DE60029288T2

DE60029288T2 - Biegevorrichtung und deren Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE60029288T2
Application number: DE60029288T
Authority: DE
Inventors: Schunitsu Ichinomiya-shi Ito; Atsutoshi Fuchu-shi Goto
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2020-09-19
Also published as: KR20010039895A; US6571589B1; EP1090699B1; KR100519521B1; DE60029288D1; CN1292309A; EP1090699A2; EP1090699A3; CN1233485C

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Biegemaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (siehe beispielsweise US-A-4489586), wie z.B. eine Abkantpresse, und deren Betriebsverfahren, und insbesondere eine Biegemaschine, die einen Winkel während des Biegevorgangs messen kann.
Hintergrund der Erfindung
Bei herkömmlichen Biegemaschinen, wie z.B. Abkantpressen, wird ein Biegewinkel unmittelbar gemessen, um diesen während der Bearbeitung zu steuern oder um festzustellen, ob der Biegewinkel des Werkstücks ausreichend ist. Bei diesen Biegemaschinen wird üblicherweise ein Winkelmessinstrument zur unmittelbaren Messung des Biegewinkels in der Nähe einer oberen Form eingebaut und in einem Biegeabschnitt des Werkstücks unter Verwendung eines Messinstrument-Einführ/Rückführmechanismus angeordnet und wieder entfernt. Es wurden einige Winkelmessinstrumente vorgeschlagen, die ein in der oberen Form integriertes Winkelmessinstrument aufweisen.
Bei einigen Biegemaschinen, die den zuvor angegebenen Messinstrument-Einführ/Rückführmechanismus verwenden, wird ein Eckenkontaktelement, das in Form eines Parallelhebels gebildet ist, in den Biegeabschnitt des Werkstücks, wie beispielsweise des Blechteils, eingeführt und ein Biegewinkel unter Verwendung eines Drehgebers erfasst, um die Verstellung einer linearen Position eines Gestänges zu messen, die auftritt, wenn das Eckenkontaktelement mit einer Ecke, die die Oberfläche des Werkstücks bildet, in Kontakt kommt (Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2630720). Gemäß diesem Patent kann die Messung im Wesentlichen unabhängig von der Position des Werkstücks und ungeachtet der Auswirkung der Veränderungen der Dicke des Werkstücks oder gegenüberliegender Flächen einer Innenecke des Werkstücks erfolgen.
Da jedoch die Verstellung der linearen Position des Eckenkontaktelements in eine Drehung des Winkelgebers umgewandelt wird, kann aufgrund eines kleinen Fehlers in einem Bewegungskonvertierungsbereich des Winkelgebers die Messgenauigkeit begrenzt sein. Daher ist es schwierig, die Messgenauigkeit weiter zu verbessern. Zusätzlich werden aufgrund des Messinstrument-Einführ/Rückführmechanismus zwangsläufig die Abmessungen der gesamten Messvorrichtung vergrößert, so dass es schwierig ist, mehrere Winkelmessinstrumente zu installieren, um den Winkel an mehreren Stellen, die in Richtung der Biegelinie des Werkstücks beabstandet sind, zu messen. Solche Messungen an mehreren Stellen sind erforderlich, um eine hohe Biegegenauigkeit zu erreichen.
Durch das Integrieren des zuvor angegebenen Winkelmessinstrumentes in der oberen Form ist es möglich, Winkelmessinstrumente an mehreren Stellen anzubringen, wobei jedoch aufgrund seiner dreidimensionalen Form mit bestimmter Länge, Breite und Tiefe der Winkelgeber nicht in einem flachen Abschnitt, wie z.B. in der oberen Form der Abkantpresse, integriert werden kann. Die obere Form der Abkantpresse weist eine Dicke von z.B. einigen Millimetern auf, so dass bisher nur eine geringe Anzahl von Winkelmessinstrumenten, die in einer solchen flachen Presse integriert werden können, ohne deren Festigkeit zu beeinträchtigen, für praktische Anwendungen verwendet wurde.
Bei den Beispielen der vorgeschlagenen Winkelmessinstrumente, die in der oberen Form der Abkantpresse integriert sind, werden zwei Abtastelemente unterschiedlicher Breite in eine Innenecke des Werkstücks geführt, um gegenüberliegende Enden der beiden Elemente mit entsprechenden Flächen der Innenecke in Kontakt zu bringen und eine Differenz der Vorschubtiefe in die Innenecke zwischen diesen Abtastelementen in einen Biegewinkel zu konvertieren. Jedes der Abtastelemente ist in Form einer Scheibe oder einer Stange gebildet. Die Differenz der Vorschubtiefe wird durch einen optischen Sensor, wie beispielsweise einen PSD (Positionssensor), erfasst.
Der optische Sensor wird jedoch sehr leicht durch Wärme beeinträchtigt, so dass dessen Messgenauigkeit durch die während des Biegevorgangs erzeugte Wärme verringert ist. Darüber hinaus hat, da die obere Form einen geteilten Aufbau lediglich zum Einbau des Winkelmessinstruments haben muss, die obere Form einen komplizierten Aufbau und eine geringere Stabilität, so dass die Abmessungen der oberen Form vergrößert werden müssen, um den komplizierten Aufbau und die geringe Stabilität zu kompensieren.
Beim Biegen des Werkstücks tritt darüber hinaus das so genannte Phänomen des "Zurückfederns" auf, bei dem sich der Biegewinkel, wenn auch nur geringfügig, aufgrund der Elastizität des Werkstücks verringert, so dass eine genaue Messung verhindert wird oder eine längere Zeitdauer für die Messung erforderlich ist. Zum Messen des Biegewinkels nach einem Zurückfedern muss beispielsweise eine Biegelast zurückgenommen werden. In diesem Fall kann sich die Position des Werkstücks ändern, wobei eine solche Positionsänderung flexibel gehandhabt werden muss. Es ist daher erforderlich, die Biegemaschine mit einem integrierten Winkelmessinstrument zu verbessern und ein Verfahren zum wirksamen Betreiben einer solchen Biegemaschine zu schaffen.
Andere Winkelmessinstrumente, die in der Biegemaschine installiert sind, betreffen die Verwendung der Bildverarbeitung, wobei ein Messobjekt mit einem Schlitzlichtstrahl von einem Halbleiterlaser bestrahlt wird und eine CCD-Kamera verwendet wird, um eine Abbildung eines Biegeabschnitts aufzunehmen, dessen Biegewinkel gemessen werden soll. Bei diesen Messinstrumenten wird jedoch die Messgenauigkeit durch Veränderungen des Umgebungslichtes beeinträchtigt, so dass ein komplizierter und kostenaufwendiger Aufbau erforderlich ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Biegemaschine zu schaffen, bei der ein Winkelmessinstrument in einer Matrize eingebaut werden kann, um einen Winkel während des Biegens genau zu messen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine genaue Winkelmessung ohne Dämpfungssignale zu ermöglichen, bei der die Auswirkungen der Temperaturveränderung unter Verwendung eines einfachen Aufbaus beseitigt sind.
Es ist darüber hinaus eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zu ermöglichen, dass ein Winkelmessinstrument in einer Form in einfacher Weise durch das Teilen der Form eingebaut werden kann.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine zu schaffen, bei dem ein in einer oberen Form eingebautes Winkelmessinstrument verwendet wird, um ein genaues Biegen unter Berücksichtigung des Zurückfederns zu erreichen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Biegemaschine zur Durchführung eines Biegevorgangs unter Verwendung einer linear verlaufenden Patrizen- und Matrizenform, um ein Werkstück dazwischen zu klemmen, mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Bei dieser Anordnung ist das Winkelmessinstrument in der Patrizenform integriert, um das Messen des Winkels während des Biegevorgangs zu ermöglichen. Darüber hinaus wird das Winkelmessinstrument in einen Biegeabschnitt des Werkstücks vorgeschoben, wenn die Patrizenform zum Biegen oder dergleichen angehoben oder abgesenkt wird, so dass ein Mechanismus, der ausschließlich verwendet wird, um das Winkelmessgerät vor- und zurückzubewegen, nicht mehr erforderlich ist. Das Winkelmessinstrument umfasst einen induktiven linearen Positionsdetektor, wobei kleine präzise arbeitende induktive lineare Positionsdetektoren bereits bei praktischen Anwendungen verwendet wurden und eine genaue Winkelmessung bei Verwendung in dem Winkelmessinstrument ermöglichen. Ein solcher linearer Positionsdetektor kann darüber hinaus in einfacher Weise in einer Patrizenform mit einer flachen Pressform, wie etwa bei einer Abkantpresse, integriert werden. Es sind verschiedene induktive lineare Positionsdetektoren erhältlich, die Differentialtransformatoren und Phasenverschiebungs-Messeinrichtungen enthalten.
Das Winkelmessinstrument umfasst insbesondere ein Eckenkontaktelement, das mit den gegenüberliegenden Seiten einer Innenecke in Kontakt kommt, die sich durch das Biegen des Werkstücks ergibt, damit sich seine lineare Position in Abhängigkeit eines Öffnungswinkels zwischen die Ecke bildenden Flächen verstellt, sowie einen induktiven linearen Positionsdetektor zum Messen der Verstellung der linearen Position des Eckenkontaktelements.
Der lineare Positionsdetektor ermittelt vorzugsweise eine Änderung der linearen Position aufgrund einer Änderung des Phasenwinkels und hat eine Funktion zur Verwendung eines Ausgangssignals mehrerer Spulen oder Impedanzeinrichtungen, um die Temperaturkennlinie einer Spule zur Ermittlung der linearen Position zu kompensieren.
Wenn die Positionserfassung auf einer Änderung des Phasenwinkels basiert, kann die Position ohne eine Beeinträchtigung durch eine Signaldämpfung genau ermittelt werden. Darüber hinaus kann, wenn der lineare Positionsdetektor eine Funktion zur Verwendung eines Ausgangssignals mehrerer Spulen oder Impedanzeinrichtungen hat, um die Temperaturkennlinie einer Spule zur Ermittlung der linearen Position zu kompensieren, die Position in einfacher Weise erfasst werden, während die Auswirkungen der Temperaturveränderungen beseitigt sind. Folglich können Messungen ohne eine Beeinträchtigung durch Wärme, die während des Biegevorgangs entsteht, erfolgen, so dass eine Korrektur bezüglich etwa der Betriebsdauer nicht erforderlich ist.
Der lineare Positionsdetektor kann insbesondere so aufgebaut sein, dass er beispielsweise mehrere Spulen, die von einem gleichphasigen Wechselstromsignal (AC) erregt werden, ein magnetisch reagierendes Element, dessen lineare Position verstellt wird, um die Induktivität der Spulen zu verändern, und eine Operationsschaltung umfasst. In diesem Fall kombiniert die Operationsschaltung Ausgangsspannungen der mehreren Spulen, um mehrere AC-Ausgangssignale zu erzeugen, um einen Phasenwinkel entsprechend der Verstellung der linearen Position auf Grundlage der Beziehung zwischen den Amplitudenwerten der mehreren AC-Ausgangssignale zu ermitteln.
Die Patrizenform kann aus mehreren Teilformen bestehen, die in Richtung der Breite der Form angeordnet so sind, dass die Breite der Form durch eine Änderung der Anzahl der angeordneten Teilformen verändert werden kann. In diesem Fall weist wenigstens eine der Teilformen eine Aufnahmeausnehmung in einer Seitenendfläche auf, in der das Winkelmessinstrument aufgenommen ist. Wenn die Ausnehmung in der Teilfläche der Teilformen, die in Richtung der Breite der Form angeordnet sind, gebildet und das Winkelmessinstrument in dieser Ausnehmung aufgenommen ist, kann die Teilung zur Änderung der Formbreite genutzt werden, um das Integrieren des Winkelmessinstruments in der Form zu ermöglichen. Darüber hinaus befindet sich die Ausnehmung zur Aufnahme des Winkelmessinstrumentes in den Seitenendflächen der Teilformen, so dass die Winkelmessinstrumente an mehreren Stellen in Richtung der Breite der Form der oberen Form eingebaut werden können, um den Biegewinkel an mehreren Stellen entlang des Biegelinienabschnitts zu messen, um in einfacher Weise eine hochgenaue Biegung zu erhalten. Die Teilformen mit dem dazwischen angeordneten Winkelmessinstrument können gleichzeitig zwischen einem angeordneten Zustand und einem nicht-ausgewählten Zustand bezüglich einer Betriebsposition verstellt werden.
Die vorliegende Erfindung schafft darüber hinaus ein Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine gemäß den Ansprüchen 1 und 2 und ein Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine gemäß Anspruch 3, wobei die Verfahren in den Ansprüchen 4 bzw. 5 festgelegt sind.
Die angehobene und abgesenkte Position der oberen Form kann indirekt vermittels der Zeit angegeben werden, da diese vermittels der Zeit ermittelt werden kann, wenn vorher eine Geschwindigkeitskennlinie für einen Anhebe- und Absenkvorgang ermittelt wurde. Die angehobene und abgesenkte Position der oberen Form kann vermittels der Zeit bei einem Betriebsverfahren gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung angegeben werden.
Beim Biegen des Werkstücks liegen vorbestimmte Beziehungen zwischen der angehobenen und der abgesenkten Position der oberen Form und der Last, die auf die obere Form wirkt, und dem Biegewinkel des Werkstücks, vor, durch welche das Ausmaß des Zurückfederns beeinflusst wird. Folglich kann durch das Messen der angehobenen und abgesenkten Positionen der oberen Form, der Last, die auf die obere Form wirkt, und des Biegewinkels des Werkstücks während des Biegens und durch das anschließende Messen des Biegewinkels nach dem Zurückfedern, um den nächsten Korrekturwert für das einstellbare Element der Biegemaschine zu erhalten, der den Biegewinkel beeinflusst, der nächste Biegevorgang präzise durchgeführt werden. Durch das Messen nach dem Biegen des Biegewinkels nach dem Zurückfedern nach der Umkehr der oberen Form in einem bestimmten Maß bzw. nach oder Beendigung der Druckbeaufschlagung der oberen Form, kann der Winkel, der nach dem Zurückspringen vorhanden ist, in einfacher Weise und exakt unter Verwendung des in der oberen Form integrierten Winkelmessinstrumentes gemessen werden. Dieses Verfahren zum Betreiben der Biegemaschine kann nur während des Probebiegens verwendet werden und die Biegemaschine kann anschließend unter Verwendung eines weiteren Korrekturwertes, der während dem Probebiegen erhalten wurde, korrigiert werden.
