EP1309414B1

EP1309414B1 - Verfahren zum betrieb einer biegepresse und biegepresse, insbesondere abkantpresse

Info

Publication number: EP1309414B1
Application number: EP01956205A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Sperrer
Original assignee: Trumpf Maschinen Austria GmbH and Co KG
Current assignee: Trumpf Maschinen Austria GmbH and Co KG
Priority date: 2000-08-16
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2021-07-25
Also published as: AU2001278298A1; US20030221467A1; WO2002013986A1; ATE340040T1; AT411164B; JP2004504949A; ATA14062000A; EP1309414A1; CN1221339C; WO2002013986A8; US6871521B2; DE50111051D1; CN1447722A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Biegepresse, wie im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben, aber auch eine Biegepresse zur Durchführung des Verfahrens, wie im Oberbegriff des Anspruches 12 beschrieben.
Aus dem Dokument JP 06-328137 A ist eine Abkantpresse mit einem feststehenden und einem über zumindest zwei insbesonders durch Hydraulikzylinder gebildete Antriebe verstellbaren mit Biegewerkzeugen bestückbaren Pressenbalken bekannt. Weiters weist die bekannte Abkantpresse eine Steuer- und Regelvorrichtung und Erfassungsmittel auf, mittels der eine exzentrische Belastung, die eine unsymmetrische Verformung der Biegebalken hervorruft, ermittelt wird und aus dieser Belastung gemäß der Steuer- und Regeleinrichtung bzw. in einem Speicher hinterlegter maschinenbezogenen Daten, das Ausmaß der Verformung mittels dieser Daten ermittelt und der Verstellvorgang unter Berücksichtigung der durch die Verformung kalkulierten Abweichung auf eine zur Erzielung eines vorgegebenen Biegewinkels am Werkstück, also auf eine theoretisch vorgegebene Eintauchtiefe der Biegewerkzeuge durchgeführt, wobei Korrekturmaßnahmen in der Verstellung des verstellbaren Biegebalkens während des Umformvorganges, also in Realzeit, von der Steuer- und Regelvorrichtung und den dementsprechend angesteuerten Antrieben vorgenommen werden. Nach dieser bekannten Ausbildung wird der verstellbare Biegebalken mit den Biegewerkzeugen in Bezug auf den mit den Biegewerkzeugen bestückten feststehenden Biegebalken auf eine theoretische Eintauchtiefe verstellt.
Aus der DE 693 09 610 T2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen und Einstellen der Preßkräfte an einer Presse bekannt. Nach diesem Verfahren und der Vorrichtung werden Preßkraftwerte gemessen und eingestellt, um eine vorbestimmte lokale Lastverteilung zu erreichen, um die gewünschte örtliche Belastungsverteilung ungeachtet der spezifischen Kenndaten der Presse festzusetzen.
Allgemeiner Stand der Technik ist es weiters, zur Erzielung exakter Umformwinkel an einem auf einer Biegepresse, insbesondere auf einer Abkantpresse gefertigten Werkteil mittels Meßverfahren nach erfolgtem Umformen das Werkteil insbesondere den Biegewinkel zu messen und nach der mittels eines Wegemeßsystems erfaßten Eintauchtiefe der Preßwerkzeuge eine erforderliche Korrektur des Biegewinkels durch Veränderung der Eintauchtiefe vorzunehmen, um damit für nachfolgende Umformvorgänge den vorgegebenen Biegewinkel zu erreichen. Nach einer derartigen Vorgangsweise, bei der das Wegemeßsystem zur Berücksichtigung der kraftabhängigen Auffederung der C-förmigen Maschinen-Seitenständer auf einem eigenen Hilfsrahmen angeordnet ist, fallen Produktionsmängel durch das ebenfalls kraftbedingte und von der Position des Arbeitsbereiches am Pressenbalken abhängige Biegeverhalten der Pressenbalken an.
Aus der DE 39 21 034 A1 ist eine Vorrichtung zur Vermeidung von Ungenauigkeiten bei der Produktion, bedingt durch das Biegeverhalten der Pressenbalken, bekannt, durch die die auftretenden Biegelinien der zusammenwirkenden Pressenbalken in etwa zum Zeitpunkt der maximalen, für den Biegewinkel des Werkteiles erforderlichen Eintauchtiefe der Werkzeuge in etwa parallel bzw. konzentrisch zueinander verlaufen. Damit kann jedoch eine durch eine außermittige Belastung unsymmetrische Biegelinie nicht berücksichtigt werden, wodurch es zu Produktionsausfällen durch Ausschuß kommen kann oder aber vorteilhafte Fertigungsmöglichkeiten, die vielfach bei einem außermittigen Einsatz der Preßwerkzeuge gegeben sind, ausscheiden.
Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, Verstellwege einer zumindest zwei Antriebe aufweisenden Antriebsanordnung in Abhängigkeit von durch die Preßkräfte bedingten Verformungen sowohl des Maschinengestells wie auch der zusammenwirkenden Pressenbalken zu steuern.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Der überraschende Vorteil dabei ist, daß unabhängig von der relativen Lage des Arbeits- bzw. Umformbereiches in bezug auf die Längserstreckung der Pressenbalken und der damit auftretenden ungleichmäßigen Verteilung der Preßkräfte auf die Antriebe die asymmetrische Biegelinien der Pressenbalken, aber auch unterschiedliche Auffederungen der zueinander distanzierten und die Antriebe aufweisenden Seitenständer zur Folge haben, diese die Fertigungsqualität beeinflussenden Faktoren durch Regelung des Verstellweges für den jeweiligen Antrieb in Abhängigkeit dieses belastungsspezifischen Verformungsverhaltens ausgeglichen werden und die für die Qualität der Umformung maßgebende, über einen gesamten Umformbereich gleichmäßig verlaufende Eintauchtiefe der Preßwerkzeuge erreicht wird.
Vorteilhaft ist dabei eine Ausbildung nach Anspruch 2, weil dadurch eine rasche Anpassung von Verstellwegen in den Antrieben zur Korrektur einer auftretenden winkeligen Lage der Biegewerkzeuge zueinander erreicht wird.
Vorteilhaft ist aber auch eine Ausbildung nach Anspruch 3, weil dadurch die effektiven Belastungszustände in einer Realberechnung in Maßnahmen zur Verstellung der Antriebe umgesetzt werden und Ungenauigkeiten, die sich aufgrund einer Abstufung in einer Matrix ergeben, ausgeschaltet werden.
Möglich ist auch eine Maßnahme, wie im Anspruch 4 beschrieben, weil dadurch werkstoffspezifische Daten zur Verfügung stehen und damit eine Anpassung der Fertigungsparameter an die jeweils zu bearbeitenden Werkstoffe rasch erfolgt.
Vorteilhaft sind auch Maßnahmen nach den Ansprüchen 5 und 6, wodurch maschinenspezifische Daten direkt in die Bestimmung der Verstellwege der Antriebe eingehen und damit ein Ausgleich der Maschinenverformung erfolgt.
Vorteilhaft sind weiters Maßnahmen, wie in den Ansprüchen 7 und 8 beschrieben, womit die Ermittlung der Verstellwege je Antrieb über Momentanwertberechnung erfolgt, wodurch umfangreiche Dateien, die zeitaufwendige Suchvorgänge nach sich ziehen, vermieden werden und die Ergebnisse darüber hinaus den effektiv auftretenden Belastungen und den damit verbundenen Verformungen des Maschinenständers, Pressenbalken, also den kraftbedingten Auswirkungen auf die Biegepresse entsprechen.
Gemäß der vorteilhaften, im Anspruch 9 beschriebenen Maßnahme wird die Möglichkeit geschaffen, nach den Ergebnissen der Verformungsmessungen an wesentlichen Maschinenteilen, wie den Ständer-Seitenwangen, die Kräfteaufteilung auf die Antriebe zu ermitteln und damit die daraus resultierenden und zu erwartenden Verformungen und mit den hinterlegten Maschinendaten oder nach rechnerischen Methoden mit den vorgegebenen Algorithmen die erforderlichen Steuerfunktionen, wie z. B. Bestimmung der unterschiedlichen Verstellwege je Antrieb zu generieren.
Nach den weiteren vorteilhaften Maßnahmen, wie in den Ansprüchen 10 und 11 beschrieben, wird eine permanente Überwachung mit Gegenkontrolle des gesamten Fertigungsablaufes durch den Ist-/Sollvergleich der wesentlichsten, für die Fertigungsqualität maßgebenden Einflüsse erreicht.
Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine Biegepresse zu schaffen, bei der Maschinenverformungen, wie sie kraftbedingt bei einem Umformvorgang auftreten, durch geeignete Gegenmaßnahmen ausgeglichen werden, um die Fertigungsqualität zu steigern.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 12 gelöst. Der überraschende Vorteil dabei ist, daß abhängig von der Position der Umformwerkzeuge und der damit unterschiedlichen Belastungsverteilung des Maschinengestells Verstellwege der Antriebe unabhängig voneinander verfahren werden und damit der verstellbare Pressenbalken beim Arbeitshub Abweichungen in der Position der zusammenwirkenden Preßwerkzeuge, die sich durch eine Maschinenverformung ergibt, ausgleicht.
Schließlich sind auch Ausbildungen, wie in den Ansprüchen 13 und 14 beschrieben vorteilhaft, wodurch eine Überwachung der Istwerte der Verstellwege zu Sollwerten aus der Vorgabe erreicht wird und Korrekturmaßnahmen gesetzt und bei nachfolgenden Arbeitsoperationen zur Optimierung des Fertigungsprozesses vorliegen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der in den Fig. dargestellten Ausführungen näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Biegepresse in Ansicht;
Fig. 2: die Biegepresse in Seitenansicht;
Fig. 3: eine schematische Darstellung der Verformungsverhältnisse an einer Biegepresse.

