EP1519800A1

EP1519800A1 - Messvorrichtung

Info

Publication number: EP1519800A1
Application number: EP03706196A
Authority: EP
Inventors: Göran ROSTRÖM
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: AU2003208243A1; CH695668A5; DE50307896D1; WO2003076099A1; ATE369217T1; EP1519800B1

Description

Messvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Messvorrichtung für Winkel an bearbeiteten Kanten oder Scheiteln eines Werkstücks, insbesondere für Biegewinkel blech- förmiger Werkstücke in einer Abkantpresse, welche ein Biegewerkzeug aus einem Biegestempel mit einer abgerundeten oder angefasten Arbeitskante und einer Biegematrize mit einer Auflagefläche und einer Biegenut umfasst, wobei ein den Biegestempel oder die Biegematrize haltemder oberer Querträger und/oder ein die Biegematrize oder den Biegestempel stützender unterer Querträger eine durch ein Messsystem gesteuerte Abkantbewegung ausführen. Weiter betrifft die Erfindung Verfahren zum Messen von Biegewinkeln in einer Abkantpresse und zur Erstellung einer Kalibriermatrix für eine Messvorrichtung.

Beim Abkanten von Blechen mit einem Biegewerkzeug aus einem Biegestempel und einer Biegematrize bietet die exakte Einhaltung eines vorgegebenen Biegewinkels häufig grosse Schwierigkeiten. Der Biegewinkel kann zwar durch die Bestimmung der Eindringtiefe des Biegestempels in die Biegenut der Biegematrize bei einer gegebenen Breite der Matrize theoretisch genau berechnet werden. In der Praxis können diese theoretischen Werte jedoch nicht oder nur annähernd erreicht werden, weil der tatsächliche Biegewinkel, je nach Genauigkeit des Stempelvorschubs in der Biegenut der Matrize sowie der Qualität und Dicke des zu biegenden Blechstückes, kleinere oder grössere Abweichungen vom Sollwert aufweist.

Bei einem abgekanteten Blech tritt bei der Rücknahme des Stempels, d.h. der Entlastung des Werkzeugs, stets ein Rückfedern auf, so dass der tatsächliche Biegewinkel nicht mit dem theoretischen, berechneten Wert übereinstimmt. Aus diesem Grunde ist es unerlässlich, eine entsprechende Korrektur des Stempelvorschubs in der Biegenut der Matrize durchzuführen, bevor die eigentliche Produktion der abgekanteten Bleche beginnen kann. Dem Problem des Rück- federns eines abgekanteten Blechs wird nach dem bekannten Stand der Technik beispielsweise dadurch begegnet, dass in einem ersten Arbeitsgang das Abkanten in einem Winkel erfolgt, der grösser ist als der berechnete Sollwinkel. In einem zweiten Arbeitsgang wird das abgekantete Blech entlastet, die Rückfederung erfolgt in eine entspannte Lage. In einem dritten Arbeitsgang wird der entspannte Winkel des abgekanteten Blechs gemessen und mit dem Sollwort verglichen. In einem vierten Arbeitsgang wird die korrigierte definitive Einstellung der Werkzeuge vorgenommen und das vorgebogene Blech wieder voll belastet. Dieses sogenannte Nachdrücken hat in der Praxis breiten Zuspruch gefunden und wird in der Regel nicht nur einmal, sondern nicht selten zwei- bis viermal durchgeführt.

Die EP.B1 0775028 beschreibt ein Verfahren und eine Bearbeitungsmaschine zum Abkanten von Werkstücken in Blechform. Die Winkelmessung erfolgt nach allen Beispielen auf der Innenseite des abgekanteten Blechs, indem zwei horizontale Tasterstäbe, welche ungleich lang sind und parallel verlaufen, unabhängig voneinander abgesenkt werden, bis sie auf dem abgekanteten Blech innenseitig aufliegen. Der Biegewinkel kann aufgrund der ausgemessenen Geometrie bestimmt werden. Nach Varianten werden die stabförmigen Tastelemente durch kreisförmige Scheiben oder Scheibensegmente ersetzt. Nachteilig wirkt sich in der Praxis insbesondere aus, dass für die Anordnung der Tastelemente der Biegestempel in seiner Längsrichtung unterbrochen werden muss.

Die EP,B1 0715552 beschreibt eine Abkantmaschine mit einem am unteren Querträger mit der Biegematrize angelenkten Messsystem, welches durch Schwenken eines parallelogrammartig angeordneten Gestänges in Messposition gebracht werden kann. Etwa rechtwinklig zum abgekanteten Blech wird ein Messstift aufgesetzt, welcher über ein Teleskopelement direkt auf ein Tastelement einwirkt. Diese Ausführungsform einer Messvorrichtung ist sperrig, aufwendig und kompliziert zu handhaben. Weiter scheint das System stossemp- findlich und bezüglich einer hohen Messgenauigkeit anfällig zu sein.