Untersuchungen des Erfinders haben gezeigt, dass die Beziehungskennlinie zwischen dem Biegewinkel nach dem Zurückfedern und dem Ausmaß, in dem das einstellbare Element verstellt wurde, um den Biegewinkel zu steuern, aufgrund der Beziehung zwischen der angehobenen und der abgesenkten Position der oberen Form, der auf die obere Form wirkenden Last, und des Biegewinkels des Werkstücks, der während des Biegevorgangs gemessen wird, in mehrere Muster klassifiziert werden kann, und dass die Muster darüber hinaus eine gemeinsame Tendenz aufweisen. Beispielsweise ist eine Einteilung in Muster nur aufgrund der Beziehungen zwischen den vorher gemessenen Werten möglich, auch wenn sich die Dicke des Werkstücks oder dessen Material ändert. Folglich kann durch das Erstellen einer Mustertabelle und das Bilden von Korrekturwert-Umwandlungsdaten für jedes Muster durch das Auswählen eines Musters, das auf den während des Biegevorgangs erhaltenden Werten basiert, und durch das Erhalten des nächsten Korrekturwertes für das einstellbare Element durch eine Konvertierung unter Verwendung der Korrekturwert-Umwandlungsdaten für das ausgewählte Muster der Biegevorgang in einfacher Weise und schnell erfolgen, ohne komplizierte arithmetische Operationen zu benötigen. Um den nächsten Korrekturwert unter Verwendung der Korrekturwert-Umwandlungsdaten in Abhängigkeit des Biegewinkels nach dem Zurückfedern zu erhalten, kann der Biegewinkel direkt verwendet werden oder ein Fehler zwischen dem Biegewinkel nach dem Zurückfedern und einem Sollwinkel verwendet werden.
Bei dem vorliegenden Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine wird, wenn es sich bei der Biegemaschine um einen Typ handelt, bei dem eine untere Form entsprechend der Patrizenform eine veränderbare Bodenflächenhöhe hat, so dass der Biegevorgang durch Absenken der oberen Form, bis das Werkstück gegen die Bodenfläche der unteren Form gepresst wird, durchführt wird, das einstellbare Element auf der Bodenflächehöhe der unteren Form angeordnet. Der nächste Korrekturwert, der sich aus den Korrekturwert-Umwandlungsdaten ergibt, ist ein Korrekturwert für die Bodenflächenhöhe.
Bei dem vorliegenden Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine betrifft, wenn es sich bei der Biegemaschine um einen Typ handelt, bei dem der Biegewinkel durch das Einstellen des Ausmaßes, in dem die obere Form entsprechend der Patrizenform in die untere Form vorrückt, festgelegt wird, der nächste Korrekturwert, der aus den Korrekturwert-Umwandlungsdaten erhalten wird, einen Korrekturwert für einen Sollwert eines Überhubs, bei dem die obere Form weiter aus der angehobenen oder abgesenkten Position der oberen Form abgesenkt wird, die einem Sollwinkel für den Werkstückbiegewinkel entspricht.
Bei dem Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine, bei dem die obere Form eine veränderbare Bodenflächenhöhe hat, kann das Muster der Beziehung zwischen der angehobenen und der abgesenkten Position der oberen Form und der auf die untere Form wirkenden Last und dem Biegewinkel des Werkstückes, die alle während des Biegevorgangs auftreten, derart klassifiziert werden, dass es einem Hub der oberen Form von einem Lasteintauchpunkt bis zu einem Sollwinkel und einem Hub vom Sollwinkel aus zum niedrigsten Punkt entspricht. Untersuchungen des Erfinders haben ergeben, dass eine allgemeine Erstellung von Mustern durch die Klassifizierung der Muster unter Verwendung des Hubs vor und nach dem Lasteintauchpunkt erreicht werden kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schafft eine Biegemaschine mit einer der zuvor beschriebenen Anordnungen der vorliegenden Erfindung und mit einem einstellbaren Element zur Steuerung des Biegewinkels, wobei die Biegemaschine die folgende lernende Steuereinrichtung aufweist.
Die lernende Steuereinrichtung umfasst:

– eine Mustertabelle, die mehrere Muster anzeigt, in die die Beziehung zwischen der angehobenen und der abgesenkten Position der oberen Form und einer auf die obere Form wirkenden Last und der Biegewinkel des Werkstücks, die während des Biegevorgangs gemessen werden, klassifiziert sind,
– Korrekturwert-Umwandlungsdaten für jedes der Muster, die den nächsten Korrekturwert für das einstellbare Element entsprechend dem Biegewinkel nach dem Zurückfedern liefern,
– eine Einrichtung zum Messen der angehobenen und abgesenkten Position der oberen Form, der auf die obere Form wirkenden Last und des Biegewinkels des Werkstücks während des Biegevorgangs,
– eine Einrichtung zum Messen des Biegewinkels des Werkstücks nach dem Zurückfedern nach der Umkehr der oberen Form in einem bestimmten Maß bzw. nach der Beendigung der Druckbeaufschlagung der oberen Form, und
– eine Korrekturwerteerzeugungseinrichtung zur Wahl des entsprechenden Musters aus der Mustertabelle aufgrund der Werte der angehobenen und abgesenkten Position der oberen Form, der auf die obere Form wirkenden Last, des Biegewinkels des Werkstücks, die alle während des Biegevorgangs erhalten wurden, und zur Verwendung des ausgewählten Musters, um den nächsten Korrekturwert für das einstellbare Element entsprechend dem Biegewinkel nach dem Zurückfedern entsprechend den Korrekturwert-Umwandlungsdaten zu erzeugen.

Durch die lernende Steuereinrichtung, die wie zuvor beschrieben aufgebaut ist, kann das Betriebsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden, das den zuvor angegebenen, einem Muster zugeordneten nächsten Korrekturwert liefert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Vorderansicht einer Biegemaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Seitenansicht der Biegemaschine;
3A bis 3C sind jeweils eine Ansicht im Schnitt, eine Vorderansicht, und eine Seitenansicht im Schnitt einer Teilform einer oberen Form der Biegemaschine;
4A ist eine Seitenansicht, in der ein oberer Abschnitt der Teilform in einer vergrößerten Ansicht gezeigt ist, und 4B ist eine Ansicht im Schnitt einer Modifizierung davon;
5A ist eine explodierte Vorderansicht, in der ein Winkelmessinstrument, das in der Biegemaschine eingebaut ist, sowie die obere Form gezeigt sind, und 5B ist eine Seitenansicht davon;
6 ist eine Ansicht zur Verdeutlichung der Arbeitsweise des Winkelmessinstrumentes;
7 ist eine Seitenansicht, in der die Beziehung zwischen einer unteren Form und der oberen Form der Biegemaschine gezeigt ist;
8 ist eine Seitenansicht, in der die Beziehung zwischen einer Änderung der unteren Form und der oberen Form der Biegemaschine gezeigt ist;
9 ist eine Seitenansicht, in der die Beziehung zwischen einer weiteren Änderung der unteren Form und der oberen Form der Biegemaschine gezeigt ist;
10A bis 10C betreffen eine perspektivische Außenansicht, die einen linearen Positionsdetektor des Winkelmessinstrumentes zeigt, eine Ansicht im Schnitt entlang einer Axialrichtung einer Spule, und ein elektrisches Schaltbild bezüglich der Spule;
11 ist eine Kennlinie zur Verdeutlichung eines Messvorgangs, der von dem linearen Positionsdetektor durchgeführt wird;
12 ist ein elektrisches Schaltbild für den Spulenabschnitt, das eine Modifizierung des linearen Positionsdetektors zeigt;
13 ist ein elektrisches Schaltbild für den Spulenabschnitt, das eine weitere Modifizierung des linearen Positionsdetektors zeigt;
14 ist ein elektrisches Schaltbild für den Spulenabschnitt, das noch eine weitere Modifizierung des linearen Positionsdetektors zeigt;
15 ist ein elektrisches Schaltbild für den Spulenabschnitt, das eine weitere Modifizierung des linearen Positionsdetektors zeigt;
16 ist ein elektrisches Schaltbild für den Spulenabschnitt, das eine weitere Modifizierung des linearen Positionsdetektors zeigt;
17 ist eine aufgebrochene perspektivische Ansicht, in der eine weitere Modifizierung des linearen Positionsdetektors gezeigt ist;
18 ist ein elektrisches Schaltbild des linearen Positionsdetektors;
19 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel einer Messeinrichtung des linearen Positionsdetektors zeigt;
20 ist ein Blockschaltbild, das ein weiteres Beispiel einer Messeinrichtung des linearen Positionsdetektors zeigt;
21 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel eines Steuerungssystems für die Biegemaschine zeigt;
22 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zeigt, das von dem Steuerungssystem ausgeführt wird, um die Biegemaschine zu betreiben;
23 ist ein Blockschaltbild, das ein weiteres Beispiel des Steuerungssystems der Biegemaschine zeigt;
24 ist ein Blockschaltbild der lernenden Steuerungseinrichtung des Steuerungssystems;
25 ist ein Flussdiagramm der lernenden Steuerung, das von dem Steuerungssystem ausgeführt wird;
26 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen verschiedenen Signalen zeigt, die während der lernenden Steuerung, die von dem Steuerungssystem durchgeführt wird, gebildet werden;
27 ist ein Blockschaltbild, das ein weiteres Beispiel des Steuerungssystems für die Biegemaschine zeigt;
28 ist ein Blockdiagramm der lernenden Steuereinrichtung des Steuerungssystems;
29 ist eine Kennlinie, welche die Beziehung zwischen den verschiedenen Signalen, die während der von dem Steuerungssystem ausgeführten lernenden Steuerung gebildet werden.
Genaue Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Vorderansicht einer Biegemaschine mit einem Winkelmessinstrument. 2 ist eine Seitenansicht der Biegemaschine.
Bei der vorliegenden Biegemaschine handelt es sich um eine Abkantpresse mit einem Bett 1 mit einer unteren Form 2, die daran befestigt ist, und einer entsprechenden Matrizenform, sowie einem Stößel 3 mit einer oberen Form 4, die an einem unteren Ende davon angebracht ist und der Patrizenform entspricht. Der Stößel 3 ist derart angebracht, dass er an seinen gegenüberliegenden Enden mittels Führungen 5 angehoben und abgesenkt werden kann, und wird derart gesteuert, dass er mittels einer Stößel-Anhebe/Absenkeinrichtung 6 angehoben und abgesenkt wird. Die Stößel-Anhebe/Absenkeinrichtung 6 umfasst einen Elektromotor oder einen Hydraulikzylinder und kann das Anheben oder Absenken auf eine beliebige Position steuern.
Die untere Form 2 und die obere Form 4 sind in mehrere Teilformen 2A bzw. 4A in einer Richtung der Breite der Form unterteilt. Die Breite der Form kann durch das Wählen der Anzahl der angeordneten Teilformen 2A oder 4A verändert werden. Die Breite der Form kann unter Verwendung eines (nicht in den Zeichnungen gezeigten) Teilformen-Auswahlmechanismus verändert werden, um die Teilformen 2A oder 4A zwischen den wirksamen Positionen (dargestellten Positionen), die bei der Bearbeitung verwendet werden, und den zurückgezogenen Positionen zu bewegen. Eine oder alle Teilformen 4A der oberen Form 4 hat bzw. haben ein Winkelmessinstrument 9.
Das Bett 1 umfasst einen Werkstück-Auflagetisch 7, der vor der unteren Form 2 angebracht ist, und eine Lehre 8, die nach der unteren Form 2 angebracht ist. Ein zu biegendes Werkstück, wie beispielsweise ein Metallblech W, wird an dem Werkstück-Auflagetisch 7 angeordnet und über der unteren Form 2 eingeführt, bis es mit der Lehre 8 in Anlage kommt. Wenn der Stößel 3 die obere Form 4 absenkt, wird das Werkstück W zwischen die untere Form 2 entsprechend der Matrizenform und die obere Form 4 entsprechend der Patrizenform geklemmt und anschließend in einer V-Form gebogen.
Gemäß dieser Ausführungsform dient die untere Form 2 zum Dreipunktbiegen und weist eine rechteckförmige untere Formausnehmung 2a auf, wie in 7 gezeigt. Die untere Form 2 weist ein veränderbares Bodenteil 2aa auf, dessen vertikale Position so verstellt wird, um die Tiefe der Ausnehmung zu verändern. Die Einstellung der Position des veränderbaren Bodenteils 2aa erfolgt durch einen Bodenflächenhöhen-Einstellmechanismus 29. Der Bodenflächenhöhen-Einstellmechanismus 29 besteht aus einem sich verjüngenden Element 29a, das sich in Kontakt mit einer schrägen Bodenfläche des veränderbaren Bodenteils 2aa vor- und zurückbewegen kann, einem Vorschubspindelmechanismus 29b zum Bewegen des sich verjüngenden Elementes 29a nach vorne und nach hinten, und einem Motor 29c zum Antreiben des Vorschubspindelmechanismus 29b.
Die obere Form 4 umfasst einen Spitzenabschnitt 4a mit einem spitzwinkligen, V-förmigen Querschnitt mit einer Spitzkante 4aa mit einem stumpfwinkligen V-förmigen oder kreisförmig gebogenen Querschnitt. Die obere Form 4 hat eine Dicke, die wesentlich geringer als die Breite der Ausnehmung in der unteren Form 2 ist.
Bei dieser unteren Form 2 zum Dreipunktbiegen wird das Werkstück W durch das Absenken der oberen Form 4 gebogen, bis das Werkstück W den Boden der Ausnehmung in der unteren Form 2 erreicht. Ein Biegewinkel für das Werkstück W wird in etwa aufgrund der Breite und der Tiefe der Ausnehmung in der unteren Form 2 festgelegt und vorzugsweise auch aufgrund anderer Faktoren einschließlich einer Biegelast, d.h. einer Druckkraft, die die obere Form 4 absenkt, sowie des Querschnitts der kreisförmigen oder stumpfwinkligen Spitzkante 4aa der oberen Form 4 festgelegt.