Einführend sei festgehalten, daß in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Fertigungseinrichtung 1, insbesondere Abkantpresse 2, für das Umformen insbesondere von Blechteilen 3, z.B. zu Gehäuseteilen 4, Profilen etc., gezeigt. Zur Erzielung einer höchstmöglichen Produktqualität sind eine Reihe von der Fertigungseinrichtung 1 abhängige Faktoren zu berücksichtigen. Die Qualität der Umformung hängt entscheidend von einer über die gesamte Umformlänge bzw. eine Werkzeuglänge gleichmäßig verlaufende Eintauchtiefe der zusammenwirkenden Werkzeuge ab, die von kraftbedingten Verformungen der Fertigungseinrichtung 1, wie z.B. einer Auffederung oder Biegeverformung wesentlicher Teile der Abkantpresse 2 beeinflußt wird.
Ein Maschinengestell 5 der Fertigungseinrichtung 1 besteht im wesentlichen aus zwei parallel und im Abstand zueinander angeordneten, C-förmig gestalteten Ständer-Seitenwangen 6, 7, die z.B. bei besonderen Aufstellungsbedingungen zur Schwingungsdämpfung über Dämpfungselemente oder vorwiegend direkt auf einer Aufstandsfläche 9 abgestützt oder, wie auch möglich, auf einer gemeinsamen Bodenplatte 10 befestigt, insbesondere mit dieser verschweißt sind. Weiters sind die Ständer-Seitenwangen 6, 7 miteinander in einem Abstand 11 durch zu einer Mittelebene 12 senkrecht verlaufende Wandteile 13 verbunden.
In bezug auf eine zu der Aufstandsfläche 9 parallel verlaufenden Arbeitsebene 14 weist die Fertigungseinrichtung 1 zwei einander gegenüberliegende Pressenbalken 15, 16 auf, die sich über eine Länge 17 erstrecken, die generell von der vorgesehenen Maschinengröße bzw. der vorgesehenen Arbeitslänge für das Biegen der Blechteile 3, z.B. zu den Gehäuseteilen 4, festgelegt ist.
Der der Aufstandsfläche 9 zugewandte Pressenbalken 15 ist über eine Stütz- und/oder Befestigungsanordnung 19 am Maschinengestell 5, bevorzugt direkt an Stirnflächen 20 von der Bodenplatte 10 zugeordneten Schenkeln 21 der C-förmigen Ständer-Seitenwangen 6, 7 durch Schraubbolzen oder Schweißung befestigt. An Stirnflächen 22 der von der Aufstandsfläche 9 beabstandeten Schenkeln 23 sind gegebenenfalls zur Aufstandsfläche 9 in einer senkrechten Ebene verlaufende Schildplatten 24 angeordnet, die bevorzugt durch Schweißnähte mit den Ständer-Seitenwangen 6, 7 verbunden sind. Diese Schildplatten 24 bzw. die Ständer-Seitenwangen 6, 7 sind mit Führungsanordnungen 25 versehen, über welche der weitere, dem Pressenbalken 15 in bezug auf die Arbeitsebene 14 gegenüberliegende Pressenbalken 16 - gemäß einem Doppelpfeil 26 - mittels einer Antriebsanordnung 27 verstellbar gelagert ist. Die Antriebsanordnung 27 besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei jeweils in Endbereichen 28, 29 des Pressenbalkens 16 anwirkende Antriebe 30, z.B. mit einem Druckmedium, insbesondere einem Hydrauliköl, beaufschlagbare, doppelt wirkende Zylinder, die einerseits auf den Schildplatten 24 befestigt und Stellelemente 31, z.B. Kolbenstangen, mit dem Pressenbalken 16 in einer Antriebsverbindung, insbesondere über Gelenklager 32, bewegungsverbunden sind. Die Erfindung ist allerdings nicht auf die hier im Detail beschriebene Antriebsanordnung 27 mit den durch Zylinder gebildeten Antrieben 30 beschränkt. Selbstverständlich können anstelle der zwei gezeigten Antriebe 30 auch mehrere derartige Antriebe 30 zur Verstellung des Pressenbalkens 16 eingesetzt sein, wie auch die Antriebe 30 durch andere Arten von Linearantrieben, z.B. mittels elektrisch oder hydraulisch angetriebener Spindeltriebe, gebildet sein, wie auch Exzentertriebe möglich sind.
