EP2353748B1 - Procédé et dispositif de fabrication d'une pièce pliée - Google Patents

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EP2353748B1
EP2353748B1 EP10015530A EP10015530A EP2353748B1 EP 2353748 B1 EP2353748 B1 EP 2353748B1 EP 10015530 A EP10015530 A EP 10015530A EP 10015530 A EP10015530 A EP 10015530A EP 2353748 B1 EP2353748 B1 EP 2353748B1
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bending
movement
oscillation
acceleration
workpiece
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Werner Steinhilber
Stefan Fries
Anton Schönle
Matthias Gröninger
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Wafios AG
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Wafios AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F1/00—Bending wire other than coiling; Straightening wire
    • 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
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/12—Bending rods, profiles, or tubes with programme control

Definitions

  • At least one machine axis active in a vibration-relevant movement is controlled such that a beginning of a compensation time interval with respect to the time profile of the oscillatory movement is within a first time interval between a time point of maximum deflection of the oscillatory movement and the immediately subsequent point of maximum oscillation velocity.
  • Each oscillation period includes two first time intervals. In a first time interval, the magnitude of the speed difference increases from zero (at maximum displacement time) to a larger value at maximum vibration speed time point.
  • a compensating acceleration of the machine axis which starts as early as possible after a point of maximum deflection, can be used to prevent the build-up of a critically large speed difference. Gentle accelerations can have a great damping effect.
  • the compensation time interval may be associated with an increase in speed, that is with positive acceleration, or with a delay, i. begin with negative acceleration, wherein the type of acceleration (positive or negative) should be adapted to the waveform of the bending part, that at the beginning of the compensation time interval results in a reduction of the acceleration difference.
  • a proportion of torsional vibration of the free end portion can be detected by a force sensor or torque sensor on the clamping device (pliers) of the workpiece feed.
  • a vibration component acting parallel to the feed direction can also be recorded time-resolved with a correspondingly designed force sensor and used to monitor the vibration.
  • the power consumption of belonging to a machine axis drive motor can be monitored and used to characterize the bending part vibration.
  • the invention also relates to a device for producing bent parts by bending two or three-dimensionally an elongated workpiece, in particular a wire or a tube.
  • the device has a plurality of machine axes, a control device for the coordinated control of movements of the machine axes and at least one bending tool for performing a bending operation on the workpiece, wherein movements of machine axes can be generated in accordance with a predetermined by the control device movement profile.
  • the device is characterized in that it is set up to generate during a vibration-relevant movement in at least one compensation time interval a vibration generation reduced and / or a vibration energy subtracted from an excited vibration compensation movement.
  • FIG. 1 1 is a schematic plan view of a bending unit 100 of a single-head bending machine.
  • FIG. 2 shows a schematic side view of the bending unit with the associated drives for the machine axes and facilities for controlling and operating the bending machine.
  • the bending unit has a feed unit 110, which serves to feed a still undeformed workpiece 120 into the engagement area of a bending tool 130, which is also referred to below as a bending head.
  • the supply unit may, for example, have a gripper or a pair of pliers or feed rollers which convey a still undeflected portion of the workpiece from a workpiece supply (eg wire coil, reel) coming and guided by an intermediate straightening unit workpiece in the direction of bending tool.
  • a workpiece supply eg wire coil, reel
  • A-axis workpiece axis of rotation
  • a servo motor MA serves as a drive.
  • the other machine axes are assigned to the bending tool 130.
  • the bending head 130 can be rotated indefinitely by means of a servomotor MW of the W axis about the central axis ZA (running parallel to the z axis of the machine coordinate system).
  • the bending pin 138 can be pivoted indefinitely by means of a servo motor MY of the Y-axis about the central axis ZA of the bending head.
  • the bending pin or the associated machine axis executes a braking movement with a finite acceleration, which is rectified with the acceleration oscillation movement of the wire at this time.
  • the absolute Size of the time window (in units of time) depends on the oscillation frequency, which is essentially determined by the natural frequency of the oscillating, free workpiece section. Depending on the size or natural frequency of the oscillating part (typical values, for example, from 0.5 Hz to 10 Hz), typical times of a time window can range from a few milliseconds to a few hundredths of a second.
  • FIGS. 7 and 8 show the damping effect in a single application. It is also possible to damp during a bending operation in a plurality of time-offset time intervals.
  • Fig. 9 shows an example of the measurement protocol of a test with two times, time-shifted steaming, wherein in each first time interval, the speed of the servo motor according to a sin 2 acceleration is reduced.
  • the speed of the motor is not reduced to zero, but to a finite value, eg about 10% to 20% of the value before deceleration.
  • the embodiment has a vibration sensor 170 coupled to the bending pin 138 in the form of a force sensor which detects the bending forces actually occurring on the bending pin and generates a signal proportional to this bending force, which signal is transmitted to the control device 160 and used by the latter to control the YY drive MY. Axis can be processed.
  • a compensation control is also possible feasible, in which the control device 150 with the aid of a vibration signal controls the timing of the beginning of a compensation time interval of the relevant machine axis.
  • the control device 150 with the aid of a vibration signal controls the timing of the beginning of a compensation time interval of the relevant machine axis.
  • the superimposition causes a sinusoidal fluctuation of the velocity by the velocity value present during the constant-speed phase.
  • the compensation time interval begins first with a positive acceleration (speed increase) and then followed by several changes between phases of negative acceleration and phases of positive acceleration.
  • the phase angle of the sinusoidal movement of the bending pin to the phase position of the vibration of the workpiece is chosen so that they cancel each other and thus the vibration of the workpiece off or eliminated.
  • the countervibration has a decreasing amplitude in order to avoid that new natural oscillations are excited by the countervibration.

