert wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei ein elastischer Körper (60) zwischen dem Rückfederung-Sensor (56) und dem Druckssensor (58) vorhanden ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 8-12, wobei mindestens zwei Messvorrichtungen (6) und eine Krümmungsvorrichtung (86) vorgesehen sind, wobei die Prozesseinheit (80) zum Vergleichen der Biegewinkel eingerichtet ist, welche mittels der mehreren Messvorrichtungen (6) gemessen werden, wobei die Prozesseinheit die Krümmungsvorrichtung (86) nach der Detektion eines Unterschiedes zwischen den Biegewinkeln justieren kann, sodass der Unterschied zumindest im Wesentlichen eliminiert ist, wobei die Prozesseinheit die Krümmungsmittel, sobald wie die Rückkehrbewegung gestoppt ist, während des ersten und der möglichen nächsten Biegeschritte justiert.