EP0096278B1 - Verfahren zum Blechbiegen und Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Blechbiegen und Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens Download PDF

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EP0096278B1
EP0096278B1 EP83105076A EP83105076A EP0096278B1 EP 0096278 B1 EP0096278 B1 EP 0096278B1 EP 83105076 A EP83105076 A EP 83105076A EP 83105076 A EP83105076 A EP 83105076A EP 0096278 B1 EP0096278 B1 EP 0096278B1
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bending
punch
plate
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during
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Theo Frei
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Haemmerle AG Maschinenfabrik
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/006—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves combined with measuring of bends
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/02—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on press brakes without making use of clamping means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/02—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on press brakes without making use of clamping means
    • B21D5/0209—Tools therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S72/00—Metal deforming
    • Y10S72/702—Overbending to compensate for springback

Definitions

  • the invention relates to a method for bending sheet metal with a bending punch and a die, into which the bending punch penetrates more or less depending on the bending angle.
  • a method for bending sheet metal with a bending punch and a die into which the bending punch penetrates more or less depending on the bending angle.
  • Such a method is e.g. B. is known from GB-A-2 041 802.
  • the bending angle is determined by the height of the stamp edge with respect to the support points in the die.
  • this layer must lie within a tolerance of a few hundredths of a millimeter along the entire edge length, since a deviation of 0.04 mm already results in an error of 1 °. This requires a very precise adherence to the lower end position of the bending punch and the exact compensation of the machine and tool errors.
  • the proposal to determine the position of the punch by adjusting the height of the die base made a significant simplification and improvement, thereby eliminating all machine-side influences on the bending angle.
  • the desired angle can be easily and repeatedly determined by adjusting the height of the die base. It is also possible to bend different angles in succession in one operation by program-controlled or NC-controlled adjustment of the die base.
  • the aim of the invention is to remedy this disadvantage and to propose a method by means of which the penetration depth can be determined exactly in accordance with the angle to be achieved in such a way that the individual variable sheet properties are taken into account.
  • the bending angle is dependent on the magnitude of the bending forces occurring during the bending process, with the penetration depth of the bending punch remaining the same. Accordingly, the proposed method of the type mentioned at the outset is characterized by the characterizing features of claim 1.
  • the device for performing the method has a bending punch and a die, into which the bending punch penetrates more or less depending on the bending angle, and a pressure measuring device.
  • the closest prior art with regard to the device for carrying out the method is given in US-A-3,564,883, which - for another purpose - provides a pressure measuring device.
  • the features of claim 3 are provided according to the invention in a generic device.
  • the computer can also be coupled to the controller for height adjustment of the die bottom.
  • the bending angle a is determined by the position of the edge 1 of the bending die 2 with respect to the contact edges 3 and 4 of the die 5. This position is given by the depth of penetration h.
  • the sheet 6 is bent with a radius 7, which differs depending on the sheet properties, even in the case of sheets of the same quality, which were manufactured by different manufacturers or at different times. It follows from this that with a constant penetration depth h of the punch 2, even when using the same die 5 with the support edges 3 and 4, the angle a does not remain the same, but changes. If the course of the forces is recorded in function of the path, curves 10, 11 and 12 of FIG. 2 are obtained for various but qualitatively equivalent sheets, the path meaning the depth of penetration h.
  • a sheet In use, a sheet is bent exactly to the desired angle during a test run and the size and the course of the bending force are stored in the punch in function of the penetration depth during the bending process. When bending another sheet, the force curve is compared with the stored force curve and the differences are used to correct the penetration depth.
  • a bending punch 20 which consists of an upper part 21 and a lower part 22.
  • the two parts 21 and 22 each have a cavity half 23 or 24 on their mutually facing sides, which together form a cavity for receiving a measuring device 25.
  • This can e.g. B. be designed as an electrical load cell based on piezo quartz. A so-called strain gauge can also be used.
  • a guide rail 26 is fastened on both sides with screws 27 to laterally support and guide the upper part 21.
  • the upper stamp part 21 is clamped at 28 in the usual manner in the stamp holder of a hydraulic press.
  • the pressure exerted on the upper stamp part 21 is passed on in this way via the measuring device 25 to the lower part 22 with a bending edge 29.
  • the measuring device determines the force currently exerted.