Anstelle des in 7 gezeigten Dreipunktbiegens kann die untere Form 2 zum Biegen mit Zwischenraum ("Airbending") wie in 8 gezeigt, oder zum zwischenraumfreien Biegen ("Bottoming"), wie in 9 gezeigt, verwendet werden. Bei der unteren Form 2 zum Luftbiegen und der unteren Form 2 zum zwischenraumfreien Biegen ist die Ausnehmung 2b bzw. 2c, welche die Flächen bildet, jeweils V-förmig gebildet, wobei jedoch die untere Form 2 zum Luftbiegen mit dem Werkstück W an einer Öffnungskante 4ba der Ausnehmung 2b der unteren Form in Kontakt kommt, wohingegen die untere Form 4 zum zwischenraumfreien Biegen mit dem Werkstück W in einem zum Ausnehmungsboden benachbarten Abschnitt 4ca der Ausnehmung 2b der unteren Form in Kontakt kommt.
Für die Form zum Luftbiegen sowie für die Form zum zwischenraumfreien Biegen wird der Biegwinkel des Werkstücks W durch die Breite der Ausnehmung 2b der unteren Form, dem Winkel zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung, dem Querschnitt der Spitzkante 4aa der oberen Form 2, und der Eindringtiefe der oberen Form 2 in die untere Form festgelegt.
3 zeigt eine der Teilformen 4A der oberen Form 4. Die Teilform 4A weist einen Verbindungsabschnitt 10 an ihrem oberen Bereich, wobei der Verbindungsabschnitt 10 mit dem zuvor beschriebenen Teilform-Auswahlmechanismus in Eingriff steht, und eine Aufnahmeausnehmung 11 in deren Seitenendfläche auf, die benachbart zu einer Seitenendfläche einer weiteren Teilform ist, wobei die Aufnahmeausnehmung 11 ein Winkelmessinstrument aufnimmt. Die Aufnahmeausnehmung 11 ist in Form einer Nut gebildet, die sich in einer vertikalen Richtung erstreckt, und nimmt das Winkelmessinstrument 9 auf, wie in 5 gezeigt.
Das Winkelmessinstrument 9 besteht aus einem Eckenkontaktelement 12 und einem induktiven linearen Positionsdetektor 13, die jeweils in einem unteren bzw. oberen Bereich der Winkelmessinstrument-Aufnahmeausnehmung 11 angeordnet sind. Das Eckenkontaktelement 12 kommt mit gegenüberliegenden eine Ecke bildenden Flächen a und a, die eine durch das Biegen des Werkstücks W erhaltene Innenecke bilden, mit einem Messobjekt in Kontakt, so dass die lineare Position des Eckenkontaktelements 12 in einer Y-Richtung entsprechend einem offenen Winkel α zwischen eine Ecke bildenden Flächen I, I verstellt wird. Der lineare Positionsdetektor 13 misst die Verstellung der linearen Position des Eckenkontaktelementes 12.
Das Eckenkontaktelement 12 weist ein Kontaktteil 14, das in die Innenecke des Werkstücks W eingreift, um mit den gegenüberliegenden, eine Ecke bildenden Flächen I, I in Kontakt zu kommen, und ein linear verstellbares Teil 15 auf, dessen lineare Position in Vorschubrichtung (vertikaler Richtung) Y in die Innenecke verändert wird, wenn das Kontaktteil 14 verstellt wird. Der lineare Positionsdetektor 13 umfasst einen Wicklungsabschnitt 16 und ein stangenförmiges magnetisch reagierendes Element 17, das sich innerhalb des Wicklungsabschnitts 16 in linearer Richtung vor- und zurückbewegen kann. Das magnetisch reagierende Element 17 ist an dem linear verstellbaren Teil 15 des Eckenkontaktelements 12 befestigt.
Das Kontaktteil 14 besteht aus einem Parallelhebelmechanismus, aufweisend vier Hebel 14a bis 14d, aufeinander folgend nach mittels zweier Haltestifte 18 und 19, die in vertikaler Richtung beabstandet sind, und zweier Verbindungsstifte 20, 20, die in seitlicher Richtung beabstandet sind, verbunden sind. Der obere Haltestift 18 ist an dem linear verstellbaren Teil 15 angeordnet und durch eine obere Führung 21 so geführt, dass er in einem bestimmten Bereich nur in vertikaler Richtung verstellbar ist (d.h. einem Bereich entsprechend der Länge der Führung). Der untere Haltestift 19 ist von dem linear verstellbaren Teil 15 getrennt und durch eine untere Führung 22 so geführt, dass er in einem bestimmten Leerlaufbereich nur in vertikaler Richtung verstellbar ist (d.h. einem Bereich entsprechend der Länge der Führung). Der untere Haltestift 19 befindet sich an einer Referenzposition, während der obere Haltestift 18 verstellt wird. Die seitlichen Verbindungsstifte 20, 20 sind beliebig verstellbar. Die Führungen 21, 22 sind als ein Paar gegenüberliegender Führungsnuten in den Seitenendflächen benachbarter gegenüberliegender Teilformen 4A, 4A ausgebildet, und die Haltestifte 18, 19 erstrecken sich von gegenüberliegenden Seiten der Hebel 14a bis 14d derart, dass ihre vorstehenden Abschnitte jeweils in den Führungen 21 bzw. 22 verstellbar angeordnet sind.
Die Führung 22 an der Referenzposition ist so gebildet, dass deren Leerlaufbereich relativ gering ist. Die Referenzseitenführung 22 kann ein Spiel aufweisen, in welchem sich der Haltestift 19 in seitlicher Richtung bewegen kann, wie durch die Darstellung in 4B gezeigt.
In 5 ist das linear verstellbare Teil 15 in der Teilform 4A so angeordnet, dass es nur in der vertikalen Richtung verstellbar ist, und wird durch einen elastischen Rückstellkörper 25 nach unten gedrückt. Der elastische Rückstellkörper 25 umfasst eine Druckfeder, die um einen Außenumfangsbereich eines Wellenabschnitts 15a angeordnet ist, der von dem linear verstellbaren Teil 15 vorsteht. Ein Teil des elastischen Rückstellkörpers 25 und des linear verstellbaren Teils 15 sind in einer tiefen Ausnehmung 11a, die in der Winkelmessinstrument-Aufnahmeausnehmung 11 gebildet ist, aufgenommen.
Das magnetisch reagierende Element 17 hat eine Achse, die senkrecht zu dem oberen Haltestift 18 und dem unteren Haltestift 19 verläuft, und ist an dem linear verstellbaren Teil 15 derart befestigt, dass es von diesem nach oben vorsteht. Der Wicklungsabschnitt 16 umfasst eine Gruppe von Anschlüssen 16a, die in einem oberen Abschnitt davon vorgesehen und durch eine Verdrahtungsöffnung 23, die in der Teilform 4A gebildet ist, hindurchgeführt werden.
Betreffend die Komponenten des Winkelmessinstrumentes 9 nimmt die Teilform 4A den Wicklungsabschnitt 16 des linearen Positionsdetektors 13 auf und bildet ein Kontaktelement-Führungselement zum Lagern des Eckenkontaktelements 12 derart, dass es sich frei vor- und zurückbewegen kann.
Der induktive lineare Positionsdetektor 13 betrifft eine Vorrichtung, die das Prinzip der elektromagnetischen Induktivität verwendet, um die Verstellung der linearen Position zu messen, und umfasst einen üblichen Differentialtransformator oder einen linearen Positionsdetektor des Phasenschiebertyps, der ein Wechselstromsignal (AC) mit einem elektrischen Phasenwinkel abgibt, der mit der linearen Position eines Sollwertes in Beziehung steht. Bei diesem Beispiel ist der induktive lineare Positionsdetektor 13 wie im Folgenden beschrieben aufgebaut.
Der lineare Positionsdetektor 13 umfasst lediglich eine Primärspule, wie in 10 gezeigt. Bei dem Beispiel in 10 sind zwei AC-Ausgangssignale vorgesehen, die jeweils eine Amplitude mit einem Sinus- oder Kosinusverlauf haben, dessen Amplituden sich über einen vollen Bereich des elektrischen Winkels zwischen 0 und 360 Grad ändern. 10A ist eine schematische Ansicht eines Beispiels für eine Beziehung einer physikalischen Anordnung zwischen dem Wicklungsabschnitt 16 und dem magnetisch reagierenden Element 17 des linearen Positionsdetektors. 10B ist eine schematische Ansicht im Schnitt in Axialrichtung der Spule betrachtet. 10C zeigt ein Beispiel einer elektrischen Schaltung im Wicklungsabschnitt 16. Der in 10 gezeigte lineare Positionsdetektor erfasst die lineare Position des Messobjekts, wobei der Wicklungsabschnitt 16 relativ dazu befestigt ist und das magnetisch reagierende Element 17 relativ, linear in Abhängigkeit der Verstellung des Messobjekts verstellt wird.
Das magnetisch reagierende Element 17 besteht aus einem Material, das die magnetischen Eigenschaften der Spule ändert, d.h. einer magnetischen Substanz oder einem guten Leiter. Das magnetisch reagierende Element 17 kann teilweise eine magnetische Substanz oder einen guten Leiter umfassen, besteht jedoch bei diesem Beispiel vollständig aus einem solchen Material und ist beispielsweise in Form eines länglichen Stiftes wie ein Draht geformt.
Der Wicklungsabschnitt 16 umfasst mehrere Spulen Lα, LA, LB, LC, LD, Lβ, die in einer Richtung angeordnet sind, in der das Messobjekt verstellt wird, wobei die Spulen durch ein einphasiges AC-Signal sinωt, das von einer AC-Quelle 50 erzeugt wird, erregt werden. Wenn sich die Position des magnetisch reagierenden Elementes 17 bezüglich des Wicklungsabschnitts 16 ändert, verändert sich die Induktivität einer jeden Spule Lα, LA, LB, LC, LD, Lβ aufgrund dieser relativen Position, so dass eine Klemmspannung der Spule nach und nach ansteigt oder abnimmt, wenn ein Ende 17a des magnetisch reagierenden Elementes 17 von einem Ende zum anderen Ende der Spule verstellt wird.
Bei diesem Beispiel ist die Anzahl der Spulen sechs, und ein wirksamer Messbereich entspricht den vier mittleren Spulen LA, LB, LC, LD. Wenn die Länge einer Spule K ist, ist der wirksame Messbereich 4K, der viermal so lang wie die Spule ist. Die Spulen Lα, Lβ, die jeweils vor und nach dem wirksamen Messbereich vorgesehen sind, sind suplementär. Die Zusatzspulen Lα, Lβ dienen zur exakten Erfassung einer Kosinusfunktionskennlinie und können weggelassen werden, wenn eine Genauigkeit nicht unbedingt erforderlich ist. Die Spulen Lα, LA, LB, LC, LD, Lβ müssen nicht physikalisch voneinander getrennt sein, es können jedoch Anschlüsse in der Mitte einer durchgehenden Spule vorgesehen sein, so dass jeder Abschnitt zwischen den Anschlüssen als eine separate Spule fungiert.
Analoge Operationsschaltungen 40, 41 umfassen Gruppen von Widerstandseinrichtungen RS1, RS2 und Operationsverstärkern OP1 bzw. OP2. Die Klemmspannungen Vα, VA, VB, VC, VD, Vβ werden von den Spulen Lα, LA, LB, LC, LD, Lβ über Anschlüsse 43, 44, 45, 46, 47, 48 bzw. 49 geliefert, und eine Addition und/oder eine Subtraktion wird mit diesen Spannungen durchgeführt, um mehrere AC-Ausgangssignale sinusθsinusωt und kosinusθsinusωt zu bilden, die Amplituden haben, die bestimmten periodischen Funktionsverläufen abhängig von der Position des Messobjekts (der Position, an der sich das Ende 71a des magnetisch reagierenden Elementes 17 in den Wicklungsbereich 16 bewegt) folgen. Durch das Zuführen dieser AC-Ausgangssignale sinθsinωt und kosθsinωt einer Phasenmesseinrichtung 42, um die Phasenwinkelkomponenten θ der Amplitudenfunktionen sinθ und kosθ zu ermitteln, kann die Position des Messobjekts genau bestimmt werden. In dem Wicklungsabschnitt 16 ist die Anzahl oder Anordnung der Spulen oder dergleichen nicht auf das dargestellte Beispiel begrenzt sondern kann variiert werden. Alternativ können Ausgangssignale von den Anschlüssen 43 bis 49 digital verarbeitet werden.
Da der induktive lineare Positionsdetektor 13 in dem dargestellten Beispiel klein ist und Winkel sehr genau erfassen kann, kann durch dessen Verwendung in dem Winkelmessinstrument 9 das Winkelmessinstrument 9 kompakt in der oberen Form 4 der Biegemaschine untergebracht werden und eine genaue Biegung mit einem einfachen Aufbau durchgeführt werden. Die Arbeitsweise des linearen Positiondetektors 13 wird im Folgenden genauer beschrieben.
Wenn sich das magnetisch reagierende Element 17 jeder Spule nähert oder in diese gelangt, nimmt die Selbstinduktion jeder Spule zu, so dass die Klemmspannung der Spule nach und nach zunimmt, während das Ende dieses Elements von einem Ende zu dem anderen Ende der Spule verstellt wird. Da die mehreren Spulen Lα, LA, LB, LC, LD, Lβ hintereinander in der Richtung, in der das Messobjekt verstellt wird, angeordnet sind, nehmen die durchgehenden Spannungen der Spulen Vα, VA, VB, VC, VD, Vβ allmählich und nacheinander zu, wenn die Position des magnetisch reagierenden Elements bezüglich der Spule in Reaktion auf die Verstellung des Messobjekts verstellt wird, wie in 11A dargestellt. In 11A wird, während eine Linie, die die Ausgangsspannung einer bestimmten Spule angibt, geneigt ist, das magnetisch reagierende Element 17 von einem Ende zu dem anderen Ende dieser Spule verstellt. Typischerweise kann davon ausgegangen werden, dass eine nach und nach ansteigende Kurve der Klemmspannung einer bestimmten Spule – was zu beobachteten ist, wenn das Ende des magnetisch reagierenden Elements 17 von einem Ende zu dem anderen Ende dieser Spule verstellt wird – Veränderungen des Wertes der Sinus- oder Kosinusfunktion im Bereich von 90° angibt. Folglich können durch ein geeignetes Kombinieren der Ausgangsspannungen Vα, VA, VC, VD, Vβ jeder Spule und Durchführung einer Addition und/oder einer Subtraktion der kombinierten Ausgangsspannungen, die beiden AC-Ausgangssignale sinθsinωt und kosθsinωt gebildet werden, die Amplituden haben, die jeweils die Sinus- bzw. Kosinusfunktion abhängig von der Position des Messobjekts angeben.