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

Claims (15)

  1. Procédé de fabrication d'une pièce cintrée par cintrage bidimensionnel ou tridimensionnel d'une pièce allongée (120), en particulier d'un fil ou d'un tube, dans lequel au moins une partie de la pièce (120) est déplacée au cours d'une opération de cintrage dans une position de sortie de la plage d'engagement d'un outil de cintrage (130) et est déformée par cintrage à l'aide de l'outil de cintrage en au moins une opération de cintrage par commande coordonnée des déplacements d'axes d'une machine de cintrage commandée numériquement au moyen d'un dispositif de commande (160),
    les déplacements des axes de la machine étant formés selon des profils respectifs de déplacement prédéterminés par le dispositif de commande (160) de la machine de cintrage et comprenant au moins un déplacement d'oscillation qui entraîne une oscillation de la partie d'extrémité libre de la pièce fléchie, caractérisé en ce que
    pendant un déplacement oscillant, un déplacement de compensation qui diminue l'oscillation produite et/ou qui extrait de l'énergie d'oscillation de la partie d'extrémité oscillante est formé pendant au moins un intervalle temporel de compensation.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel un axe de machine actif lors d'un déplacement d'oscillation est commandé de telle sorte qu'au début de l'intervalle temporel de compensation, une accélération positive ou négative soit réalisée pour obtenir une diminution de la différence de vitesse entre la vitesse instantanée de déplacement de l'axe de la machine et la vitesse instantanée de déplacement correspondante de la partie d'extrémité libre oscillante de la pièce par rapport à la différence de vitesse sans le déplacement de compensation.
  3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, dans lequel lors d'un déplacement d'oscillation, un axe actif de la machine est commandé de telle sorte que le début d'un intervalle temporel de compensation (KZI) par rapport à l'évolution temporelle du déplacement d'oscillation soit situé à l'intérieur d'un premier intervalle de temps (ZI1), entre un instant de déviation maximale du déplacement d'oscillation et l'instant immédiatement suivant d'une vitesse maximale d'oscillation.
  4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la déviation maximale est une déviation maximale dans la direction avant du déplacement de l'axe de la machine et en ce que le déplacement de compensation de l'axe de la machine commence par une phase d'accélération négative, un déplacement de compensation à accélération négative commençant de préférence peu avant que soit atteint le point final du déplacement, de telle sorte qu'après l'accélération négative, l'axe de la machine atteigne directement le point final sans poursuite substantielle de l'accélération positive.
  5. Procédé selon les revendications 3 ou 4, dans lequel la déviation maximale est une déviation maximale dans la direction arrière du déplacement de l'axe de la machine et en ce que le déplacement de compensation de l'axe de la machine commence par une phase d'accélération positive, un déplacement de compensation à accélération positive ayant de préférence lieu dans une phase de déplacement de l'axe de la machine au cours de laquelle le déplacement de l'axe de la machine est plus rapide, en particulier au cours de la phase initiale d'une opération de cintrage.
  6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'axe de la machine est un axe de rotation d'un déplacement de rotation d'une partie de l'outil de cintrage (130), la vitesse de cintrage étant réduite de préférence d'au moins 50 % au cours d'un premier intervalle temporel (ZI1).