  • the measured values are registered and processed in a computer. This can either the stroke of the stamp z. B. directly influence or, if a die with an adjustable die bottom is used, act on the adjusting device of the die bottom, which is then brought into the position which corresponds to the desired bending angle, taking into account the individual sheet properties.
  • the bending punch is divided into short pieces in the longitudinal direction, which is often necessary so that the entire length of the edge is driven uniformly, it suffices to provide a single stamp part with the measuring device mentioned, since the force distribution along the entire length of the edge remains uniform.
  • the described method and the device constitute a significant advance in sheet metal processing, in particular of thin sheets, which can be processed automatically with great precision, regardless of individual structural differences, without adjustment and correction work.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Blechbiegen mit einem Biegestempel und einer Matrize, in welche der Biegestempel je nach Biegewinkel mehr oder weniger eindringt. Ein solches Verfahren ist z. B. aus der GB-A-2 041 802 bekannt.
  • In bekannter Weise wird der Biegewinkel durch die Höhenlage der Stempelkante bezüglich der Auflagestellen in der Matrize bestimmt. Bei Feinblechen muss diese Lage auf der ganzen Kantenlänge innerhalb einer Toleranz von wenigen hundertstel Millimeter liegen, da eine Abweichung von 0,04 mm bereits einen Fehler von 1° ergibt. Dies bedingt eine sehr genaue Einhaltung der unteren Endstellung des Biegestempels und die genaue Kompensation der Maschinen- und Werkzeugfehler.
  • Eine wesentliche Vereinfachung und Verbesserung brachte der Vorschlag, die Lage des Stempels durch eine Höhenverstellung des Matriezenbodens zu bestimmen, wodurch die ganzen maschinenseitigen Einflüsse auf den Biegewinkel ausgeschaltet werden. Der gewünschte Winkel kann durch Höhenverstellung des Matrizenbodens einfach und wiederholbar bestimmt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, durch programmgesteuerte oder NC-gesteuerte Verstellung des Matrizenbodens verschiedene Winkel hintereinander in einem Arbeitsgang zu biegen.
  • Es hat sich aber gezeigt, dass trotz genauer Einstellung und Einhaltung der Eindringtiefe, z. B. durch genaue Höheneinstellung des Matrizenbodens, bei der Wiederholung des Biegevorganges an verschiedenen qualitativ gleichwertigen Blechstücken Abweichungen im Biegewinkel entstehen. Dies hängt damit zusammen, dass beim Biegevorgang im Blech nie die theoretische scharfe Kante entsteht, sondern diese mehr oder weniger abgerundet wird. Der Radius der Abrundung beeinflusst dabei den Biegewinkel in ganz erheblichem Masse. Andererseits variiert die Abrundung bei zwei theoretisch gleichwertigen Blechen je nach Fabrikation, Struktur etc. Mit anderen Worten, zwei von verschiedenen Fabrikanten hergestellte qualitativ gleichwertige Blechstücke weisen nach der Bearbeitung an der gleichen Einrichtung und bei gleichbleibender Einstellung derselben, abweichende Biegewinkel auf, da die beim Biegen entstandenen Abrundungen voneinander verschieden sind. Dies ist ein grosser Nachteil, welcher bis jetzt nicht befriedigend beseitigt werden konnte.
  • Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beheben und ein Verfahren vorzuschlagen, mittels welchem die Eindringtiefe exakt dem zu erzielenden Winkel entsprechend so bestimmt werden kann, dass dabei die individuellen variablen Blecheigenschaften Berücksichtigung finden.
  • Erfindungsgemäss wurde nun erkannt, dass der Biegewinkel bei gleichbleibender Eindringtiefe des Biegestempels von der Grösse der während des Biegevorganges auftretenden Biegekräfte abhängig ist. Dementsprechend zeichnet sich das vorgeschlage Verfahren eingangs erwähnter Art, durch die Kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aus.
  • Die Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens weist einen Biegestempel und eine Matrize, in welche der Biegestempel je nach Biegewinkel mehr oder weniger eindringt, sowie eine Druckmesseinrichtung auf. Der bezüglich der Einrichtung zur Durchführug des Verfahrens nächstkommende Stand der Technik ist mit der US-A-3 564 883 gegeben, die - für einen anderen Zweck - eine Duckmesseinrichtung vorsieht. Zur Lösung der Aufgabe sind erfindungsgemäss bei einer gattungsgemäßen Einrichtung die Kennzeichenmerkmale von Anspruch 3 vorgesehen. Der Rechner kann auch mit der Steuerung zur Höhenverstellung des Matrizenbodens gekoppelt sein.