Die US,A 4489586 beschreibt eine Winkelmessvorrichtung für Abkantpressen, welche im Biegestempel angeordnet ist. Diese Winkelmessvorrichtung umfasst ein Messwerk und wenigstens einen Taster, welcher mit dem Biegestempel abgesenkt wird. Wegen der geometrischen Querschnittsform der Biegestempel kann der Biegewinkel nur auf einer Seite der Arbeitskante gemessen werden. Nach einer speziellen Ausführungsform sind auf der gleichen Seite der Biegekante zwei Messtaster ausgebildet, was die Bestimmung der Steigung des einen abgekanteten Blechteils erlaubt. Es können so nur symmetrische Abkantwinkel gemessen werden. Die Anordnung mechanisch-elektrischer Messwandler im Biegestempel setzt die empfindlichen Bauteile in der Messvorrichtung extremen Belastungen aus und schwächt überdies die mechanische Festigkeit des gesamten Biegestempels.

Die DE, A1 4036289 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren von Biegewinkeln eines Metallblechs während des Biegens und ein Verfahren zum Biegen eines Metallblechs. Die Messungen erfolgen mit Hilfe einer Einrichtung, welche Differentialüberträger und pneumatische Messein- richtungen umfasst. Beispielsweise sind zwei E-förmige Differentialüberträger angeordnet, die jeweils einen Magnetkern mit einer zentralen Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen umfasst. Wahlweise geben vier pneumatische Messeinrichtungen einen Gasstrom ab, beispielsweise einen Luftstrahl, welcher senkrecht auf die zugeordnete Wandfläche gerichtet ist. In beiden Fällen erfol- gen die beiden Messungen mit an sich bekannten Mitteln. Die Messungen erfolgen nicht mit Messtastern und innerhalb der Einlaufkanten der Biegenut.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, eine universell einsetzbare Messvorrichtung mit hoher Genauigkeit zu schaffen, die einfach zu bedienen und zu transportieren ist. Insbesondere sollen die Messvorrichtung und ein Verfahren zu deren Betrieb einen präzisen, sicheren, platzsparenden und wirtschaftlichen Betrieb einer Abkantpresse erlauben. Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, die Messvorrichtung eine durchgehende Nut zur Aufnahme einer Kante oder eines Scheitels, wenigstens zwei stabförmig ausgebildete, paarweise recht- winklig ausserhalb der Nut angeordnete Messtaster, welche vom aufliegenden Werkstück gegen den Widerstand einer Feder in y-Richtung verschiebbar sind, eine Einrichtung zum Erfassen der Relativbewegungen der Messtaster gegenüber der Messvorrichtung in y-Richtung, einen mechanisch-elektrischen Messwandler zur Signalerzeugung aus der Längsverschiebung der Messtaster und einen Prozessor mit einer gespeicherten Kalibriermatrix für einstellbare Winkel umfasst. Spezielle und weiterführende Ausführungsformen der Messvorrichtung sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.

Die Relativbewegung zwischen einem Messtaster und dessen Halterung in der Messvorrichtung, in einer Abkantpresse zwischen Biegestempel und Biegematrize, welche im wesentlichen das Biegewerkzeug bilden, kann erzeugt werden durch

- eine ortsfeste Biegematrize und einen in y-Richtung verschiebbaren Biege- Stempel,

- einen ortsfesten Biegestempel und eine in y-Richtung verschiebbare Biegematrize, oder

- einen Biegestempel und eine Biegematrize, welche gegeneinander oder voneinander weg in y-Richtung verschiebbar sind, wobei der Biegestempel oder die Biegematrix am oberen Querträger, das jeweils andere Werkzeugteil am unteren Querteil abgestützt ist.

In der Praxis wird am häufigsten eine ortsfeste Biegematrize und ein etwa vertikal (y-Richtung) heb- und senkbarer Biegestempel verwendet.

Die Anzahl von peripheren Messtastern ist grundsätzlich frei, es sind jedoch wenigstens zwei periphere Messtaster bezüglich der erwähnten Längsmittel- ebene der Nut paarweise angeordnet. In der Praxis sind insbesondere bei Abkantpressen zweckmässig, entsprechend der Länge der Kante bzw. des Scheitels des Werkstücks, wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei pe- riphere Messtasterpaare angeordnet, mit einem Messtasterpaar in der Längs- mitte der Biegematrize.