D.h., dass der analoge Operationsschaltkreis 40 die Ausgangsspannungen VA, VB, VC, VD der Spulen LA, LB, LC, LD wie in Gleichung (1) gezeigt ermitteln kann, um ein AC-Ausgangssignal zu erhalten, das einen Amplitudenverlauf angibt, der wiederum eine Sinusfunktionskennlinie ist, wie in 11B gezeigt. Das Signal kann entsprechend durch "sinθsinωt" angegeben werden. (VA – VB) + (VD – VC) Gleichung(1)
Alternativ kann der analoge Operationsschaltkreis 41 die Ausgangsspannungen Vα, VA, VB, VC, VD, Vβ der Spulen Lα, LA, LB, LC, LD, Lβ wie in Gleichung 2 gezeigt berechnen, um ein AC-Ausgangssignal zu erhalten, das einen Amplitudenverlauf angibt, der wiederum eine Kosinusfunktionskennlinie ist, wie in 11B gezeigt. Der Amplitudenverlauf, der die in 11B gezeigte Kosinusfunktionskennlinie hat, zeigt zwar eine Minus-Kosinusfunktionskennlinie, d.h. "–kosθsinωt", die jedoch aufgrund ihrer Verschiebung von der Sinusfunktionskennlinie um 90° der Kosinusfunktionskennlinie entspricht. Folglich wird diese als ein AC-Ausgangssignal für die Kosinusfunktionskennlinie bezeichnet und ist entsprechend im Folgenden durch "kosθsinωt" angegeben. (VA – Vα) + (VB – VC) + (VB – VD) Gleichung(2)
Gleichung (2') kann anstelle der Gleichung (2) ausgeführt werden. (VA – Vα) + (VB – VC) – VD Gleichung(2')
Durch das elektrische Invertieren der 180°-Phase des AC-Ausgangssignals für die Minus-Kosinusfunktionskennlinie "–kosθsinωt", die durch die Gleichung (2) erhalten wird, kann das Signal, das durch kosθsinωt gegeben ist, schließlich erzeugt und als das AC-Ausgangssignal für die Kosinusfunktionskennlinie verwendet werden. Wenn jedoch die folgende Phasenmesseinrichtung (Amplitudenphasen-Konvertiereinrichtung) 42 das AC-Ausgangssignal für die Kosinusfunktionskennlinie für eine Subtraktion der Form "–kosθsinωt" verwendet, kann das AC-Ausgangssignal für die Minus-Kosinusfunktionskennlinie "–kosθsinωt" direkt verwendet werden. Die Gleichung (2'') kann anstelle der Gleichung (2) ausgeführt werden, um das AC-Ausgangssignal für die Kosinusfunktionskennlinie "kosθsinωt" zu bilden. (Vα – VA) + (VC – VB) + (VD – Vβ) Gleichung(2'')
Ein Phasenwinkel θ jeder Sinus- und Kosinusfunktion, die Amplitudenkomponenten eines jeden AC-Ausgangssignals sind, entspricht der Position des Messobjekts, und ein Phasenwinkel θ innerhalb eines Bereiches von 90° entspricht der Länge K einer Spule. Folglich entspricht der wirksame Messbereich entsprechend der Länge 4K einem Phasenwinkelbereich θ von zwischen 0 und 360°. Daher kann durch das Messen des Phasenwinkels θ die Position des Messobjekts innerhalb der Länge 4K genau bestimmt werden.
Die Kompensierung einer Temperaturkennlinie wird im Folgenden näher beschrieben. Die Impedanz jeder Spule ändert sich abhängig von der Temperatur, so dass sich die entsprechenden Ausgangsspannungen Vα, VA, VB, VC, VD, Vβ ändern. Beispielsweise nimmt jede Spannung in einer konstanten Richtung, wie durch die gestrichelten Linien in 11A angegeben, im Vergleich zu den darin angegebenen durchgezogenen Kennlinien ab oder zu. Jedoch ändern sich bei den AC-Ausgangssignalen sinθsinωt und kosθsinωt für die Sinus- und Kosinusfunktionskennlinie, die durch Addition oder Subtraktion der zuvor angegebenen Spannungen erhalten wird, die Amplituden sowohl in der positiven als auch der negativen Richtung, wie durch die gestrichelten Linien in 11B im Vergleich zu den darin angegebenen durchgezogenen Kennlinien angegeben ist. Wenn ein Amplitudenkoeffizient A verwendet wird, sind die Veränderungen der Amplitude durch Asinθsinωt und Akosθsinωt angegeben. Der Amplitudenkoeffizient A ändert sich in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, wobei die Änderung in beiden AC-Ausgangssignalen in gleicher Weise auftritt. Es ist klar, dass der Amplitudenkoeffizient A, der die Temperaturkennlinie angibt, nicht den Phasenwinkel θ der Sinus- und Kosinusfunktionen beeinflusst. Folglich wird bei dieser Ausführungsform die Temperaturkennlinie automatisch kompensiert, um eine genaue Positionsmessung zu ermöglichen.
Durch die Verwendung der Phasenmesseinrichtung (oder der Amplitudenphasen-Konvertiereinrichtung) zur Messung der Phasenkomponente θ jeder Amplitudenfunktion sinθ und kosθ in den AC-Ausgangssignalen sinθsinωt und kosθsinωt für die Sinus- und Kosinusfunktionskennlinien kann die Position des Messobjekts genau bestimmt werden. Die Phasenmesseinrichtung 22 kann unter Verwendung der beispielsweise in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 9-126809 beschriebenen Technologie aufgebaut sein. Alternativ kann die Phasenmesseinrichtung 22 einen bekannten R-D-Konverter umfassen, der zur Verarbeitung von Rechnerausgangssignalen verwendet wird.
Wie in 11B gezeigt, geben die Amplitudenkennlinien der AC-Ausgangssignale sinθsinωt und kosθsinωt für die Sinus- und Kosinusfunktionskennlinien keine echten Sinus- und Kosinusfunktionskennlinien an, wenn die Beziehung zwischen den Winkeln θ und der Position x des Messobjekts linear ist. Die Phasenmesseinrichtung 42 führt jedoch die Phasenmessung unter der Annahme durch, dass die AC-Ausgangssignale sinθsinωt und kosθsinωt in etwa den Amplitudenverlauf der Sinus- und Kosinusfunktionen haben. Folglich ist der gemessene Phasenwinkel θ nicht linear bezüglich der erfassten Position x des Messobjekts. Eine solche Nicht-Linearität zwischen den erfassten Ausgangsdaten (der gemessene Phasenwinkel θ) und der tatsächlichen Position des Messobjekts hat bei der Positionserfassung keine besondere Bedeutung.
D.h., dass die Position nur mit einer bestimmten Reproduzierbarkeit erfasst wird. Darüber hinaus kann eine genaue Linearität zwischen den Messausgangsdaten und der tatsächlichen Position des Messobjekts in einfacher Weise unter Verwendung einer entsprechenden Datenkonvertierungstabelle hergestellt werden, um die Ausgangsdaten der Phasenmesseinrichtung 42 bei Bedarf zu konvertieren. Daher müssen die AC-Ausgangssignale sinθsinωt und kosθsinωt mit den Amplitudenverläufen, welche die Sinus- und Kosinuskennlinie angeben, so wie sie hierin verwendet werden, keine echte Sinus- und Kosinusfunktionskennlinie angeben sondern können praktisch auch Dreieckswellen sein, wie in 11B gezeigt, d.h. die Signale müssen lediglich die Tendenzen entsprechend der reinen Sinus- und Kosinusfunktionskennlinie angeben. Bei dem Beispiel in 11B kann eine andere Betrachtungsweise herangezogen werden: Wenn die Skala der Achse θ angibt und eine erforderliche nicht-lineare Skalierung hat, kann davon ausgegangen werden, dass ein in etwa dreieckförmiges Signal, das erhalten wird, wenn die Skala x angibt, die Sinus- oder Kosinusfunktion bezüglich θ angibt.
Veränderungen der Phasenkomponente θ der Amplitudenfunktionen Sinus- und Kosinus des AC-Ausgangsignals sinθsinωt und kosθsinωt für die Sinus- und Kosinusfunktionskennlinie sind nicht auf diejenigen innerhalb des gesamten Bereichs zwischen 0 und 360° begrenzt sondern können innerhalb eines schmäleren begrenzten Winkelbereichs liegen. Im letzteren Fall kann der Aufbau der Spulen vereinfacht sein. Ein schmälerer wirksamerer Messbereich kann verwendet werden, um geringfügige Veränderungen zu erfassen, und in einem solchen Fall können sich die zu messenden Phasen innerhalb eines entsprechenden Bereichs kleiner 360° befinden. Diese Ausführungsform kann in geeigneter Weise in verschiedenen anderen Fällen angewendet werden, bei denen die messbaren Phasen abhängig von dem Zweck der Messungen innerhalb eines entsprechenden Bereichs kleiner 360° liegen. Diese Modifizierungen sind im Folgenden beschrieben.
12 zeigt ein Beispiel, bei dem die Phase zwischen 0 und 180° variieren kann. In diesem Fall besteht der Wicklungsabschnitt 16 aus den beiden Spulen LA, LB entsprechend dem wirksamen Messbereich und den Zusatzspulen Lα, Lβ, die jeweils vor der Spule LA bzw. nach der Spule LB angeordnet sind. Eine analoge Operationsschaltung 53 erzeugt das AC-Ausgangssignal sinθsinωt, das den Amplitudenverlauf für die Sinusfunktion festlegt, indem Eingangssignale der inneren Anschlussspannungen Vα, VA, VB, Vβ der Spulen empfangen werden und eine Berechnung, wie zum Beispiel in Gleichung (3) gezeigt, durchgeführt wird. Die analoge Operationsschaltung 53 bildet den kosθsinωt, der den Amplitudenverlauf für die Kosinusfunktionskennlinie angibt, indem eine Addition, wie in Gleichung (4) gezeigt, durchgeführt wird. VA – VB Gleichung(3) (VA – Vα) + (VB – Vβ) Gleichung(4)
13 zeigt ein Beispiel, bei dem die Phase zwischen 0 und 90° variieren kann. In diesem Fall besteht der Wicklungsabschnitt 16 aus den beiden Spulen LA, LB entsprechend dem wirksamen Messbereich und den Zusatzspulen Lα, Lβ, die jeweils vor der Spule LA bzw. nach der Spule LB vorgesehen sind. Eine analoge Operationsschaltung 54 erzeugt das AC-Ausgangssignal sinθsinωt, das den sinusförmigen Amplitudenverlauf hat, indem Eingangssignale der Klemmspannungen Vα, VA, Vβ der Spulen empfangen werden und eine Berechnung, wie z.B. in Gleichung (5) gezeigt, durchgeführt wird. Die analoge Operationsschaltung 54 bildet den kosθsinωt, der den kosinusförmigen Amplitudenverlauf hat, indem eine Addition, wie in Gleichung (6) gezeigt, durchgeführt wird. VA – Vβ Gleichung(5) VA – Vα Gleichung(6)
Bei sämtlichen zuvor genannten Beispielen sind die Zusatzspulen Lα, Lβ jeweils vor und nach dem wirksamen Messbereich vorgesehen, wobei jedoch die Zusatzspulen Lα, Lβ weggelassen werden können. 14 zeigt ein solches Beispiel, bei dem die Phase zwischen 0 und 180° variieren kann.
In diesem Fall kann durch die Verwendung einer Subtraktionseinrichtung 55 zur Durchführung einer Subtraktion der Klemmspannungen VA, VB der Spulen LA, LB das AC-Ausgangssignal sinθsinωt für die Sinusfunktionskennlinie durch die Subtraktion "VA – VB" gebildet werden. Darüber hinaus kann durch die Verwendung einer Additionseinrichtung 56 zur Durchführung einer Addition der Klemmspannungen VA, VB der Spulen LA, LB und anschließend unter Verwendung einer Subtraktionseinrichtung 58 zur Subtraktion einer konstanten Spannung VN, die von einer Konstantspannungs-Erzeugungseinrichtung 57 infolge der Addition VA + VB erzeugt wird, das AC-Ausgangssignal kosθsinωt für die Kosinusfunktionskennlinie durch die Subtraktion "VA + VB – VN" gebildet werden. Die Konstantspannung VN, die von der Konstantspannungs-Erzeugungseinrichtung 57 gebildet wird, weist eine Temperaturkennlinie auf, die sich ähnlich wie die der Spulen LA und LB ändert. Folglich kann die Konstantspannungs-Erzeugungseinrichtung 57 unter Verwendung einer Blindspule aufgebaut werden, welche dieselben Eigenschaften wie die Spule LA oder die Spule LB hat und durch dasselbe AC-Erregersignal erregt wird.