Einander zugewandte und zur Arbeitsebene 14 parallel verlaufende Stirnflächen 33, 34 der Pressenbalken 15, 16 weisen Werkzeugaufnahmen 35 zur Abstützung und lösbaren Befestigung von Biegewerkzeugen 36, 37 auf. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, bilden diese Biegewerkzeuge 36, 37 im allgemeinen ein Biegegesenk 39 und einen Biegestempel 40 aus. Aus dem Stand der Technik ist es weiters bekannt, die Biegewerkzeuge 36, 37 in Sektionen zu unterteilen, wodurch sich eine leichte Variierbarkeit für eine Werkzeuglänge 41 ergibt, um diese den jeweiligen Erfordernissen anpassen zu können bzw. auch, um die Umrüstung der Fertigungseinrichtung 1 oder den Austausch der Biegewerkzeuge 36, 37 einfacher vornehmen zu können.
Die Werkzeugaufnahmen 35 in den Pressenbalken 15, 16 sind einerseits zur lösbaren Befestigung der Biegewerkzeuge 36, 37 ausgebildet, andererseits bilden sie Stützflächen 42 zur Übertragung der Biegekräfte - gemäß Pfeile 43 - aus.
Der unterhalb der Arbeitsebene 14 angeordnete Pressenbalken 15 ist direkt an den Stirnflächen 20 der der Bodenplatte 10 zugeordneten Schenkel 21 befestigt, wodurch sich in bezug auf die Mittelebene 12 eine symmetrische Verankerung des Pressenbalkens 15 am Maschinengestell 5 ausbildet und sich ein konstruktiv einfacher und materialsparender Aufbau ergibt. Bei der nur beispielhaft beschriebenen Ausbildung einer zu einer lösbaren Befestigung des feststehenden Pressenbalkens 15 wird die Stütz- und/oder Befestigungsanordnung 19 z.B. durch massive, mit den Ständer-Seitenwangen 6, 7 verschweißte Bolzen 44 gebildet, auf die der Pressenbalken 15 mit in diesem angeordneten Bohrungen aufgeschoben und z.B. mittels Gewindemuttern 45 festgespannt wird. Als Stütz- und/oder Befestigungsanordnung 19 ist jedoch auch eine Schweißverbindung anzusehen, über die der Pressenbalken 15 unlösbar mit den Ständer-Seitenwangen 6, 7 verbunden sein kann.
Wie bereits erwähnt, wird im beschriebenen Ausführungsbeispiel die Antriebsanordnung durch ein hydraulisches Energieversorgungssystem 46 und die Antriebe 30 durch doppelt wirkende Hydraulikzylinder 47 gebildet. Weiters weist die Fertigungsanlage 1 eine mit einer Energiequelle 48, z.B. einem Stromnetz, leitungsverbundene Steuereinrichtung 49 und eine mit dieser leitungsverbundene Meßeinrichtung 50 auf, an die externe Erfassungsmittel 51, z.B. Kraftmeß-, Druckmeß-, Energiemeß-, Dehnungsmeß-Sensoren etc., angeschlossen sind. Zur Versorgung mit einem Druckmedium weist die Fertigungseinrichtung 1, wie schematisch dargestellt, ein Hydraulikaggregat 52 bestehend aus einem Tank 53 für das Druckmedium, eine Hydraulikpumpe 54 und erforderliche Steuer- und Schalteinrichtungen 55 auf. Die Steuereinrichtung 49 umfaßt weiters eine mit einem Datenspeicher 56 bestückte Auswerte- und/oder Recheneinheit 57. Selbstverständlich ist weiters mit der Steuereinrichtung 49 leitungsverbunden ein bevorzugt externes, mit Eingabe- und/oder Melde- und/oder Überwachungsmittel bestücktes Steuerterminal 58 vorgesehen.
Anhand der in den Fig. 1 und 2 beispielhaft beschriebenen erfindungsgemäßen Fertigungseinrichtung 1 wird nachfolgend das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb der Fertigungseinrichtung 1, insbesondere der Abkantpresse 2, als ein bevorzugtes Verfahren beschrieben.
Für die Optimierung eines Fertigungsvorganges für die Umformung des Blechteiles 3 zu einem Gehäuseteil 4 ist es vielfach zweckmäßig, die Biegewerkzeuge 36, 37, sofern die Werkzeuglänge 41 kleiner ist als die Länge 17 der Pressenbalken 15, 16, außermittig, also zur Mittelebene 12 seitlich versetzt anzuordnen. Damit wird vielfach eine leichtere Bedienbarkeit und damit ein schnelleres Handling in der Fertigung erreicht.
Dadurch bedingt treten bei der Umformung des Blechteils 3 außermittige Belastungen an der Fertigungseinrichtung 1 ein, die durch unterschiedlich große Preßkräfte - gemäß Pfeile 59,60 - entstehen. Entsprechend der Kräfte-Momentberechnung errechnen sich die Preßkräfte - gemäß Pfeile 59, 60 - aus einer erforderlichen Umformkraft - gemäß Pfeil 61 - für die Umformung des Blechteiles 3 und dem Verhältnis der Abstände der Wirkungslinien der Preßkräfte zur Wirkungslinie der Umformkraft.