In Ergänzung der peripheren Messtaster kann im Bereich der Längsmittelebene der Nut, z.B. parallel zwischen den Paaren von peripheren Messtastern, je ein in y-Richtung verschiebbarer zentraler Messtaster angeordnet sein, welcher ebenfalls vor, während und nach dem Abkanten am Blech anliegt. Die peripheren Messtaster liegen z. B. je einem oder beiden abgebogenen Schenkel eines Blechs an, der zentrale Messtaster stets an dessen Scheitel. Funktional entsprechen sich die zentralen den peripheren Messtaster, sie dienen der Positionsmessung.

Sowohl die peripheren als auch die zentralen Messtaster haben vorzugsweise einen runden Querschnitt, sie können jedoch auch querschnittlich quadratisch, rechteckig, elliptisch usw., ausgebildet sein, d.h. jede technisch realisierbare geometrische Querschnittsform annehmen, auch eine rohrförmige. Vorteilhaft sind die Messtaster wenigstens auf der dem Blech aufliegenden Stirnseite mit einem Radius ΓM zylinder- oder kugelförmig abgerundet, wodurch auf dem Blech bei jeder Querschnittsform Auflagepunkte bzw. Auflagelinien festgelegt werden.

Die Messtaster müssen mit geringer, jedoch hinreichender Kraft auf das Werk- stück gedrückt werden und bei Abkantpressen diesem während dem gesamten Biegevorgang folgen können. Die Bohrungen und die entsprechenden Mittel sind so ausgestaltet, dass diese Bedingungen stets erfüllt werden können. Die Mittel zum Andrücken der Messtaster sind an sich bekannt und von mechanischer, pneumatischer, hydraulischer oder elektro-magnetischer Natur, insbe- sondere werden Federn eingesetzt. Vorzugsweise können die Messtaster oberflächenbündig in das Messgerät gedrückt werden. In der Regel erfolgen die Winkelmessungen symmetrisch oder nahezu symmetrisch, auch das Biegen eines Blechs in einer Abkantpresse. Im asymmetrischen Fall drückt der Biegestempel nicht in Richtung der Längsmittelebene der Biegematrize, sondern in einem davon abweichenden Winkel ß. Die Kalibrier- matrix und das Rechenprogramm der Messvorrichtung sind auch für diesen Fall gewappnet und können die Daten problemlos als Vorgabeparameter für den Vorschub und die Positionierung des Biegestempels und/oder der Biegematrize einsetzen.

In bezug auf das Verfahren zum Messen von Biegewinkeln α in einer Abkantpresse während und nach der industriellen Produktion wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass

- die peripheren Messtaster während dem Abkantprozess kontinuierlich dem zugeordneten Schenkel des Blechs folgen, wobei die Längsverschiebung der Messtaster in y-Richtung vom Messwandler in Signale umgesetzt werden,

- der Prozessor die Signale analysiert, anhand der gespeicherten Kalibriermatrix die Winkel γ und γ_R des linken und rechten Schenkels des Blechs zur Auflagefläche berechnet und aus der Beziehung α = 180° - γ_L - YR den Ist- Wert des Biegewinkels α ableitet,

- der Prozessor den Ist-Wert des Biegewinkels α des entlasteten Blechs mit dem vorgegebenen Soll-Wert vergleicht und eine vorgegebene Toleranz überschreitende Abweichungen anzeigt.

Spezielle und weiterführende Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegen- stand von abhängigen Patentansprüchen.

Jede Biegematrize, ob in eine neue oder nachgerüstete Abkantpresse eingesetzt, wird mit einer spezifischen Kalibriermatrix geliefert. Der Anwender des Verfahrens, der industrielle Hersteller von abgekanteten Blechen, macht ledig- lieh die Messungen während und nach dem Prozess. Das Messen während dem Prozess wird als aktives Messen bezeichnet, eine reine Qualitätskontrolle des fertig abgekanteten Blechs als passives Messen. Während der industriellen Produktion von abgekanteten Blechen wird der Messvorgang zweckmässig permanent durchgeführt, kann aber auch in regel- mässigen Zeitabständen oder nach vorgegebenen Stückzahlen wiederholt wer- den. Die Messvorrichtung behindert die Produktion in keiner Weise und ist ohne die geringste Änderung jederzeit einsatzbereit.