  • Auf beiliegender Zeichnung sind Diagramme zur Erläuterung des Verfahrens und eine beispielsweise Ausführung der Einrichtung schematisch dargestellt.
  • Es zeigen :
    • Figur 1 eine schematische Skizze ;
    • Figur 2 ein Kräfteverlauf-Diagramm ;
    • Figur 3 ein weiteres Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen Eindringtiefe und Biegewinkel für verschiedene Bleche zeigt ;
    • Figur 4 die schematische Darstellung eines Biegestempels in Seitenansicht und
    • Figur 5 eine Stirnansicht zu Fig.4.
  • Wie aus der schematischen Skizze in der Fig. 1 ersichtlich ist, wird der Biegewinkel a durch die Lage der Kante 1 des Biegestempels 2 bezüglich der Auflagekanten 3 und 4 der Matrize 5 bestimmt. Diese Lage wird durch die Eindringtiefe h gegeben. Beim Biegen wird aber das Blech 6 mit einem Radius 7 gebogen, welcher je nach Blecheigenschaften verschieden ist, und zwar auch bei qualitativ gleichwertigen Blechen, die durch verschiedene Hersteller oder zeitlich verschieden hergestellt wurden. Daraus folgt, dass bei gleichbleibender Eindringtiefe h des Stempels 2 auch bei der Verwendung der gleichen Matrize 5 mit den Auflagekanten 3 und 4 der Winkel a nicht gleich bleibt, sondern sich ändert. Wenn nun der Kräfteverlauf in Fuktion des Weges aufgezeichnet wird, so erhält man für verschiedene aber qualitativ gleichwertige Bleche die Kurven 10, 11 und 12 der Fig. 2, wobei mit dem Weg die Eindringtiefe h gemeint ist.
  • Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass während des Biegevorganges bis zum Erreichen der Eindringtiefe h das Blech 11 weniger und das Blech 12 mehr Kraft benötigt als es zum Biegen des Bleches 10 erforderlich ist. Dies wirkt sich so aus, dass bis zum Erreichen der Eindringtiefe h das Blech 10 z. B. genau auf 90° gebogen ist, das weichere Blech 11 etwas weniger, z. B. auf 91°, während das härtere Blech 12 auf 89° gebogen wird.
  • In der Fig. sind diese Verhältnisse veranschaulicht, indem die Abhängigkeit des Biegewinkels a von der Eindringtiefe für verschiedene Bleche 10, 11 und 12 gezeigt wird. Um bei allen drei Blechen 10, 11 und 12 den gewünschten Winkel 90° zu erreichen, genügt beim Blech 12 eine kleinere Eindringtiefe, während beim Blech 11 eine grössere Eindringtiefe als beim Blech 10 erforderlich ist. Es besteht also eine Funktion zwischen Biegewinkel a und Eindringtiefe h, welche vom jeweiligen kräftverlauf abhängt. Erfindungsgemäss wird deshalb die Grösse und der Verlauf der benötigten Biegekraft im Biegestempel gemessen und ein Rechner mit den Messwerten gespeist, welcher die Eindringtiefe für das betreffende Blech individuell bestimmt und den Stempelvorschub entsprechend beeinflusst.
  • Im Gebrauch wird während eines Probelaufes ein Blech auf den gewünschten Winkel exakt gebogen und während des Biegevorganges die Grösse und der Verlauf der Biegekraft im Biegestempel in Fuktion der Eindringtiefe gespeichert. Beim Biegen eines weiteren Bleches wird der Kräfteverlauf mit dem gespeicherten Kräfteverlauf verglichen und die Unterschiede zur Korrektur der Eindringtiefe verwendet.