Die für die Umformung des Blechteils 3 aufzuwendende Umformkraft - gemäß Pfeil 61 - kann einerseits empirisch oder rechnerisch ermittelt und damit vorgegeben sein oder aber, wie bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Fertigungseinrichtung 1 und des erfindungsgemäßen Verfahrens während der Umformung durch die Erfassungsmittel 51 im beschriebenen Ausführungsbeispiel, im Energieversorgungssystem 46 und konkret in Zuleitungen 62 für das Druckmedium zu den Hydraulikzylindern 47 als Erfassungsmittel 51 vorgesehene Drucksensoren 63 ermittelt werden. Damit ist es möglich, die effektiv auftretenden Preßkräfte - gemäß Pfeile 59, 60 - unmittelbar bei Vornahme des Umformvorganges festzustellen und diese in der Auswerte- und/oder Recheneinheit 57 zu digitalisieren und damit in einer im Datenspeicher 56 hinterlegten Belastungs-Verformungsmatrix die belastungsabhängigen Auswirkungen auf das Maschinengestell 5, insbesondere die Auffederung der Ständer-Seitenwangen 6, 7 und die Verformung der Pressenbalken 15, 16 zu zuordnen.
Diese Belastungs-Verformungsmatrix kann sowohl rechnerisch als auch empirisch für die jeweilige Type der Fertigungseinrichtung 1 als maschinenabhängige Datei erstellt werden und enthält die jeweiligen Verformungswerte bzw. unmittelbare Korrekturfaktoren für die Verstellwege der Antriebe zum Ausgleich und zur Erzielung einer parallelen Lage der Biegewerkzeuge. Diese Korrekturfaktoren sind nach den belastungsabhängigen Verformungen erstellt und berücksichtigen im wesentlichen die jeweilige relative Lage der Biegewerkzeuge 36, 37 in bezug auf die Längserstreckung der Pressenbalken 15, 16, die aus dem Verhältnis der Preßkräfte - gemäß Pfeile 59, 60 - ermittelt wird, und eine wirksame Werkzeuglänge bzw. eine für das Umformen des Blechteiles 3 bekannte Umformlänge 64. Diese Korrekturfaktoren generieren Steuersignale für eine von der Steuer- und Schalteinrichtung 55 umfaßte Wegesteuer- und Regelvorrichtung 65, z.B. eine proportionale Wegesteuerung, welche jedem der Antriebe 30 den entsprechenden Verstellweg zum Ausgleich der Verformungen und Erzielung einer über die gesamte Umformlänge 64 gleichmäßigen Eintauchtiefe der Biegewerkzeuge 36, 37 zuweist.
Nach einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, anstelle der im Datenspeicher hinterlegten Belastungs-Verformungsmatrix nach in der Auswerte- und/oder Recheneinheit 57 hinterlegten Algorithmen die kraftbedingten Verformungen, wie Auffederung der Ständer-Seitenwangen 6, 7 und Biegung der Pressenbalken 15, 16 für die jeweils auftretenden Preßkräfte - gemäß Pfeile 59, 60 - und Position der Biegewerkzeuge rechnerisch zu ermitteln und den Verstellweg je Antrieb 30 zum Ausgleich der belastungsbedingten Verformungen zu bestimmen, wonach über die Wegesteuer- und Regelvorrichtung 65 die Verstellung der Antriebe 30 veranlaßt wird.
Selbstverständlich besteht weiters die Möglichkeit, die Fertigungseinrichtung 1 mit einem Wegemeßsystem 66 auszurüsten, wozu verschiedene, aus dem Stand der Technik bekannte Möglichkeiten, wie z.B. elektro-optische Wegemeßeinrichtungen, Laser- Wegemeßeinrichtungen etc., angewendet werden können, um damit die vorgegebenen bzw. ermittelten Verstellwege zu vergleichen, um gegebenenfalls in einem Regelkreis Nachsteuerungsmaßnahmen zu veranlassen. Wichtig bei derartigen Wegemeßeinrichtungen 66 ist die Ausschaltung von Meßfehlern, bedingt durch die Verformung, d.h., daß eine derartige Wegemeßeinrichtung 66 die Realwerte ermittelt.
Eine weitere Ausführungsvariante bzw. zusätzliche Möglichkeiten zur Erfassung der Preßkräfte - gemäß Pfeile 59, 60 - besteht in der Anordnung von Dehnungsmeß-Sensoren 67, z.B. an den Ständer-Seitenwangen 6, 7.