Die industrielle Fertigung läuft in an sich bekannter Weise ab. Prozessbedingt erfolgt das Abkanten in der Regel stufenweise, d.h. mit mindestens einmaligem, jedoch auch zwei- bis viermal wiederholtem Nachdrücken. Durch wiederholtes Nachdrücken wird wohl die Winkelpräzision vergrössert, die Wirtschaftlichkeit jedoch entsprechend erniedrigt. Die Entlastung vor dem Nachdrücken kann teilweise oder vollständig sein.

Für das Einlegen der Bleche kann ein Anschlag eingesetzt werden, der nach dem Erreichen des Klemmpunktes durch den Biegestempel wieder entfernt wird. Die relative Abkantbewegung von Biegestempel und/oder Biegematrix kann in üblicher weise gesteuert und begrenzt werden.

Eine optische und/oder akustische Anzeige erfolgt beim erfindungsgemässen Verfahren vorzugsweise dann, wenn der Ist-Wert des Biegewinkels α am entlasteten abgekanteten Blech z.B. mehr als 1 ,0%, insbesondere mehr als 0,1%, beträgt. In diesem Fall wird manuell oder automatisch wenigstens ein Nachdrücken ausgelöst und/oder der relative Endabstand zwischen Biegestempel und Biegematrize korrigiert.

Nach einer Variante der Erfindung löst der Prozessor beim Überschreiten der eingestellten Toleranz bezüglich des Ist-Wertes des Biegewinkels α programmgespeichert ein wenigstens einmaliges Nachdrücken und/oder eine Korrektur der Eindriπgtiefe des Biegestempels in die Biegenut der Biegematrize aus.

Das Verfahren zur Herstellung einer Kalibriermatrix für eine erfindungsgemässe Messvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass nacheinander Kalibierkörper mit sich kontinuierlich vergrössemdem oder verkleinerndem Winkel in die Biegenut einer Biegematrize eingeführt und durch Messen der Höhe der peripheren Messtaster die Winkel γι_ und γ_R der beiden Schenkel des Blechs zur Aufla- gefläche berechnet und in einem Prozessor gespeichert werden.

Die Anzahl der eingesetzten Kalibrierkörper mit verschiedenen Winkeln hängt von der geforderten Genauigkeit des Sensors ab. Es werden beispielsweise Kalibrierkörper mit einem Winkel CCK von 10 bis 180° eingesetzt, regelmässig abgestuft mit einem Winkel von 2 bis 10°. Die Abstufung kann auch im unteren Winkelbereich klein und dann bei grösseren Winkeln kontinuierlich zunehmend sein. Weiter können in einem bestimmten Winkelbereich kleinere Abstufungen vorgenommen als in den übrigen Bereichen.

In einer ersten Kalibrierserie werden die Kalibrierkörper symmetrisch in die Biegematrize eingelegt und aus den Positionsmessungen der Messtaster die Winkel Y_L und Y berechnet und gespeichert. Weitere Kalibrierserien erfolgen mit abgewinkelt, d.h. asymmetrisch eingelegten Kalibrierkörpern.

Mit der erfindungsgemässen Lösung wird das Ziel des einfachen und präzisen Winkelmessens auf sichere, platzsparende und kostengünstige Weise erreicht. Es sind auch Messvorrichtungen im Taschenformat mit einem Display herstellbar.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, welche auch Gegenstand von abhängigen Ansprüchen sind, näher erläutert. Es zeigen schematisch:

- Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Abkantpresse, - Fig. 2 ein Biegewerkzeug mit eingelegtem, noch planen Blech,

- Fig. 3 eine Variante von Fig. 2, mit Nullpunkt,

- Fig. 4 ein Biegewerkzeug mit symmetrisch abgebogenem Blech, - Fig. 5 ein Detail von Fig.4 im Bereich V,

- Fig. 6 ein Biegewerkzeug mit symmetrisch stark abgebogenem Blech,

- Fig. 7 ein Biegewerkzeug mit asymmetrisch abgebogenem Blech,

- Fig. 8 eine Biegematrize mit in die Biegenut gelegtem Kalibrierkörper, - Fig. 9 ein zur Qualitätskontrolle in die Biegenut gelegten, abgekantetes Blech, und

- Fig. 10 eine Ansicht einer Messvorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Abkantpresse 10, bei welcher übersichtlichkeitshalber der Ständer und die Antriebsmittel für das Heben und Senken eines oberen mobilen Querträgers 12 in y-Richtung des Doppelpfeils 14 weggelassen sind. Der obere Querträger 12 weist einen Pressbalken 16 auf, in welchem ein Biegestempel 18 mit einer Arbeitskante 20 aufgehängt ist.