Bei einem weiteren Beispiel des linearen Positionsdetektors 13 ist nur eine Spule entsprechend dem wirksamen Messbereich vorgesehen. In diesem Fall ist der Bereich der Phasenveränderungen innerhalb des wirksamen Messbereichs entsprechend der Spulenlänge K der einen Spule kleiner als 90°. 15 zeigt ein Beispiel umfassend eine Spule LA mit einem Widersandselement R1, das damit in Reihe geschaltet ist. Folglich nimmt, wenn eine Amplitudenkomponente einer inneren Anschlussspannung VA der Spule LA nach und nach in Reaktion auf Veränderung des magnetisch reagierenden Elements 17 zunimmt, eine Amplitudenkomponente eines inneren Anschlussspannungsabfalls VR des Widerstandselements R1 nach und nach ab. Wenn angenommen wird, dass die Innenanschlussspannung VR des Widerstandselements R1 das AC-Ausgangssignal sinθsinωt für die Sinusfunktionskennlinie und die Innenanschlussspannung VA der Spule LA das AC-Ausgangssignal kosθsinωt für die Kosinusfunktionskennlinie ist, können diese Signale innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs kleiner als 90°, in dem sich die Sinus- und Kosinusfunktionen kreuzen, zueinander in Beziehung gesetzt werden. Dadurch, dass diese AC-Ausgangssignale der Phasenmesseinrichtung 42 zugeführt werden, kann der entsprechende Phasenwinkel θ innerhalb des Winkelbereichs kleiner 90° vollständig erfasst werden.
16 betrifft eine Modifizierung der 15, bei der eine Blindspule LN das Widerstandselement R1 ersetzt. Die Blindspule LN ist mit der Messspule LA in Reihe geschalten, die durch das Verstellen des magnetisch reagierenden Elements 17 beeinflusst wird, wobei jedoch die Blindspule LN nicht durch das magnetisch reagierende Element 17 beeinflusst wird. Eine Operationsschaltung 59 berechnet diese Spannungen VA, VN gemäß einem vorher festgelegten Operationsausdrucks und verwendet beispielsweise den Rechenausdruck "VA + VN", um das AC-Ausgangssignal sinθsinωt für die Sinusfunktionskennlinie zu erzeugen, während der Rechenausdruck "VA – VN" verwendet wird, um das AC-Ausgangssignal kosθsinωt für die Kosinusfunktionskennlinie zu bilden.
17 zeigt ein Beispiel, bei dem der induktive lineare Positionsdetektor 13 primäre und sekundäre Wicklungen aufweist. Dieser lineare Positionsdetektor 13 umfasst mehrere Wicklungsabschnitte 16, die jeweils Primärwicklungen, die einem einphasigen AC-Erregersignal ausgesetzt sind, und Sekundärwicklungen, die an verschiedenen Positionen in der linearen Verstellrichtung angeordnet sind, haben, sowie mehrere magnetisch reagierende Elementabschnitte 26, wobei die Wicklungsabschnitte 16 und die magnetisch reagierenden Elementabschnitte 26 wiederholt in der linearen Verstellrichtung in festgelegten Abständen angeordnet sind. Der lineare Positionsdetektor umfasst darüber hinaus ein magnetisch reagierendes Element 17 zum Induzieren eines AC-Induktionsausgangsignals in jeder Sekundärwicklung, um verschiedene Amplitudenfunktionskennlinien abhängig von der Verstellung der Stelle der Sekundärwicklung zu erhalten, wobei die Amplitude des induzierten AC-Ausgangssignals abhängig von der linearen Position des Messobjekts moduliert wird. Das induzierte AC-Ausgangssignal, das in jeder Sekundärwicklung induziert wird, hat eine Amplitudenfunktion, die sich periodisch unter Verwendung des Wiederholungsabstands der magnetisch reagierenden Elemente 26 als ein Zyklus periodisch ändert. Der lineare Positionsdetektor 13 des vorliegenden Typs ist zum Beispiel in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 10-153402 beschrieben.
Das magnetisch reagierende Element 17 umfasst ein stiftförmiges Kernteil 17a, und die mehreren magnetisch reagierenden Elementabschnitte 26 sind um das Kernteil 17a in vorbestimmten Abständen angeordnet. Die magnetisch reagierenden Elementabschnitte 26 betreffen jeweils eine magnetische Substanz oder einen guten Leiter oder können ein Magnet sein. Das Material des Kernteils 17a ist nicht speziell beschränkt. D.h., dass das magnetisch reagierende Element 17 lediglich verschiedene magnetische Reaktionen an Positionen, an denen sich der magnetisch reagierende Elementabschnitt 26 befindet und an Positionen, an denen sich der magnetisch reagierende Elementabschnitt 26 nicht befindet, bewirken soll.
Der Wicklungsabschnitt 16 umfasst die Primärwicklungen PW1 bis PW5, die durch ein einphasiges AC-Signal erregt werden, und die mehreren Sekundärwicklungen SW1 bis SW4, die an verschiedenen Positionen in der linearen Verstellrichtung Y angeordnet sind. Die Anzahl der Primärwicklungen PW1 bis PW5 kann eins oder eine entsprechende Vielzahl sein, und kann in geeigneter Weise angeordnet sein.
Gemäß dem linearen Positionsdetektor 13 ändert sich die Position der magnetisch reagierenden Elementabschnitte 26 des magnetisch reagierednen Elements 17 bezüglich des Wicklungsabschnitts 16 in Abhängigkeit einer Veränderung der linearen Position des Messobjekts, so dass sich die magnetische Kopplung zwischen jeder der primären Wicklungen PW1 bis PW5 und den entsprechenden Sekundärwicklungen SW1 bis SW4 in Abhängigkeit von der linearen Position des Messobjekts verändert. Folglich wird ein induziertes AC-Ausgangssignal, dessen Amplitude in Abhängigkeit von der linearen Position des Messobjekts moduliert wird, in jeder der sekundären Wicklungen SW1 bis SW4 in einer solchen Weise induziert, um verschiedene Amplitudenfunktionskennlinien abhängig von der Verstellung von der Stelle der Sekundärwicklung SW1 bis SW4 zu erhalten. Da die Primärwicklungen PW1 bis PW5 gemeinsam durch das einphasige AC-Signal erregt werden, haben die induzierten AC-Ausgangssignale, die in den Sekundärwicklungen SW1 bis SW4 induziert werden, dieselben elektrischen Phasen und eine Amplitudenfunktion, die sich periodisch unter Verwendung als einen Zyklus einer Verstellung entsprechend einem Wiederholungsabstand p der magnetisch reagierenden Elementabschnitte 26 ändert.
Die vier Sekundärwicklungen SW1 bis SW4 sind in bestimmten Abständen innerhalb eines Wiederholungsabstandes p der magnetisch reagierenden Elementabschnitte 26 angeordnet und derart ausgelegt, dass die Amplitudenfunktionen der induzierten AC-Ausgangssignale, die in den Sekundärwicklungen SW1 bis SW4 induziert werden, einen bestimmten Verlauf haben. Wenn zum Beispiel der Positionsdetektor vom Winkelgebertyp ist, sind sie so ausgelegt, dass die Amplitudenfunktionen der induzierten AC-Ausgangssignale, die in den Sekundärwicklungen SW1 bis SW4 induziert werden, der Sinusfunktion, der Kosinusfunktion, der Minus-Sinusfunktion und der Minus-Kosinusfunktion entsprechen. Wie z.B. in 17 gezeigt, wird der Bereich des einen Abstandes p durch vier geteilt, so dass die Sekundärwicklungen an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, die um p/4 voneinander versetzt sind. Folglich kann der lineare Positionsdetektor 13 so eingestellt werden, dass die Amplitudenfunktionen der induzierten AC-Ausgangssignale, die in den Sekundärwicklungen SW1 bis SW4 induziert werden, der Sinusfunktion, der Kosinusfunktion, der Minus-Sinusfunktion und der Minus-Kosinusfunktion entsprechen.
18 ist ein Schaltbild des Wicklungsabschnitts 16, bei dem ein gemeinsames AC-Erregersignal (wobei dieses Signal aus Gründen der Vereinfachung mit sinωt angegeben ist) an die Primärwicklungen PW1 bis PW5 angelegt wird. In Reaktion auf die Erregung der Primärwicklungen PW1 bis PW5 werden AC-Signale, die jeweils einen Amplitudenwert abhängig von der Position des magnetisch reagierenden Elementabschnitts 26 des magnetisch reagierenden Elements 17 bezüglich des Wicklungsabschnitts 16 haben, in den entsprechenden Sekundärwicklungen SW1 bis SW4 induziert. Die induzierten Spannungspegel zeigen 2-phasige Funktionskennlinien sinθ, kosθ und negativ-phasige Funktionskennlinien –sinθ, –kosθ entsprechend der linearen Position x des Messobjekts. D.h., dass induzierte Ausgangssignale der Sekundärwicklungen SW1 bis SW4 abgegeben werden, deren Amplituden unter Verwendung der 2-phasigen Funktionskennlinien sinθ, kosθ und der negativ-phasigen Funktionskennlinien –sinθ, –kosθ entsprechend der linearen Position x des Messobjekts moduliert sind. θ ist proportional zu x und ist zum Beispiel θ = 2π (x/p). Zum Zwecke der einfacheren Beschreibung werden Koeffizienten bezüglich anderer Bedingungen, wie z.B. die Anzahl der Wicklungen, weggelassen, wobei die Sekundärwicklung SW1 als Sinusphase definiert ist und das Ausgangssignal davon durch "sinθ·sinωt" gegeben ist, wohingegen die Sekundärwicklung SW1 als Kosinusphase definiert ist und das Ausgangssignal davon durch "kosθ·sinωt" gegeben ist. Die Sekundärwicklung SW3 ist als Minus-Sinusphase definiert und das Ausgangssignal davon ist durch "–sinθ·sinωt" gegeben, wohingegen die Sekundärwicklung SW4 als Minus-Kosinusphase definiert ist und das Ausgangssignal davon durch "–kosθ·sinωt" gegeben ist. Durch differenzielle Synthese der induzierten Ausgangssignale der Sinus- und Minus-Sinusphasen wird ein erstes AC-Ausgangssignal (2sinθ·sinωt) mit der Amplitudenfunktion der Sinusfunktion erhalten. Durch differenzielle Synthese der induzierten Ausgangssignale der Kosinus- und Minus-Kosinusphasen wird ein zweites AC-Ausgangssignal (2kosθ·sinωt) mit der Amplitudenfunktion der Kosinusfunktion erhalten. Zum Zwecke der Vereinfachung wird der Koeffizient "2" weggelassen, so dass das erste AC-Ausgangssignal im Folgenden durch "sinθ·sinωt" gegeben ist, während das zweite AC-Ausgangssignal im Folgenden durch "kosθ·sinωt" gegeben ist.
Dementsprechend werden Ausgangssignale erhalten, umfassend das erste AC-Ausgangssignal A = sinθ·sinωt, das als Amplitudenwert den ersten Funktionswert sinθ entsprechend einer linearen Position y des Messobjekts hat, und das zweite AC-Ausgangssignal B = kosθ·sinωt, das als Amplitudenwert den zweiten Funktionswert kosθ entsprechend derselben linearen Position y des Messobjekts hat. Es sei darauf hingewiesen, dass dieser Wicklungsaufbau es dem linearen Positionsdetektor ermöglicht, die beiden gleichphasigen AC-Ausgangssignale (Sinus- und Kosinussignale) mit den 2-phasigen AC-Amplitudenfunktionen zu bilden, wobei die Signale ähnlich denjenigen sind, die bei einem bekannten Winkelgeber entsprechend einem Drehpositionsdetektor erhalten werden. Folglich können die 2-phasigen AC-Ausgangssignale (A = sinθ·sinωt und B = kosθ·sinωt), die bei dem linearen Positionsdetektor mit diesem Aufbau erhalten werden, in derselben Weise wie die Ausgangssignale des bekannten Drehpositionsdetektors verwendet werden. Darüber hinaus kann bei dem Aufbau, bei dem die vier Sekundärwicklungen SW1 bis SW4 in bestimmten Abständen innerhalb eines Wiederholungsabstandes p des magnetisch reagierenden Elementabschnitts 26 wie zuvor beschrieben angeordnet sind, der gesamte Wicklungsabschnitt 16 in einem relativ kleinen Bereich, der im Wesentlichen dem Bereich des Abstands der magnetisch reagierenden Elementabschnitte 26 entspricht, aufgenommen werden, so dass der Aufbau des linearen Positionsdetektors miniaturisiert werden kann.
Wie zuvor beschrieben, ist es durch den induktiven linearen Positionsdetektor 13, der wie zuvor beschrieben aufgebaut ist, möglich, die 2-phasigen AC-Ausgangssignale (A = sinθ·sinωt und B = kosθ·sinωt) der Sekundärwicklungen SW1 bis SW4 des Wicklungsabschnitts 16 wie bei dem Drehdetektor abzugeben. Folglich kann eine geeignete digitale Datenerfassungseinrichtung verwendet werden, um den Phasenwert θ der Sinusfunktion sinθ und der Kosinusfunktion kosθ mittels der digitalen Phasenerfassung zu ermitteln, um die Positionserfassungsdaten der linearen Position x auf Grundlage des Phasenwertes θ zu erhalten.
19 zeigt ein Beispiel, bei dem ein bekannter R-D-Konverter (digitaler Winkelgeber) verwendet wird. Die 2-phasigen AC-Ausgangssignale des Drehgebers (A = sinθ·sinωt und B = kosθ·sinωt), die von den Sekundärwicklungen SW1 bis SW4 des Wicklungsabschnitts 16 abgegeben werden, werden analogen Multiplizieren 60 und 61 zugeführt. Ein sequentieller Phasengenerator 62 erzeugt digitale Daten für einen Phasenwinkel Φ, und ein Sinus-Kosinus-Generator 63 erzeugt ein Analogsignal für einen Sinuswert sinΦ und einen Kosinuswert kosΦ entsprechend dem Phasenwinkel Φ. Ein Subtrahierer 64 ermittelt die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Multiplizierer 60 und 61, so dass ein Ausgangssignal des Subtrahierers 64 eine Phasenerzeugung steuert, die durch den sequentiellen Phasengenerator 62 erfolgt. Wenn der Ausgang des Subtrahierers 64 Null wird, werden Digitaldaten für den Phasenwinkel θ erhalten.
Eine Veränderung der Temperatur oder dergleichen kann die Impedanzen der Primär- und Sekundärwicklungen verändern, so dass ein Fehler in einer elektrischen AC-Phase ωt des sekundären AC-Ausgangssignals auftritt. Bei dem zuvor beschriebenen Phasendetektor wird der Phasenfehler bei sinωt automatisch ausgeglichen.