In der Fig. 3 ist schematisch und überzeichnet die Situation, wie sie sich aufgrund der kraftbedingten Durchbiegung der Pressenbalken 15, 16 bei außermittiger Anordnung der Biegewerkzeuge 36, 37 bei einer Abkantpresse 2 ergibt, dargestellt. Bei einer derartigen Anordnung treten ausgehend von der erforderlichen Umformkraft - gemäß Pfeil 61 - die nach dem Momentensatz zu errechnenden Preßkräfte - gemäß Pfeile 59, 60 - in unterschiedlicher Größe auf, die von den Antrieben 30 aufzubringen sind. Dies ergibt einerseits eine unterschiedliche Auffederung der C-förmigen Ständer-Seitenwangen 6, 7, an denen die Antriebe 30 befestigt sind. Weiters ergibt sich dadurch eine unsymmetrische Durchbiegung der Pressenbalken 15, 16, wie sie in Fig. 3 sehr überzeichnet dargestellt sind. Entsprechend der jeweiligen Biegelinie, die neben den Dimensionen und Materialkennwerten der Pressenbalken 15, 16 von der Umformkraft und Lage der Biegewerkzeuge und der Werkzeuglänge abhängig ist, wird die Lage der Biegewerkzeuge 36, 37 zueinander und damit die Stellung aufeinander zugerichteter Arbeitskanten bzw. Arbeitsflächen 68, 69 der Biegewerkzeuge 36, 37 verändert, sodaß diese winkelig zueinander verlaufen. Die minimalste Abweichung in der Parallelität bewirkt jedoch sofort ein unbefriedigendes Fertigungsergebnis.
Um dies zu verhindern, sieht das erfindungsgemäße Verfahren und die zur Durchführung des Verfahrens ausgebildete Abkantpresse 2 vor, in einem ersten Verfahrensschritt ausgehend von den von den Antrieben 30 bzw. deren Stellelementen 31 aufgebrachten Pressenkräften - gemäß Pfeile 59, 60 - rechnerisch die Position z.B. eines Abstandes 70 der resultierenden Umformkraft - gemäß Pfeil 61 - von der Mittelebene 12 zu bestimmen und deren Größenordnung festzulegen. Neben der Größenordnung der aufzubringenden Umformkraft und der Position der Biegewerkzeuge 36, 37 auf den Pressenbalken 15, 16 ist die wirksame Werkzeuglänge bzw. die Umformlänge 64 für den umzuformenden Blechteil 3 maßgebend für die sich an den Stirnflächen 33, 34 ausbildenden Biegelinien der Pressenbalken 15, 16.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht nunmehrwie bereits vorhergehend beschrieben - einerseits die Möglichkeit vor, daß diese Abhängigkeiten in dem der Auswerte- und/oder Recheneinheit zugeordneten Datenspeicher 56 der Steuer- und Schalteinrichtung 55 (siehe Fig. 1) in Form einer Belastungs-Verformungsmatrix hinterlegt sind und entsprechend diesen Daten jedem der Antriebe 30 ein entsprechender Verstellweg - gemäß Pfeile 71, 72 - zugeordnet wird, um die sich aufgrund der Verformung einstellende winkelige Lage der Arbeitsflächen 68, 69 auszugleichen und um eine über die gesamte Umformlänge gleiche Eintauchtiefe 73 der Biegewerkzeuge 36, 37 zu erreichen.
Anstelle der im Datenspeicher 56 (siehe Fig. 1) hinterlegten Belastungs-Verformungsdatei ist es selbstverständlich auch möglich, bei entsprechender Rechnerkapazität die Auswirkungen der Belastungsverteilung und damit der eintretenden Verformungen, wie eben die Auffederung der Ständer-Seitenwangen 6, 7 und Durchbiegung der Pressenbalken 15, 16 rechnerisch zu ermitteln und den Ausgleich von winkeligen Lagen der Biegewerkzeuge 36, 37 durch Zuordnung entsprechender Verstellwege - gemäß Pfeile 71, 72 - durchzuführen.
Die Ermittlung der Pressenkräfte - gemäß Pfeile 59, 60 - und Wahl der entsprechenden Erfassungsmittel 51 (siehe Fig. 1) hängt selbstverständlich von der Art der gewählten Antriebe 30 ab, die, wie bereits erwähnt, durch Hydraulikzylinder 47, aber auch durch elektrische Antriebe, Linearantriebe etc. gebildet sein können. Die die Verformung bewirkenden Belastungen können andererseits aber auch durch verschiedentlich angebrachte Dehnungsmeß-Sensoren 67, z.B. an den Ständer-Seitenwangen 6, 7 bzw. Pressenbalken 15,16 ermittelt werden.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, daß zum besseren Verständnis der Fertigungseinrichtung 1 dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.