Auf einem ortsfesten unteren Querträger 22 mit eingezeichneter z-Achse in dessen Längsrichtung ist eine Biegematrize 24 befestigt, welche in Richtung des Biegestempels 18 eine Auflagefläche 50 hat. Eine im wesentlichen V-förmige Biegenut 26 verläuft parallel zur Arbeitskante 20, welche beim Absenken des Biegestempels 18 in die Biegenut 26 eindringt. Nach nicht dargestellten Varianten kann die Biegenut auch im wesentlichen U-förmig, rechteckig oder rhombusförmig ausgebildet sein. Auf der Biegematrize 24 ist ein noch nicht verformtes, planes Werkstück 28, in der Regel ein metallisches Blech, eingezeichnet.

Seitlich des unteren Querträgers 22 ist ein Bedienpult 30 angeordnet, welches einen gut einsehbaren Monitor 32 und Bedienungselemente 34 aufweist. Im Bedienpult 30 sind u.a. die Elektronik zum Messen und Berechnen der Betriebsparameter und die Steuereinrichtung für die präzise Absenkung des oberen Querträgers 12 angeordnet.

Ein in Fig. 2 dargestelltes Biegewerkzeug umfasst im wesentlichen den Biegestempel 18 und die Biegematrize 24, welche als Messvorrichtung 60 (Fig. 10) T U

ausgebildet oder eine Messvorrichtung 60 in diese integriert ist. Auf der Biegematrize 24 ist ein noch planes Blech 28 einer Dicke d von beispielsweise 2 mm aufgelegt. Der Biegestempel 18 ist mit der Arbeitskante 20 auf das noch plane Blech 28 abgesenkt, was als Klemmpunkt bezeichnet wird.

Ausserhalb der Biegenut 26 bzw. ausserhalb von deren abgerundeten Einlaufkanten 36 ist in entsprechenden Bohrungen der Biegematrize 24 ist auf einer Seite der Längsmittelebene E der Biegematrize wenigstens ein peripheres Paar von zwei Messtastern 38 angeordnet. Im untersten Bereich der Bohrungen sind Mittel zum Anheben der peripheren Messtaster 38 und zu deren leichtem Andrücken an das Blech 28 angeordnet. Im vorliegenden Fall sind die Mittel Federn 40 üblicher Bauart. Die exakte Positionierung der peripheren Messtaster 38 kann jederzeit mit an sich bekannten Mitteln gemessen und mit einem mechanisch-elektrischen Messwandler in Signale umgewandelt werden, welche ihrerseits zur Berechnung von Steuerbefehlen zum präzisen Absenken des oberen Querträgers 12 (Fig. 1 ) mit dem Biegestempel 18 ausgewertet werden.

Auf dem Biegestempel 18 ist eine Skalierung 42 und auf der ortsfesten Biegematrize 24 ein Fixpunkt 44, welche der Prozesssteuerung dienen, visuell darge- stellt. Die Differenz zwischen den eingelesenen Messwerten des Fixpunktes 44 und der Skalierung 42 ergibt eine um die Blechdicke d erhöhte Referenzdistanz h₀.

Nach einer nicht dargestellten Variante gemäss Fig. 1 und 2 kann der Biege- Stempel 18 ortsfest ausgebildet sein und einen Fixpunkt 44 haben. In diesem Fall ist die heb- und absenkbare Biegematrize 24 mit einer Skalierung 42 versehen. Nach einer weiteren Variante sind sowohl der Biegestempel 18 als auch die Biegematrize 24 heb- und senkbar ausgebildet sind und jeweils eine Skalierung 42 haben.

In Fig. 3 ist wenigstens ein Paar von peripheren Messtastern 38 wie in Fig. 2 bezüglich der Längsmittelebene E der Biegematrize 24 symmetrisch ausgebil- det. Im Bereich der Ebene E weist die Matrize 24 eine weitere Bohrung auf, in welcher ein zentraler Messtaster 46 mit einer Skalierung 42 eingeführt ist. Dieser Messtaster wird mit elastischen Mitteln, wiederum als Feder 40 gezeichnet, angehoben und mit geringer Kraft am Scheitel 48 (Fig. 4) des Blechs 28 ange- legt, was ein symmetrisches Abkanten bedingt.

Das Blech 28 ist mit einer virtuellen Dicke d = 0 eingezeichnet, die Blechdicke d ist bereits abgezogen. Mit den Anordnungen gemäss Fig. 1 und 2 kann also auch die Blechdicke d gemessen werden.

Die Messung des Biegewinkels α (Fig.4) des Blechs 28 ist grundsätzlich unabhängig von der Steuerung des Abkantprozesses. Nach einer besonderen Ausführungsform können die Messtaster 38, 46, wie vorstehend beschrieben, auch für die Prozesssteuerung eingesetzt werden.