20 zeigt ein weiteres Beispiel eines Phasendetektors, der bei dem zuvor beschriebenen induktiven linearen Positionsdetektor 13 verwendet wird. Dieses Beispiel ist in der zuvor angegebenen Veröffentlichung (d.h. der japanischen ungeprüften Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 10-153402) beschrieben, wobei dessen Beschreibung weggelassen wird.
Im Folgenden wird ein Beispiel eines Steuerungssystems für die Biegemaschine anhand der 21 beschrieben. Eine Biegemaschinen-Steuereinrichtung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung eines Biegevorgangs, der von der Biegemaschine ausgeführt wird und hat eine numerische Steuerfunktion oder dergleichen. Die Biegemaschinen-Steuereinrichtung 70 steuert den Biegevorgang während der Biegewinkel unter Verwendung des Winkelmessinstruments gemessen wird. Ein Ausgangssignal eines Schaltungsbereichs 35 des Winkelmessinstruments 9 wird der Biegemaschinen-Steuereinrichtung 70 über eine Messwert-Korrektureinrichtung 36 zugeführt.
Die Messwert-Korrektureinrichtung 36 besitzt eine Verarbeitungsfunktion, um einen Messwert für die lineare Position, der durch den Schaltungsbereich 35 des linearen Positionsdetektors 13 erhalten wurde, in Winkeldaten zu konvertieren. Während der Konvertierung in Winkeldaten erfolgen Korrekturen auf Grundlage der Kennlinie des Eckenkontaktelements 12. Da der obere Haltestift 18 und der untere Haltestift 19 des Eckenkontaktelements 12 in der vertikalen Richtung verstellt werden können, ist die Beziehung zwischen dem gemessenen Wert von dem linearen Positionsdetektor 13 und dem Winkelwert nicht proportional sondern entspricht einem vorbestimmten Kennlinienverlauf. Korrekturen erfolgen somit abhängig von diesem Kennlinienverlauf. Der Biegewinkel, der durch die Messwert- Steuereinrichtung 36 erhalten wird, wird an einer Anzeigeeinrichtung 30 der Biegemaschinen-Steuereinrichtung 70 angezeigt.
Ein Verfahren zum Betreiben dieser Biegemaschine und eine Vorgehensweise zur Messung des Biegewinkels des Werkstücks wird im Folgenden anhand der 22 kurz beschrieben. Zunächst wird der Stößel 3 abgesenkt, um mit dem Biegen (R1) zu beginnen. Die obere Form 4 greift in die untere Form 2 ein, so dass das Werkstück W zwischen der oberen Form 4 und der unteren Form 2 gebogen wird. Wenn die untere Form 2 für ein Dreipunktbiegen vorgesehen ist, wie in 7 gezeigt, wird die obere Form 2 nach unten in die unterste mögliche Position abgesenkt. D.h. die obere Form 2 wird abgesenkt, um das Werkstück W zu biegen, bis das gebogene Werkstück W die Bodenfläche der unteren Form 2 berührt, und anschließend der Stößel 3 angehoben (R2). Wenn die untere Form 2 zum Luftbiegen dient, wie in 8 gezeigt, wird die obere Form 2 bis zu einer Position abgesenkt (einem Überhub-Sollwert), die um einen bestimmten Überhub niedriger als die obere Form 2 ist, wobei deren Höhe dem Sollwert des Biegewinkels entspricht, und anschließend der Stößel 3 angehoben. In der Zwischenzeit erfolgt das Biegen während unter Verwendung des Winkelmessinstruments 9 die Messung des Biegewinkels des Werkstückes W erfolgt.
Zur Messung des Biegewinkels, nachdem das Werkstück W zurückgefedert ist, wird die Druckbeaufschlagung des Stößels 3 durch den Stößel-Anhebe/Absenkantrieb beendet (R3), und das Winkelmessinstrument 9 misst den Biegewinkel eines Biegeabschnitts des Werkstücks W nach dem tatsächlichen Zurückfedern, das aus der Beendigung der Druckbeaufschlagung (R4) resultiert. Nach der Messung wird der Stößel 3 angehoben und zurückbewegt (R5).
Das Winkelmessinstrument 9 misst den Winkel wie in 6 gezeigt. Wie in 6A gezeigt, werden, da das Eckenkontaktelement 12 umfassend die Parallelhebel, deren linear verstellbares Teil 15 durch den elastischen Rückstellkörper 25 nach unten gedrückt wird, bis es den Biegeabschnitt erreicht, sowohl der obere Haltestift 18, der an dem linear verstellbaren Teil 15 befestigt ist, als auch der untere Haltestift 19, der unter dem oberen Haltestift 18 von des linear verstellbaren Teils 15 beabstandet vorgesehen ist, gegen die unteren Enden der schlitzförmigen Führungen 21 und 22, die beide in der oberen Form 4 gebildet sind, gedrückt. Dementsprechend sind die Parallelhebel der Eckenkontaktelemente 12 in flacher Form angeordnet.
Wenn sich die obere Form 4 in die untere Form 12 bewegt hat und der Biegevorgang in einem bestimmten Maß erfolgt ist, bewegt sich das Winkelmessinstrument 9 in den Biegebereich des Werkstücks W mit der oberen Form 4, und Seiten der beiden unteren Hebel 14c und 14d des Eckenkontaktelements 12 umfassend die Parallelhebel bewegen sich entlang der entsprechenden Flächen der Innenecken des Werkstücks W. Folglich wird das Eckenkontaktelement 12 gegen eine elastische Rückstellkraft des elastischen Rückstellkörpers 25 in einer solchen Weise verformt, dass die Breite der Parallelhebel abnimmt. Diese Verformung bewirkt ein Anheben des linear verstellbaren Teils 15, an dem der obere Haltestift 18 der Eckenkontakteinrichtung 25 befestigt ist. Da sich der untere Haltestift 19 in der vertikalen Richtung innerhalb der Führung 22 bewegen kann, bewegt sich dieser nach oben, wenn sich der Biegewinkel zuspitzt. Folglich bewegt sich das linear verstellbare Teil 15 in einem Ausmaß nach oben, das aus einer vorher festgelegten Beziehung resultiert, wobei jedoch dieses Ausmaß nicht proportional zum Biegewinkel des Werkstückes W ist.
Der lineare Positionsdetektor 13 misst das Anheben des linear verstellbaren Teils 15 als das Anheben des stangenförmigen magnetisch reagierenden Elements 17, und die Messwert-Korrektureinrichtung 36 (21) konvertiert den gemessenen Wert der linearen Positionsverschiebung in einen Biegewinkel. Der Biegewinkel wird auf diese Weise gemessen.
Ein Steuerungssystem zur lernenden Steuerung der Drei-Punkt-Biegemaschine wird im Folgenden anhand der 23 bis 26 beschrieben.
Die Biegemaschinen-Steuereinrichtung 70 umfasst eine Biegesteuerung 71 und eine lernende Steuereinrichtung 72. Die lernende Steuereinrichtung 71 steuert die gesamte Biegemaschine und umfasst eine (nicht in den Zeichnungen gezeigte) computergesteuerte numerische Steuereinrichtung zur Steuerung der Biegemaschine gemäß einem (nicht in den Zeichnungen gezeigten) Verarbeitungsprogramm, eine programmierbare Steuerung, eine Stößel-Anhebe/Absenksteuereinrichtung 73, und eine Höhensteuerung 74 für die untere Form. Die Stößel-Anhebe/Absenksteuereinrichtung 73 liefert eine Steueranweisung für die Stößel-Anhebe/Absenkantriebsvorrichtung 6, um den Stößel 3 zu veranlassen, vorbestimmte Anhebe- und Absenkvorgänge entsprechend dem Sollwert des Biegewinkels durchzuführen. Die Stößel-Anhebe/Absenksteuereinrichtung 73 steuert das Anheben und Absenken während ein gemessener Wert von der Stößelpositionserfassungseinrichtung 37 zur Erfassung einer Hubposition des Stößels 3, eine Biegelast, die von einer Biegelast-Messeinrichtung 38 erfasst wird, und der gemessene Wert des Biegewinkels von dem Winkelmessinstrument 9 überwacht werden. Die Biegelast-Messeinrichtung 38 umfasst eine Druckmesseinrichtung, einen Kraftaufnehmer oder dergleichen, die bzw. der in einem Stößelzylinder, der die Stößel-Anhebe/Absenkantriebseinrichtung 6 bildet, vorgesehen ist. Der Kraftaufnehmer ist in der oberen Form 4 oder dem Stößel 3 vorgesehen. Die Höhensteuerung 74 der unteren Form steuert die Höhe des verstellbaren Bodens 2aa der unteren Form 2 und liefert der Höheneinstelleinrichtung 29 für die untere Form eine Höheneinstellanweisung. Die Höhensteuerung 74 für die untere Form umfasst einen Korrekturbereich 75 mit einer Funktion zur Korrektur der Höhe der Bodenfläche der unteren Form entsprechend dem Sollwinkel θ_M gemäß einem von außen zugeführten Korrekturwert.
Die lernende Steuereinrichtung 72 bildet einen Korrekturwert aus verschiedenen gemessenen Werten, die während des Biegevorgangs erhalten werden, um diesen der Biegesteuerung 71 zuzuführen, und liefert dem Korrekturbereich 75 einen nächsten Korrekturwert für die Höhe der Bodenfläche der unteren Form.
Die lernende Steuereinrichtung 72 führt die in dem Flussdiagramm in 25 gezeigte Arbeitsabfolge aus, um den nächsten Korrekturwert zu bilden, und umfasst eine Mustertabelle 76, eine Biegevorgang-Messeinrichtung 77, eine Produktbiegewinkel-Messeinrichtung 78 und eine Korrekturwert-Erzeugungseinrichtung 79.
Die Mustertabelle 76 betrifft eine Speichereinrichtung, in der die Beziehung zwischen der angehobenen und abgesenkten Position der oberen Form 4, einer auf diese wirkenden Last, und den Biegewinkeln des Werkstücks W, die alle während des Biegevorgangs auftreten, in mehrere Muster klassifiziert sind, so dass eine Musterzahl in Abhängigkeit von der Beziehung gewählt werden kann. Die Biegevorgang-Messeinrichtung 77 misst die angehobene und abgesenkte Position der oberen Form, die auf diese wirkende Last, und den Biegewinkel des Werkstücks W während des Biegevorgangs, und weist einen Lasteintauchpunktdetektor 80 und einen Stößelzylinder-Bewegungsdetektor 81 auf. Die Korrekturwerterzeugungseinrichtung 79 umfasst einen Mustererfassungsbereich 82 und eine Korrekturwerterzeugungseinrichtung 83. Die Korrekturwerterzeugungseinrichtung 83 speichert Korrekturwert-Umwandlungsdaten 84 für jedes Muster, das durch die Mustererfassungseinrichtung 82 eingestellt wurde, wobei Daten verwendet werden, um einen nächsten Korrekturwert θh für die Höhe der Bodenfläche der unteren Form entsprechend dem Produktbiegewinkel zu bilden (Biegewinkel nach dem Zurückfedern). Die Korrekturwert-Umwandlungsdaten 84 können in Form eines Beziehungsausdrucks oder einer Tabelle angegeben sein. Die Produktbiegewinkel-Messeinrichtung 78 umfasst eine Winkelmesseinrichtung 85 zum Aufnehmen des Winkels nach dem Zurückfedern unter Verwendung einer vorgegebenen Zeitsteuerung, und eine Stößelzylinder-Steuereinrichtung 86.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine, die die lernende Steuereinrichtung 72 zur lernenden Steuerung verwendet, wird im Folgenden beschrieben.
Zunächst werden die Anweisungen und Messwerte, die von entsprechenden Bereichen während eines einzelnen Biegevorgangs gebildet werden, anhand der 26 beschrieben.
Eine Hubposition (Ps) des Stößels 3 wird von einer angehobenen Standby-Position auf eine Bodenflächen-Höhenposition der unteren Form (niedrigster Punkt) abgesenkt und anschließend angehoben und in die angehobene Standby-Position zurückbewegt. Die Bodenflächen-Höhenposition der Bodenfläche der unteren Form ist derart, dass die obere Form 4 des Werkstücks W gegen die untere Form 2 drückt. Wie durch die Beispiele der Geschwindigkeitsanweisungen RS1 bis RS4 angegeben, die während eines jeden Vorgangs des Stößelzylinders, der die Stößel-Anhebe/Absenkantriebseinrichtung 6 bildet, ausgeführt werden, wird der Stößel 3 während eines Absenkvorgangs auf eine vorbestimmte Höhe nahe der unteren Form 2 mit hoher Geschwindigkeit abgesenkt, anschließend in eine niedrigere Geschwindigkeit gewechselt, um das Absenken fortzusetzen, an dem niedrigsten Punkt für eine vorbestimmte Zeitdauer angehalten, während das Werkstück mit Druck beaufschlagt wird, anschließend mit einer niedrigen Geschwindigkeit angehoben, und anschließend in eine höhere Geschwindigkeit gewechselt und in die angehobene Standby-Position nach oben bewegt. Während dieses Vorgangs verringert der Stößelzylinder nach dem Umschalten in einen Anhebevorgang von dem niedrigsten Punkt aus den Druck auf einen bestimmten Wert (ein Dämpfwert).
Ein gemessener Biegewinkel θs ist gleich oder kleiner 180 Grad, wenn sich der Stößel 3 absenkt und die obere Form 4 mit dem Werkstück W an der unteren Form 2 in Kontakt bringt, um den Biegevorgang in Gang zu setzen, und nimmt anschließend nach und nach ab. Wenn der Stößel 3 den Druck am niedrigsten Punkt verringert oder sich geringfügig anhebt, nimmt der gemessene Winkel θs geringfügig aufgrund des Zurückfederns des Werkstücks W zu. Anschließend kehrt der erfasste Winkel θs nach und nach auf 180, d.h. dem ursprünglichen Wert, zurück, bis die obere Form 4 von der unteren Form 2 getrennt ist, da das Eckenkontaktelement 12 des Winkelmessinstruments 4 einen verringerten Druck auf das Werkstück W ausübt.