Bezugszeichenaufstellung

1: Fertigungseinrichtung
2: Abkantpresse
3: Blechteil
4: Gehäuseteil
5: Maschinengestell

6: Ständer-Seitenwange
7: Ständer-Seitenwange
8: Aufstandsfläche
9
10: Bodenplatte

11: Abstand
12: Mittelebene
13: Wandteil
14: Arbeitsebene
15: Pressenbalken

16: Pressenbalken
17: Länge
18: Stütz- und/oder Befestigungsanordnung
19
20: Stirnfläche

21: Schenkel
22: Stirnfläche
23: Schenkel
24: Schildplatte
25: Führungsanordnung

26: Doppelpfeil
27: Antriebsanordnung
28: Endbereich
29: Endbereich
30: Antrieb

31: Stellelement
32: Gelenklager
33: Stirnfläche
34: Stirnfläche
35: Werkzeugaufnahme

36: Biegewerkzeug
37: Biegewerkzeug
38: Biegegesenk
39
40: Biegestempel

41: Werkzeuglänge
42: Stützfläche
43: Pfeil
44: Bolzen
45: Gewindemutter

46: Energieversorgungssystem
47: Hydraulikzylinder
48: Energiequelle
49: Steuereinrichtung
50: Meßeinrichtung

51: Erfassungsmittel
52: Hydraulikaggregat
53: Tank
54: Hydraulikpumpe
55: Steuer- und Schalteinrichtung

56: Datenspeicher
57: Auswerte- und/oder Recheneinheit
58: Steuerterminal
59: Pfeil
60: Pfeil

61: Pfeil
62: Zuleitung
63: Drucksensor
64: Umformlänge
65: Wegesteuer- und Regelvorrichtung

66: Wegemeßeinrichtung
67: Dehnungsmeß-Sensor
68: Arbeitsfläche
69: Arbeitsfläche
70: Abstand