Fig. 4 entspricht im wesentlichen Fig. 2, das Blech 28 ist jedoch mit einem Biegewinkel α etwa rechtwinklig und symmetrisch abgebogen. Die paarweise angeordneten peripheren Messtaster 38 sind dank dem Druck der Federn 40 der Bewegung des Blechs 28 gefolgt und liegen weiterhin mit geringem Druck auf. Die Höhenverschiebung der Messtaster 38 kann mit einer nicht dargestellten maschinenlesbaren Skalierung erfasst und ausgewertet werden. Die im Bedienpult 30 (Fig. 1 ) angeordnete Elektronik, ein mechanisch-elektronischer Messumwandler und ein Prozessor, setzt jetzt im vorliegenden Fall die Messwerte der Messtaster in Steuerbefehle für das Absenken des Biegestempels 18 um.

Das prozessgesteuerte Absenken des Biegestempels 18 bzw. das Eindringen von dessen Arbeitskante 20 in die Biegenut 26 ist auf der Skalierung 42 ablesbar. Die der Prozessregelung dienende Enddistanz ist mit hε bezeichnet.

In Fig. 5 ist ein Detail V von Fig. 4 dargestellt. Die abgerundete Einlaufkante 36 hat einen Radius r«, der abgerundete periphere Messtaster 38 einen Radius von ΓM. Der Radius π< ist konstant oder nimmt nach aussen (von der Längsmittelebene E der Biegematrize 24 sich entfernend) kontinuierlich ab, wodurch in dieser Richtung eine progressiv zunehmende Krümmung entsteht. Es gilt jedoch vorzugsweise: r« > ΓM.

Die abgerundete Messkante 36 berührt das Blech 28 entlang einer Mantellinie MK, der periphere Messtaster 38 hat mit dem Blech 28 einen Berührungspunkt PM. Die Mantellinie MK und der Berührungspunkt PM haben entlang des Blechs gemessen einen Abstand a. Parallel zum Blech 28 haben auch die Mittelpunkte der Biegungsradien r« und Γ den Abstand a. In Längsrichtung des peripheren Messtasters 38 haben diese Mittelpunkte den Abstand Δh.

Bei grösserem halbem Biegewinkel α/2, also flacher angeordnetem Blech 28, werden Δh und a kleiner, bei kleinerem Biegewinkel α und dadurch auch kleine- rem oJ2, werden Δh und a grösser, die Mantellinie MK wird in Richtung der Biegenut 26 verschoben. Der Abstand a liegt z.B. zwischen 2 und 50 mm, je nach den Dimensionen und dem Material des Blechs 28 und der Form der Biegematrize 24.

Aus den angegebenen Parametern lassen sich die Winkel YL und γ_R der Schenkel des Blechs 28 und damit der Biegewinkel α berechnen.

In Fig. 6 ist im Vergleich zu Fig. 4 die Arbeitskante 20 des Biegestempels 18 tiefer in die Biegenut 26 der Biegematrize 24 eingefahren. Dadurch wird der Biegewinkel α des Blechs 28 wesentlich kleiner. Der minimale Biegewinkel α hängt von der geometrischen Form des Biegestempels 18 und der Biegenut 26 ab. In der Praxis liegt der minimale Biegewinkel α bei etwa 20°, gegen oben sind alle Winkel bis 180° möglich.

Der zentrale Messtaster 46 liegt auf dem Scheitel 48 des gebogenen Blechs 28 auf. In allen bisherigen gezeichneten Varianten wird das Blech 28 symmetrisch gebogen. Fig. 7 zeigt eine Variante mit asymmetrischer Blechbiegung, wobei der Biegestempel 18 bereits zurückgezogen ist. In Richtung der Auflagefläche 50 der Biegematrize 24 für das Blech 28 ist der Scheitel 48 des gebogenen Blechs 28 um Δx verschoben, was durch einen Verschiebungswinkel ß angedeutet wird.

Bei der asymmetrischen Blechbiegung werden die peripheren Messtaster 38 unterschiedlich hochgehoben, auf der linken Seite um HL, auf der rechten Seite um H_R, jeweils gemessen ab der Auflagefläche 24. Die Software des Prozessors kann auch in diesem Fall mit Hilfe der Kalibriermatrix aus den Messwerten den Biegewinkel α des Blechs 28 ausrechnen.