Eine Last W_D (d.h. das Gewicht des Stößelzylinders), die durch die Biegelast-Messeinrichtung 38 erfasst wird, tritt auf, wenn sich der Stößel 3 absenkt, um die obere Form 4 mit dem Werkstück W in Kontakt zu bringen, und nimmt rasch ab, wenn der Biegevorgang fortgesetzt wird, um einen Biegezustand zu erreichen. Der Punkt, bei dem die Last beginnt, abzunehmen, wird als "Lasteintauchpunkt" W_DD bezeichnet. Nach der Abnahme der Last wird die obere Form 4 gegen die Bodenfläche der unteren Form 2 gedrückt, so dass die gemessene Last W_D wieder zunimmt. Danach verringert sich die gemessene Last W_D nach und nach bis auf null, bis sich der Stößel 3 anhebt, um die obere Form 4 von der unteren Form 2 zu trennen.
Wie in dem Flussdiagramm in 25 gezeigt, wird bei der lernenden Steuerung, während der Stößel 3 abgesenkt wird, der gemessene Wert W_D durch die Lasteintauch-Erfassungseinrichtung 80 überwacht, um den Lasteintauchpunkt W_DD zu erfassen (Schritt S1). Der Lasteintauchpunkt und der niedrigste Punkt des Stößelzylinders 3 werden überwacht, bis der niedrigste Punkt festgestellt wurde (S1, S4). In der Zwischenzeit wird die Hubhöhe oder die Zeitdauer (eine gemessene Größe A) des Stößelzylinders von dem Lasteintauchpunkt bis zum Sollwinkel θ_M erfasst (S2), und die Hubhöhe oder die Zeitdauer (eine gemessene Größe B) des Stößelzylinders von dem Sollwinkel θ_M bis zum niedrigsten Punkt erfasst (S3). Ein Überzeit-Erfassungsverfahren (S7) wird verwendet, um festzustellen, ob der Lasteintauchpunkt innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer erfasst wurde, und ein Signal für einen Messfehler wird im Falle der Überzeit ausgegeben. Wenn der Stößel 3 den niedrigsten Punkt erreicht hat, wird das Ausmaß des Zurückfederns (eine gemessene Größe C) erfasst (S5), wenn sich der Stößel 3 anhebt. Das Ausmaß des Zurückfederns wird als eine Differenz zwischen einem gemessenen Winkel (der Produktbiegewinkel) θ₂ nach dem Zurückfedern, der von dem Winkelmessinstrument 85 erhalten wird, und einem gemessenen Winkel θ₁, der erhalten wird, wenn das Werkstück W gegen die untere Form 2 gedrückt wird, ermittelt. In 24 ist die Einrichtung zur Berechnung des Ausmaßes des Zurückfederns weggelassen. Auf Grundlage der somit erhaltenen Messwerte A bis C wählt der Mustererfassungsbereich 82 in 24 ein entsprechendes Muster aus der Mustertabelle 76 aus und überträgt einen Kenncode (eine Musterzahl) für das gewählte Muster an den Korrekturwerterzeugungsbereich 83.
Die Musterauswahl wird im Folgenden genauer beschrieben. Die Mustertabelle 76 wird im Offline-Betrieb oder in einer anderen Art und Weise vor dem Beginn der lernenden Steuerung erstellt. Dieses Erstellen erfolgt auf der Grundlage von Ergebnissen der Messungen bei früheren Biegevorgängen, Experimentierwerten, Simulationsergebnissen oder dergleichen. Insbesondere wird die Mustertabelle 76 als eine Gruppe von Musternummerblättern (S1 bis Sn) erstellt, die einzelne Tabellen für die entsprechenden Hubhöhen oder Zeitdauern (die gemessene Größe A) von dem Lasteintauchpunkt W_DD bis zum Sollwinkel θ_M umfassen. Ein einzelnes Musternummernblatt umfasst eine Musterzahl (1, 2, ...), die aus der Beziehung zwischen der Hubhöhe oder der Zeitdauer (die gemessene Größe B) vom Sollwinkels θ_M bis zum niedrigsten Punkt und dem Ausmaß des Zurückfederns (der gemessene Wert C) ermittelt wird. Die Mustererfassungseinrichtung 82 in 24 wählt zunächst ein entsprechendes Musternummernblatt auf der Grundlage der gemessenen Größe A aus und wählt eine Musternummer (1, 2, ...), die aus dem gemessenen Wert B und dem gemessenen Wert C ermittelt wird.
Der Korrekturwerterzeugungsbereich 83 umfasst eine Beziehungskennlinie zwischen einem Biegewinkelfehler (θ_n) und dem nächsten Korrekturwert θh, die für jedes Muster als die Korrekturwert-Umwandlungsdaten 84 eingestellt wurden. Der gemessene Winkel (der Produktbiegewinkel) θ₂ nach dem Zurückfedern, der von der Winkeleinrichtung 85 erhalten wird, wird mit dem Sollwinkel (θ_M) verglichen, um den Biegewinkelfehler (θ_n) zu erhalten. Der Korrekturwerterzeugungsabschnitt 83 konvertiert dann den Biegewinkelfehler in den nächsten Korrekturwert θh auf der Grundlage der Beziehungskennlinie für das entsprechende Muster. Der nächste, somit erzeugte Korrekturwert θh wird dem Korrekturabschnitt 45 der Höhensteuerung 44 der unteren Form der Biegesteuerung 41 zugeführt. Der nächste Biegevorgang erfolgt, wobei die Höhe der unteren Form bezüglich dem Sollwert des Biegewinkels auf einen Wert, der durch eine Korrektur mit dem nächsten Korrekturwert θh bestimmt wird, gesteuert wird. Der nächste Korrekturwert θh kann direkt für eine Korrektur verwendet werden oder kann statistisch mit den Ergebnissen für den nächsten Korrekturwert θh oder geeigneten Messergebnissen, die während einer Vielzahl von Biegevorgängen erhalten werden, verarbeitet werden. Auf diese Weise erfolgt die lernende Steuerung für das Dreipunktbiegen. Die Korrektur auf Grundlage der lernenden Steuerung erfolgt beispielsweise, wenn der Sollwert des Biegewinkels oder die Dicke oder das Material des Werkstücks geändert wird. Um den Vorgang unter gleichen Bedingungen zu wiederholen, wird die lernende Steuerfunktion nicht verwendet.
Ein Steuerungssystem zur Durchführung der lernenden Steuerung für eine Luftbiegemaschine wird im Folgenden anhand der 27 bis 29 beschrieben.
Die Biegemaschinen-Steuereinrichtung 70 umfasst eine Biegesteuerung 71A und eine lernende Steuereinrichtung 72A. Die Biegesteuerung 71A besteht aus einer computergesteuerten numerischen Steuereinrichtung und einer programmierbaren Steuerung, die die Steuerung gemäß einem Verarbeitungsprogramm wie beispielsweise in 23 gezeigt, ausführt. Die Biegesteuerung 71A umfasst eine Stößel-Anhebe/Absenksteuereinrichtung 73A, jedoch nicht die Höhensteuereinrichtung 74 für die untere Form, wie bei dem Beispiel in 23, wobei die Stößel-Anhebe/Absenksteuereinrichtung 73A einen Korrekturabschnitt 75A umfasst. Die Stößel-Anhebe/Absenksteuereinrichtung 73A steuert das Anheben und Absenken während ein erfasster Wert der Hubposition von dem Stößelpositionsdetektor 37, ein gemessener Wert der Biegelast von der Biegelast-Messeinrichtung 38 und ein gemessener Wert des Biegewinkels von dem Winkelmessinstrument 9 überwacht werden. Der Korrekturabschnitt 75A hat eine Funktion zur Korrektur des Überhub-Sollwertes entsprechend dem Sollwinkel gemäß einem von außen zugeführten Korrekturwert.
Die lernende Steuereinrichtung 72A umfasst eine Mustertabelle 76A, einen Lasteintauchdetektor 80A, eine Mustererfassungseinrichtung 82A, einen Detektor 78A zur Erfassung eines Winkels nach dem Zurückfedern, einen Korrekturwerterzeugungsabschnitt 83A und eine Ausgangssignal-Steuerungseinrichtung 86A zu NC-Vorrichtung, wie in 28 gezeigt. Die Mustererfassungseinrichtung 82A und der Korrekturwerterzeugungsabschnitt 83A bilden eine Korrekturwerterzeugungseinrichtung 79A. Um den Winkel nach dem Zurückfedern zu messen, hat die Ausgangssignal-Steuerungseinrichtung 86A zur NC-Vorrichtung eine Funktion, um den Stößel 3 zu veranlassen, einen Arbeitsvorgang (Wiederholung) des Anhebens um eine bestimmte Höhe von dem Überhub-Sollwert aus, des anschließenden Absenkens, und des anschließenden Wechseln in einen Anhebe- und Rückkehrvorgang auszuführen, wie im Folgenden beschrieben. Ein Teil der Ausgangssignal-Steuerungseinrichtung 86A zur NC-Vorrichtung, der diese Funktion hat, und eine Winkelmesseinrichtung 85A bilden die Produktbiegewinkelmesseinrichtung 78A. Die NC-Vorrichtung betrifft einen Teil der Biegemaschine, der die numerische Steuerung durchführt.
Die Mustertabelle 76A wird im Offline-Zustand oder in einer anderen Art und Weise vor dem Beginn der lernenden Steuerung erstellt. Dieses Erstellen erfolgt auf Grundlage von Messergebnissen bei vorausgegangenen Biegevorgängen, experimentellen Werten, Simulationsergebnissen oder dergleichen. Insbesondere enthält die Mustertabelle 76A klassifizierte Muster für die entsprechenden Hubhöhen (wobei bei diesem Beispiel die Zeit durch diesen Wert ersetzt wurde) von dem Lasteintauchpunkt W_DD bis zu dem Sollwinkel θ_M.
Der Korrekturwerterzeugungsabschnitt 83A umfasst eine Beziehungskennlinie zwischen dem Fehler θ_n zwischen dem Produktbiegewinkel θ₂ und dem Sollwinkel θ_M und einen nächsten Korrekturwert Pa für einen Überhub-Sollwert Pso, der für jedes Muster als die Korrekturwert-Umwandlungsdaten 84 eingestellt wurde.
Die Funktionen der anderen Abschnitte wird anhand der folgenden Beschreibung eines Arbeitsverfahrens beschrieben.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine, die die lernende Steuerung 72A zur lernenden Steuerung verwendet, wird im Folgenden beschrieben. Zunächst werden die Arbeitsweise jedes Abschnitts, die gemessenen Werte und dergleichen, die während eines einzigen Betriebszyklus auftreten, anhand der 29 beschrieben.
Gemäß dem aufgezeichneten Verlauf einer Stößel-Hubposition Ps wird der Stößel 3 aus einer angehobenen Standby-Position, wie beispielsweise dem oberen Totmittelpunkt, auf den Überhub-Sollwert Pso abgesenkt, anschließend angehoben und wieder abgesenkt, und schließlich in die angehobene Standby-Position nach oben bewegt, um den Biegewinkel zu erfassen, nachdem das Werkstück W zurückgefedert ist.
Der gemessene Biegewinkel θs ist gleich oder kleiner 180 Grad, wenn sich der Stößel 3 absenkt und die obere Form 4 mit dem Werkstück W an der unteren Form 2 in Kontakt bringt, um den Biegevorgang in Gang zu setzen, und nimmt anschließend schrittweise ab, bis der Stößel 3 den Überhub-Sollwert Pso erreicht. Danach kehrt der gemessene Winkel θs nach und nach auf 180 Grad zurück, der dem ursprünglichen Wert entspricht, bis die obere Form 4 von der unteren Form 2 getrennt ist, da das Eckenkontaktelement 12 des Winkelmessinstruments 9 einen verringerten Druck auf das Werkstück W ausübt. Die Zusammenhänge bei einem Zurückfedern werden im Folgenden beschrieben.
Die gemessene Last W_D (das Gewicht des Stößelzylinders), die von der Biegelast-Erfassungseinrichtung 38 gemessen wurde, tritt auf, wenn sich der Stößel 3 absenkt, um die obere Form 4 mit dem Werkstück W in Kontakt zu bringen, und nimmt rasch ab, wenn der Biegevorgang fortschreitet, um einen Biegezustand zu erreichen. Der Punkt, an dem die Last beginnt, abzunehmen, wird als der "Lasteintauchpunkt" W_DD bezeichnet. Nach dem Abnehmen der Last erreicht die obere Form 4 den Überhub-Sollwert Pso und beginnt anschließend, zuzunehmen, während die gemessene Last W_D aufgrund einer Besonderheit bei der Kunststoffverarbeitung vorübergehend zunimmt. Die gemessene Last W_D verringert sich jedoch allmählich auf null, bis der Stößel 3 sich weiter anhebt, um die obere Form 4 von der unteren Form 2 zu trennen.
Die Lasteintauchpunkt-Erfassungseinrichtung 80A der lernenden Steuereinrichtung 72A in 28 überwacht die gemessene Last W_D, um den Lasteintauchpunkt W_DD zu ermitteln. Der Mustererfassungsabschnitt 82A überwacht ein Messsignal der Lasteintauchpunkt-Erfassungseinrichtung 80A, den gemessenen Winkel θs von dem Winkelmessinstrument 9, und die Zeit, um die Zeitdauer Δt von der Erfassung des Lasteintauchpunktes W_DD bis zu dem Zeitpunkt, an dem der erfasste Winkel θs den Sollwinkel θ_M erreicht, zu ermitteln. Die Zeitdauer Δt gibt indirekt die Höhe des Hubs von der Erfassung des Lasteintauchpunktes bis zu dem Zeitpunkt, an dem der erfasste Winkel θs den Sollwinkel θ_M erreicht, an. Der Mustererfassungsabschnitt 82A überprüft die somit erfasste Zeitdauer Δt (Stößelhub) mit der Mustertabelle 76A, um ein charakteristisches Biegemuster auszuwählen. Der Mustererfassungsabschnitt 82A gibt darüber hinaus den nächsten Überhub-Sollwert Pso in Abhängigkeit von der erfassten Zeitdauer Δt (Stößelhub) ab.