71: Pfeil
72: Pfeil
73: Eintauchtiefe

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Biegepresse, insbesondere Abkantpresse (2), mit einem Maschinengestell (5), bevorzugt aus zwei voneinander distanzierten Ständer-Seitenwangen (6, 7), und einem feststehenden Pressenbalken (15) und einem über eine zumindest zwei Antriebe (30) aufweisende Antriebsanordnung (27) in Führungsanordnungen (25) verstellbaren Pressenbalken (16) und mit Werkzeugspannvorrichtungen zur Halterung von Biegewerkzeugen (36, 37) auf einander zugewandten Stirnflächen (33, 34) der Pressenbalken (15, 16) und mit einer mit der Antriebsanordnung (27) leitungsverbundenen Steuereinrichtung (49) und mit einer Meßeinrichtung (50) und mit Erfassungsmitteln (51) zur Erfassung von bei der Fertigung von Werkteilen auftretenden Maschinendaten und gegebenenfalls Werkteildaten und je Antrieb (30) der Antriebsanordnung (27) für den verstellbaren Pressenbalken (16) während eines Umformvorganges für den Werkteil die Ist-Preßkraft und aus einem Kräfteverhältnis eine Relativposition des bzw. der Preßwerkzeuge in bezug auf eine Länge (17) der Pressenbalken (15, 16) rechnerisch ermittelt wird und in einer mit einem Datenspeicher (56) für Produktions- und Maschinendaten versehenen Auswerte- und/oder Recheneinheit (57) unterschiedliche Verstellwege der Antriebe (30) bzw. des verstellbaren Pressenbalkens (16) im jeweiligen Angriffspunkt des Antriebes (30) und einer sich ausbildenden Biegelinie der Pressenbalken 15,16) bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechende Steuersignale in der Steuereinrichtung (49) für die Antriebsanordnung (27) generiert werden und Stellelemente (31) der Antriebe (30) um die je Antrieb (30) ermittelten Verstellwege verstellt werden und der verstellbare Pressenbalken (16) zum feststehenden Pressenbalken (15) in eine parallele Lage oder in eine einen spitzen Winkel zwischen Stirnflächen (33, 34) der Pressenbalken (15, 16) ausbildenden Lage verstellbar ist in der die Biegewerkzeuge (36, 37) über eine gesamte Umformlänge (64) eine gleichmäßige Eintauchtiefe aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von jedem der Antriebe (30) aufgebrachte Preßkraft ermittelt wird und zu diesen Werten die zu korrespondierenden Werte im Datenspeicher (56) hinterlegten Verformungsdaten der Biegepresse insbesondere Auffederungs- und/oder Biegedaten ermittelt und Verstellwege je Antrieb (30) bzw. Stellelement (31) festgelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von jedem Antrieb (30) aufgebrachte Preßkraft ermittelt wird und mit diesen Werten mit in der Auswerteund/ oder Recheneinheit (57) hinterlegten Algorithmen die belastungsabhängigen Verformungen der Biegepresse, insbesondere die Auffederung der Ständer-Seitenwangen (6, 7) und/oder Biegung der Pressenbalken (15, 16) errechnet und Verstellwege der Antriebe (30) bzw. der Stellelemente (31) festgelegt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellweg je Antrieb (30) in der Auswerte- und/oder Recheneinheit (57) aus im Datenspeicher (56) hinterlegten Werkstoffdaten für den umzuformenden Werkteil, der wirksamen Werkzeuglänge (41) oder dem Umformwinkel ermittelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellweg je Antrieb (30) in der Auswerte- und/oder Recheneinheit (57) aus im Datenspeicher (56) hinterlegten Maschinendaten der Biegepresse für das kraftabhängige Auffederungsverhalten der Ständer-Seitenwangen (6, 7) ermittelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellweg je Antrieb (30) in der Auswerte- und/oder Recheneinheit (57) aus im Datenspeicher (56) hinterlegten Maschinendaten der Biegepresse für das kraftabhängige Biegeverhalten der Pressenbalken (15, 16) ermittelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellweg je Antrieb (30) in der Auswerte- und/oder Recheneinheit (57) aus im Datenspeicher (56) hinterlegten Algorithmen für das kraftabhängige Auffederungsverhalten der Ständer-Seitenwangen (6, 7) ermittelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellweg je Antrieb (30) in der Auswerte- und/oder Recheneinheit (57) aus im Datenspeicher (56) hinterlegten Algorithmen für das kraftabhängige Biegeverhalten der Pressenbalken (15, 16) ermittelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Auffederungs- und/oder Biegeverhalten der Ständer-Seitenwangen (6, 7) bzw. der Pressenbalken (15, 16) über Spannungs- und/oder Dehnmeßverfahren und/oder der Druckmeßverfahren ermittelt wird und Meßdaten in der Auswerte- und/oder Recheneinheit (57) Steuersignale für die Antriebsanordnung (27) generiert werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Regelkreisschaltung der Auswerte- und/oder Recheneinheit (57) die ermittelten Ist-Preßkräfte an im Datenspeicher (56) hinterlegten Produktionsdaten, insbesondere Soll-Preßkräften, angeglichen und entsprechende Steuersignale an die Steuereinrichtung (49) für die Antriebsanordnung (27) geleitet werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Regelkreisschaltung der Auswerte- und/oder Recheneinheit (57) mit einem Wegemesseinrichtung (66) ermittelte Ist-Verstellwege an im Datenspeicher (56) hinterlegte Soll-Verstellwege angeglichen und entsprechende Steuersignale an die Steuereinrichtung (49) für die Antriebsanordnung (27) geleitet werden.
Biegepresse, insbesondere Abkantpresse (2) mit einem Maschinengestell (5), bevorzugt aus zwei voneinander distanzierten Ständer-Seitenwangen (6, 7) und einem feststehenden Pressenbalken (15) und einem über eine zumindest zwei Antriebe (30) aufweisende Antriebsanordnung in Führungsanordnungen (25) verstellbaren Pressenbalken (16) und mit Werkzeugspannvorrichtungen zur Halterung von Biegewerkzeugen (36, 37) auf einander zugewandten Stirnflächen (33, 34) der Pressenbalken (15, 16) und mit einer mit der Antriebsanordnung (27) leitungsverbundenen Steuereinrichtung (49) und mit einer Meßeinrichtung (50) und mit Erfassungsmitteln (51) zur Erfassung von bei der Fertigung von Werkteilen auftretenden Maschinendaten wie Preßkräfte oder Belastungsdaten und die Steuereinrichtung (49) eine mit einem Datenspeicher (56) versehene Auswerte- und/oder Recheneinheit (57) und eine Wegesteuer- und Regelvorrichtung (65) für die Antriebe (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß während des Umformvorgangs der verstellbare Pressenbalken (16) zum feststehenden Pressenbalken (15) in eine parallele Lage oder in eine einen spitzen Winkel zwischen Stirnflächen (33, 34) der Pressenbalken (15, 16) ausbildenden Lage verstellbar ist, in der die Biegewerkzeuge (36, 37) über eine gesamte Umformlänge (64) eine gleichmäßige Eintauchtiefe aufweisen.
Biegepresse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Maschinengestell (5) und dem verstellbaren Pressenbalken (16) eine Wegemeßeinrichtung (66) angeordnet ist.
Biegepresse nach Anspruche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem feststehenden und dem verstellbaren Pressenbalken (15, 16) die Wegemeßeinrichtung (66) angeordnet ist.