  • In den Fig. 4 und 5 ist ein Biegestempel 20 dargestellt, welcher aus einem oberen Teil 21 und aus einem unteren Teil 22 besteht. Die beiden Teile 21 und 22 weisen an ihren einander zugekehrten Seiten je eine Hohlraumhälfte 23 bzw. 24 auf, die zusammen einen Hohlraum zur Aufnahme einer Messeinrichtung 25 bilden. Diese kann z. B. als elektrische Kraftmessdose auf Piezoquarzbasis ausgebildet sein. Es kann auch ein soganannter strain gauge verwendet werden. Auf dem unteren Teil 22 des Stempels ist beidseitig je eine Führungsschiene 26 mit Schrauben 27 befestigt, um den oberen Teil 21 seitlich zu stützen und zu führen. Der Stempeloberteil 21 wird bei 28 in üblicher Weise in den Stempelhalter einer hydraulischen Presse eingespannt. Der auf den Stempeloberteil 21 ausgeübte Druck wird in dieser Weise über die Messeinrichtung 25 auf den Unterteil 22 mit Biegekante 29 weitergeleitet. Die Messeinrichtung ermittelt die momentan ausgeübte Kraft. Die Messwerte werden in einem Rechner registriert und verarbeitet. Dieser kann entweder den Hubweg des Stempels z. B. direkt beeinflussen oder, falls eine Matrize mit verstellbarem Matrizenboden verwendet wird, auf die Verstellvorrichtung des Matrizenbodens einwirken, welcher dann in die Stellung gebracht wird, welche dem gewünschten Biegewinkel entspricht, wobei die individuellen Blecheigenschaften berücksichtigt wurden.
  • Falls der Biegestempel in der Längsrichtung in kurze Stücke aufgeteilt ist, was oft erforderlich ist, damit auf der ganzen Kantenlänge gleichmässig gefahren wird, so genügt es, einen einzigen Stempelteil mit der erwähnten Messeinrichtung zu versehen, da die Kraftverteilung entlang der ganzen Kantenlänge gleichmässig bleibt.
  • Das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung bilden einen wesentlichen Fortschritt in der Blechbearbeitung, insbesondere von Feinblechen, die ohne Rücksicht auf individuelle Strukturverschiedenheiten ohne Einstell- und Korrekturarbeiten mit grosser Präzision automatisch bearbeitet werden können.

Claims (6)

1. Verfahren zum Blechbiegen mit einem Biegestempel (2) und einer Matrize (5), in welche der Biegestempel (2) je nach Biegewinkel (a) mehr oder weniger eindringt, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse und der Verlauf der während der Deformation des Blechstückes benötigten Biegekraft ermittelt wird, indem während eines Probelaufes ein Blech auf den gewünschten Winkel exakt gebogen wird und während des Biegevorganges die Grösse und der Verlauf der Biegekraft im Biegestempel in Funktion der Eindringtiefe gespeichert werden, worauf die ermittelte Biegekraft zur Bestimmung der Eindringtiefe verwendet wird, indem beim Biegen eines weiteren Bleches der Kräfteverlauf mit dem gespeicheiten Kräfteverlauf verglichen und die Unterschiede zur Korrektur der Eindringtiefe (h) verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Biegestempel (2) während der Deformation des Bleches auftretende Biegekraft gemessen und registriert wird.
3. Einrichtung zum Blechbiegen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Biegestempel (2, 20) und einer Matrize (5), in welche der Biegestempel (2, 20) je nach Biegewinkel (a) mehr oder weniger eindringt, sowie mit einer Druckmesseinrichtung (25), dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesseinrichtung (25) im auswechselbaren Biegestempel (20) eingesetzt und zur kontinuierlichen Ermittlung der Grösse und des Verlaufes der im Biegestempel (20) während eines Probelaufes auftretenden, zur exakten Deformation des Blechstückes auf den gewünschten Winkel bestimmten Kräfte eingerichtet ist und mit einem Rechner in Verbindung steht, der die während des Biegebetriebes auftretenden Biegekräfte mit den registrierten Werten vergleicht und eine Steuervorrichtung beeinflusst, die mit dem Stempelvorschub in Verbindung steht und diesen zur Aufhebung von Abweichungen zusätzlich bewegt.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Rechner verbundene Steuervorrichtung zur Bestimmung der Stellung eines höhenverstellbaren Matrizenbodens eingerichtet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der auswechselbare Biegestempel (20) einen oberen Teil (21) und einen gegenüber diesem beweglichen unteren Teil (22) aufweist, welche Teile (21, 22) an ihren einander zugekehrten Seiten je eine Hohlraumhälfte (23 bzw. 24) aufweisen, die zusammen einen Hohlraum zur Aufnahme der Messeinrichtung bilden, welche unter Wirkung der Stempelbelastung steht.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung als elektrische Kraftmessdose auf Piezoquarzbasis ausgebildet ist.
EP83105076A 1982-06-07 1983-05-21 Verfahren zum Blechbiegen und Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens Expired EP0096278B1 (de)

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