In Fig. 8 wird das Erstellen der Kalibriermatrix gezeigt. Auf die zu kalibrierende Biegenut einer Biegematrize werden sequentiell Kalibrierkörper 52 eingelegt, welche einen zunehmend steigenden oder sinkenden Winkel otκ haben. Je nach diesem Winkel tauchen die Kalibrierkörper 52 weniger weit oder weiter in die Biegenut 26 ein. Dabei werden HL und HR gemessen und ausgewertet. Die Kalibrierkörper 52 werden gemäss Fig. 1 exakt parallel zur Auflagefläche 50 ein- gelegt, was dem symmetrischen Fall entspricht.

Im obersten Bereich von Fig. 8 ist gestrichelt angedeutet, dass der Kalibrierkörper 52 auch in einem Winkel ß zur Längsmittelachse E der Biegematrize 24 eingelegt werden kann. Damit variieren nicht nur die Winkel α.κ, sondern auch der Winkel ß. Auf diesem Weg lässt sich eine vollständig definierte Kalibriermatrix erstellen, welche für die betreffende Biegematrize 24 charakteristisch ist und dem Anwender zur Verfügung gestellt wird.

Während oder nach dem Produktionsverfahren können jederzeit die Positions- werte HL und HK der Messtaster 38 abgelesen werden, mit Hilfe der Kalibriermatrix kann der Prozessor sofort die beiden Winkel γ_L und YR und damit den Biegewinkel α berechnen. In der Praxis werden die Messungen aktiv, unmittelbar nach dem Entlasten des abgekanteten Blechs 28, oder passiv, als Qualitätskontrolle nach dem Erstellen des abgekanteten Blechs, gemessen.

In Fig. 9 ist eine solche passive Winkelmessung dargestellt. Ein fertig abgewinkeltes Blech 28 wird, vorliegend symmetrisch, in die Biegenut 26 gelegt, mit andern Worten ist HR = HL. Für den Biegewinkel α muss immer der gleiche Wert erhalten werden auch wenn das Blech 28 asymmetrisch in die Biegenut 26 ge- legt wird, also HR nicht gleich HL ist.

Fig.10 zeigt - in gegenüber den übrigen Figuren stark verkleinertem Massstab - eine im Taschenformat ausgebildete Messvorrichtung 60 mit einer durchgehenden, im Querschnitt rechteckigen Nut 26. Die Messvorrichtung 60 ist mit zwei bezüglich der Längsmittelebene E der Nut 26 plansymmetrisch in einer angedeuteten Bohrung 62 geführten Messstiften 38 ausgerüstet. Diese sind oberflächenbündig in der Messvorrichtung 60 entgegen einer Federkraft oberflächenbündig versenkbar. Die Messvorrichtung 60 ist mit einem Display 64 ausgerüstet. Im Gehäuse der Messvorrichtung 60 sind weiter eine an sich bekannte Einrichtung 66 zum Erfassen der Relativbewegungen der Messtaster 38 gegenüber der Messvorrichtung 60 in y-Richtung, ein mechanischelektrischer Messwandler 68 zur Signalerzeugung aus der Längsverschiebung der Messtaster 38 und ein Prozessor 70 mit einer gespeicherten Kalibriermatrix für einstellbare Winkel α angeordnet und gestrichelt angedeutet.

Claims

Patentansprüche

1. Messvorrichtung (60) für Winkel (α) an bearbeiteten Kanten oder Scheiteln (48) eines Werkstücks (28)

dadurch gekennzeichnet, dass

die Messvorrichtung (60) eine durchgehende Nut (26) zur Aufnahme einer Kante oder eines Scheitels (48), wenigstens zwei stabförmig ausgebildete, paarweise rechtwinklig ausserhalb der Nut (26) angeordnete Messtaster (38), welche vom aufliegenden Werkstück (28) gegen den Widerstand einer Feder (40) in y-Richtung verschiebbar sind, eine Einrichtung (66) zum Erfassen der Relativbewegungen der Messtaster (38) gegenüber der Messvorrichtung (60) in y-Richtung, einen mechanisch-elektrischen Messwandler (68) zur Signalerzeugung aus der Längsverschiebung der Messtaster (38) und einen Prozessor (70) mit einer gespeicherten Kalibriermatrix für einstellbare Winkel (α) umfasst.

2. Messvorrichtung (60) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messtaster (38) paarweise symmetrisch zur Längsmittelebene (E) der Nut (26) angeordnet sind, wobei die Anzahl der Messtasterpaare mit der Länge der Nut (26) zunimmt.

3. Messvorrichtung (60) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Längsmittelebene (E) der Nut (26) wenigstens ein in y- Richtung verschiebbarer zentraler Messtaster (46) ausgebildet ist, welcher an der Kante bzw. am Scheitel (48) des Werkstücks (28) anliegt und funk- tionell wie ein Messtaster (38) ausgebildet ist.