Die Produktbiegewinkel-Messeinrichtung 78 überwacht den gemessenen Winkel θs und die gemessene Last W_D, um nach dem Biegevorgang den Biegewinkel des Werkstücks W zu messen, wenn das Werkstück W zurückfedert. Insbesondere steuert, wenn der Stößel 3 den Überhub-Sollwert Pso erreicht hat, der Ausgangssteuerungsabschnitt 86A den Stößel 3, um sich anzuheben und anschließend wieder abzusenken. D.h., der Stößel 3 führt einen erneuten Vorgang aus. Nach dem Empfangen eines Eingangssignals eines Wiederholungsvorgangs-Startsignals von dem Ausgangssteuerungsabschnitt 86A überwacht die Winkelmesseinrichtung 85A die gemessene Last W_D, um den gemessenen Winkel θs, der von dem Winkelmessinstrument 9 aufgrund eines Anstiegs des gemessenen Winkels θs erhalten wurde, als den Produktbiegewinkel θ zu erfassen. D.h., dass, wenn die obere Form 4 W während des Wiederholungsvorgangs wieder gegen das Werkstück gedrückt wird, die gemessene Last W_D auftritt. Ein Ansteigen der gemessenen Last W_D wird verwendet, um eine Messzeitsteuerung zu erhalten. Der Zweck der Verwendung des Wiederholungsvorgangs, bei dem die obere Form zur Winkelerfassung erneut gedrückt wird, besteht darin, dass die Erfassungsgenauigkeit durch ein zuverlässiges Drücken des Eckenkontaktelements 12 des Winkelmessinstruments 9 gegen das Werkstück W verbessert wird.
Der somit erhaltene Produktbiegewinkel θs wird mit dem Sollwinkel θ_M verglichen, um den Fehler θ_D dazwischen zu erhalten. Der Korrekturwert-Erzeugungsabschnitt 83A konvertiert anschließend diesen Fehler θ_D in den Korrekturwert Pa für den Überhub-Sollwert und gibt diesen ab. Der Korrekturwert-Erzeugungsabschnitt 83A wählt eine Beziehungskennlinie entsprechend einem Muster, das durch den Mustererfassungsabschnitt 83A erfasst wurde, aus, um den Fehler θ_D in den Korrekturwert Pa gemäß dieser Beziehungskennlinie zu konvertieren.
Der nächste Korrekturwert Pa, der von dem Korrekturwert-Erzeugungsabschnitt 83A ausgegeben wird, wird dem Korrekturabschnitt 75A zugeführt, der anschließend den Überhubwert Pso, der von dem Mustererfassungsabschnitt 82A unter Verwendung des nächsten Korrekturwertes Pa ausgegeben wird, konvertiert. Der korrigierte Überhub-Sollwert Pso-Pa wird verwendet, um den Überhub des Stößels 3 während des nächsten Biegevorgangs zu steuern. Die lernende Steuerung wird auf diese Art und Weise ausgeführt.
Gemäß der Biegemaschine der vorliegenden Erfindung ist das Winkelmessinstrument zum Messen des Biegewinkels des Werkstücks in der Patrizenform integriert und hat den induktiven linearen Positionsdetektor. Somit kann das Winkelmessinstrument in kompakter Weise in einer Form eingebaut werden, um den Winkel während des Biegevorgangs genau zu messen.
Wenn das Winkelmessinstrument den Winkel aufgrund von Veränderungen des elektrischen Phasenwinkels misst und eine Funktion zum Ausgleichen und Kompensieren der Temperaturkennlinie der Spule unter Verwendung einer Vielzahl von Spulen oder eines Ausgangssignals der Impedanzeinrichtung hat, kann der Winkel noch präziser ohne Dämpfungssignale gemessen werden und ein einfacher Aufbau verwendet werden, um den Winkel zu messen, während die Auswirkungen der Temperaturveränderungen beseitigt sind.
Wenn die Patrizenform aus mehreren Teilformen besteht, die in der Richtung der Breite der Form angeordnet sind, und wenn das Winkelmessinstrument in der Gehäuseausnehmung, die in der Seitenendfläche der benachbarten Teilformen aufgenommen ist, muss eine Form nicht getrennt werden, wenn das Winkelmessinstrument eingebaut wird. Folglich kann das Winkelmessinstrument in einfacher Weise in der Form untergebracht werden.
Gemäß dem Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Winkelmessinstrument, das in der oberen Form installiert ist, verwendet werden, um eine genaue Biegung bei genauer Berücksichtigung des Zurückfederns zu erhalten. Insbesondere können mit der Mustertabelle, die die Klassifizierung der Beziehung zwischen der angehobenen und der abgesenkten Position der oberen Form, die darauf wirkende Last, und der Biegewinkel des Werkstücks, die alle während des Biegevorgangs auftreten, und die Korrekturwert-Umwandlungsdaten für jedes Muster, die den nächsten Korrekturwert entsprechend dem Biegewinkel nach dem Zurückfedern liefern, geeignete Korrekturen auf Grundlage einer lernenden Steuerung unabhängig von der Dicke oder des Materials des Werkstücks in einfacher Weise durch das Bilden des Sollwertes des Biegewinkels durchgeführt werden, so dass eine präzise und rasche Berücksichtigung des Zurückfederns beim Biegevorgang erfolgen kann.

Claims

Biegemaschine zur Durchführung eines Biegevorgangs mittels einer linear verlaufenden Patrizen- und Matrizenform (4, 2), um ein Werkstück W dazwischen zu klemmen, wobei in die Patrizenform (2) ein Winkelmessinstrument (9) zum Messen des Biegewinkels des Werkstücks eingebaut ist, das durch die Patrizen- und Matrizenformen gebogen wird, und die Patrizenform (2) aus mehreren Teilformen (2A) besteht, die in Richtung der Breite der Form so angeordnet sind, dass die Formbreite durch Änderung der Anzahl der angeordneten Teilformen geändert werden kann, wobei wenigstens eine Teilform eine Aufnahmeausnehmung (11) in Endflächen hat, in der das Winkelmessinstrument (9) aufgenommen ist, wobei das Winkelmessinstrument (9) ein Eckenkontaktelement (12) aufweist, das mit den gegenüberliegenden Seiten einer Innenecke in Kontakt kommt, die sich durch das Biegen des Werkstücks ergibt, damit sich seine lineare Position in Abhängigkeit von dem Öffnungswinkel zwischen die Ecke bildenden Flächen verstellt, sowie einen induktiven linearen Positionsdetektor (13) zum Messen der Verstellung der linearen Position des Eckenkontaktelements (12), wobei das Eckenkontaktelement ein Kontaktteil (14) aufweist, das in die Innenecke des Werkstücks eingreift, um mit den gegenüberliegenden Ecken Formflächen der Innenecke in Kontakt zu kommen, sowie ein linear verstellbares Teil (15), dessen lineare Position in vertikaler Richtung verstellt wird, wenn das Kontaktteil verstellt wird, und wobei die vertikale Richtung der Richtung entspricht, in der das Werkstück in die Innenecke eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil (14) als Parallelhebelmechanismus ausgebildet ist, der vier Hebel (14a–14d) aufweist, die aufeinander folgend mittels zweier Haltestifte (18, 19), die in vertikaler Richtung beabstandet sind, und zweier Verbindungsstifte (20), die in seitlicher Richtung beabstandet sind, verbunden sind, der obere Haltestift (18) an dem linear verstellbaren Teil (15) angeordnet und durch eine obere Führung (21) so geführt ist, dass er in einem bestimmten Bereich nur in vertikaler Richtung verstellbar ist, der untere Haltestift (19) vom linear verstellbaren Teil (15) getrennt und durch eine untere Führung (22) so geführt ist, dass er in einem bestimmten Leerlaufbereich nur in vertikaler Richtung verstellbar ist, der untere Haltestift (19) als Haltestift für eine Referenzposition dient, der obere Haltestift (18) als Haltestift zur Verstellung dient, der rechte und der linke Verbindungsstift (20) beliebig verstellbar sind, die obere und die untere Führung (21, 22) als ein Paar gegenüberliegender Führungsnuten in den Seitenendflächen benachbarter gegenüberliegender Teilformen (4A) ausgebildet sind, und sich der obere und der untere Stift (18, 19) vom Parallelhebelmechanismus aus in beiden Richtungen so erstrecken, dass ihre vorstehenden Abschnitte verstellbar in die jeweilige obere und untere Führung (21, 22) eingesetzt sind.
Biegemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der lineare Positionsdetektor eine Änderung der linearen Position aufgrund einer Änderung des elektrischen Phasenwinkels ermittelt und eine Funktion zur Verwendung eines Ausgangssignals mehrerer Spulen oder Impedanzeinrichtungen hat, um die Temperaturkennlinie einer Spule zur Ermittlung der linearen Position zu kompensieren.
Biegemaschine nach Anspruch 1 oder 2 mit einem einstellbaren Element zur Steuerung des Biegewinkels, wobei die Biegemaschine aufweist: eine lernende Steuereinrichtung mit einer Mustertabelle, die mehrere Muster anzeigt, in die die Beziehung zwischen einer angehobenen und einer abgesenkten Position der oberen Form und einer auf die obere Form wirkenden Last und der Biegewinkel des Werkstücks, die während des Biegevorgangs gemessen werden, klassifiziert sind, Korrekturwert-Umwandlungsdaten für jedes der Muster, die den nächsten Korrekturwert für das einstellbare Element entsprechend dem Biegewinkel nach einem Zurückfedern liefern, einer Einrichtung zum Messen der angehobenen und abgesenkten Position der oberen Form, der auf die obere Form wirkenden Last und des Biegewinkels des Werkstücks während des Biegevorgangs, einer Einrichtung zum Messen des Biegewinkels des Werkstücks, nachdem das Werkstück nach einer Umkehr der oberen Form bzw. einer Beendigung der Druckbeaufschlagung der oberen Form zurückgefedert ist, und einer Korrekturwerterzeugungseinrichtung zur Wahl des entsprechenden Musters aus der Mustertabelle aufgrund der Werte der angehobenen und abgesenkten Position der oberen Form, der auf die obere Form wirkenden Last, des Biegewinkels des Werkstücks, die alle während des Biegevorgangs erhalten wurden, und zur Verwendung des ausgewählten Musters, um den nächsten Korrekturwert für das einstellbare Element entsprechend dem Biegewinkel nach dem Zurückfedern entsprechend den Korrekturwert-Umwandlungsdaten zu erzeugen.
Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Messinstruments (9) während eines Biegevorgangs die angehobene und abgesenkte Position der oberen Form (4) entsprechend der Patrizenform, die auf die obere Form (4) wirkende Last und der Biegewinkel des Werkstücks (W) gemessen werden, nach dem Biegevorgang der Biegewinkel des Werkstücks (W) nach dem Zurückfedern nach der Umkehr der oberen Form (4) in einem bestimmten Maß bzw. nach der Beendigung der Druckbeaufschlagung der oberen Form (4) gemessen wird, und ein nächster Korrekturwert für ein einstellbares Element zur Steuerung des Biegwinkels der Biegemaschine aufgrund der Beziehung zwischen der gemessenen angehobenen und abgesenkten Position der oberen Form (4), der gemessenen Last, die auf die obere Form (4) wirkt, des gemessenen Biegewinkels der Last (W) und des gemessenen Biegewinkels nach dem Zurückfedern ermittelt wird.
Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mustertabelle, die mehrere Muster angibt, erstellt wird, in die die Beziehung zwischen der angehobenen und der abgesenkten Position der oberen Form (4) und der Last, die auf die obere Form (4) wirkt und der Biegewinkel des Werkstücks (W), die während des Biegevorgangs mittels des Messinstruments (9) gemessen werden, klassifiziert wurden, und Korrekturwert-Umwandlungsdaten für jedes der Muster, die den nächsten Korrekturwert für das einstellbare Element entsprechend dem Biegewinkel nach dem Zurückfedern erhalten werden, die Mustertabelle mit der angehobenen und der abgesenkten Position der oberen Form (4) und der auf die obere Form (4) wirkenden Last und dem Biegewinkel des Werkstücks, die während des Biegevorgangs gemessen wurden, verglichen wird, um ein entsprechendes Muster auszuwählen, und die Korrekturumwandlungsdaten für das ausgewählte Muster verwendet werden, um den Biegewinkel nach dem Zurückfedern, der nach dem Biegevorgang gemessen wird, um den nächsten Korrekturwert für das einstellbare Element zu erhalten.
Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine nach dem Verfahren des Anspruchs 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine untere Form entsprechend der Patrizenform eine veränderbare Bodenflächenhöhe hat, so dass die Biegemaschine den Biegevorgang durch Absenken der oberen Form, bis das Werkstück gegen die Bodenfläche der unteren Form gepresst wird, durchführt, das einstellbare Element auf der Bodenflächenhöhe der unteren Form angeordnet wird, und der nächste Korrekturwert, der aus den Korrekturwert-Umwandlungsdaten erhalten wird, ein Korrekturwert für die Bodenflächenhöhe ist.
Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine nach dem Verfahren des Anspruchs 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegemaschine den Biegewinkel durch Einstellen einer Größe derart bestimmt, dass die obere Form entsprechend der Patrizenform in die untere Form vorrückt, und der nächste Korrekturwert, der aus den Korrekturwert-Umwandlungsdaten erhalten wird, ein Korrekturwert für einen Sollwert eines Überhubs ist, bei dem die obere Form weiter aus der angehobenen oder abgesenkten Position der oberen Form abgesenkt wird, der einem Sollwinkel für den Werkstückbiegewinkel entspricht.
Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine nach dem Verfahren des Anspruchs 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster der Beziehung zwischen der angehobenen und der abgesenkten Position der oberen Form und der auf die obere Form wirkenden Last und dem Biegewinkel des Werkstücks, die alle während des Biegevorgangs auftreten, derart klassifiziert wird, dass es einem Hub der oberen Form von einem Lasteintauchpunkt bis zu einem Sollwinkel und einem Hub vom Sollwinkel aus zum niedrigsten Punkt entspricht.