4. Messvorrichtung (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messtaster (38,46) vorzugsweise einen runden Querschnitt haben und auf der dem Werkstück (28) aufliegenden Stirnseite ab- gerundet sind, insbesondere kugelförmig mit einem Radius (ΓM).

5. Messvorrichtung (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messtaster (38), vorzugsweise auch der zentrale Messtaster (46), oberflächenbündig versenkbar sind.

6. Messvorrichtung (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Display (64) ausgestattet ist.

7. Messvorrichtung (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie in die Biegematrize (24) einer Abkantpresse (10) für Biegewinkel (α) blechförmiger Werkstücke (28) integriert ist, welche Abkantpresse (10) ein Biegewerkzeug aus einem Biegestempel (18) mit einer abgerundeten oder angefasten Arbeitskante (20) und die Biegematrize (24) mit einer Auflagefläche (50) und einer Biegenut (26) umfasst, wobei ein den Biegestempel (18) oder die Biegematrize (24) halternder oberer Querträger (12) und/oder ein die Biegematrize (24) oder den Biegestempel (18) stützender unterer Querträger (22) eine durch ein Messsystem gesteuerte Abkantbewegung ausführen.

8. Messvorrichtung (60) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend der Länge der Arbeitskante (20) des Biegestempels (18) wenigstens zwei Paare, vorzugsweise wenigstens drei Paare mit einem Paar in der Längsmitte der Biegematrize (24), von peripheren Messtastern (38) angeordnet sind.

9. Messvorrichtung (60) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlaufkanten (36) mit einem konstanten Radius (n<) oder einer nach aussen progressiv zunehmenden Krümmung mit dem kleinsten Radius (ΓK) abgerundet sind, wobei o< > Γ ausgebildet ist.

10. Messvorrichtung (60) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Mantellinie (MK) der Einlaufkante (36), gebildet vom aufliegenden Blech (28), und die Auflage (P_M) des Messtasters (38) auf dem Blech (28) mit zunehmender Blechdicke (d) einen zunehmenden Abstand (a) haben.

11. Messvorrichtung (60) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Stempel- und matrizenseitig wenigstens eine Skalierung (42) für den mobilen und wenigstens ein Fixpunkt (44) für den ortsfesten Teil des Biegewerkzeugs ausgebildet sind, wobei die Skalierung (42) und der Fixpunkt (44) maschinell einlesbar und elektronisch auswertbar sind und der Steuerung der Abkantpresse dienen.

12. Verfahren zum Messen von Biegewinkeln (α) in einer Abkantpresse (10) vor, während und nach der industriellen Produktion nach einem der Ansprüche 7 bis 11 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die peripheren Messtaster (38) während dem Abkantprozess kontinuierlich dem zugeordneten Schenkel des Blechs (28) folgen, wobei die Längsverschiebungen der Messtaster (38) in y-Richtung vom Messwandler in Signale umgesetzt werden, der Prozessor die Signale analysiert und anhand der gespeicherten Kalibiermatrix die Winkel (γ und γ_R) des linken und rechten Schenkels des Blechs (28) zur Auflagefläche berechnet und aus der Beziehung α = 180° - YL - YR den Ist-Wert des Biegewinkels (α) ableitet, und der Prozessor den Ist-Wert des Biegewinkels (α) am entlasteten abgekanteten Blech (28) mit dem vorgegebenen Soll-Wert vergleicht und eine vorgegebene Toleranz überschreitende Abweichungen anzeigt. l ö

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor beim Überschreiten der vorgegebenen Toleranz programmgespeichert ein wenigstens einmaliges Nachdrücken und/oder eine Korrektur der Relativbewegung von Biegestempel (18) und Biegematrize (24) auslöst.

14. Verfahren zur Erstellung einer Kalibriermatrix für eine Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

nacheinander Kalibrierkörper (52) mit sich kontinuierlich vergrössemdem oder verkleinerndem Winkel (ocκ) in die Biegenut (26) einer Biegematrize (24) eingeführt und durch Messen der Höhen (HL, H_R) der peripheren Messtaster (38) die Winkel (γ_L, Y_R) der beiden Schenkel des Blechs (28) zur Auflagefläche berechnet und in einem Prozessor gespeichert werden, wobei das Einlegen der Kalibrierkörper bezüglich der Längsmittelebene (L) der Biegematrize (24) symmetrisch und mit unterschiedlichen Verschiebungswinkeln (ß) asymmetrisch erfolgt.