  7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel par recours à des données géométriques d'une opération de cintrage et de données concernant la pièce, des données de fréquence propre qui représentent une ou plusieurs fréquences propres de la partie d'extrémité libre apte à osciller de la pièce pendant une ou plusieurs phases successives et en particulier pendant toutes les phases de l'opération de cintrage sont calculées, la position temporelle du début d'un intervalle temporel de compensation étant commandée de préférence en recourant aux données de fréquence propre et aux données concernant la phase de l'oscillation à un instant de référence défini et antérieur, l'instant de référence étant de préférence l'instant du début d'un déplacement d'accélération après un point d'accrochage du déplacement d'un axe de la machine, en particulier le début du déplacement d'accélération d'un poussoir de cintrage après que le poussoir de cintrage est venu se placer sur la pièce.
  8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'évolution temporelle du déplacement d'oscillation est saisie au moyen d'au moins un système de détection d'oscillation qui présente de préférence au moins une sonde d'oscillation qui forme un signal d'oscillation qui représente au moins la phase et la fréquence du déplacement d'oscillation, le dispositif de commande traitant de préférence le signal d'oscillation pour commander le profil de déplacement de l'axe de la machine qui exécute le déplacement de compensation et en particulier de telle sorte que le dispositif de commande commande au moyen du signal d'oscillation la position temporelle du début d'un intervalle temporel de compensation.
  9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins un changement entre une phase à accélération négative, une phase ultérieure à accélération positive et une phase ultérieure à accélération négative est formé au cours de l'intervalle temporel de compensation, les phases passant l'une dans l'autre de préférence sans passage abrupt entre une augmentation de vitesse et une réduction de vitesse, en particulier de telle sorte qu'au cours de l'intervalle temporel de compensation, on obtienne une évolution sensiblement sinusoïdale de la vitesse de déplacement avec plusieurs passages entre une accélération positive et une accélération négative, de préférence avec amplitude décroissante.
  10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un axe de la machine actif dans le déplacement d'oscillation est commandé de telle sorte qu'un profil du déplacement d'oscillation suive entre un point initial et un point final du déplacement une loi de déplacement qui correspond essentiellement à une fonction mathématique lisse, de telle sorte que n'interviennent pas de changements abrupts de la vitesse de déplacement et de l'accélération du déplacement, en particulier aucun saut, tandis que de préférence pendant la totalité du déplacement d'oscillation optimisé, tant la vitesse que l'accélération varient de manière continue, la fonction de vitesse atteignant en particulier une valeur maximale entre le point initial et le point final et la fonction d'accélération passant par zéro entre une accélération positive et une accélération négative entre le point initial et le point final et/ou l'évolution de l'accélération au début du déplacement commençant à une pente très basse et en étant doucement arrondie.
  11. Dispositif de fabrication d'une pièce cintrée par cintrage bidimensionnel ou tridimensionnel d'une pièce allongée (120), en particulier d'un fil ou d'un tube, le dispositif présentant plusieurs axes de machine, un dispositif de commande (160) qui commande de manière coordonnée les déplacements des axes de la machine et au moins un outil de cintrage (130) qui exécute une opération de cintrage sur la pièce (120), les déplacements des axes de la machine pouvant être formés selon des profils de déplacement respectifs prédéterminés par le dispositif de commande,
    caractérisé en ce que
    le dispositif est conçu pour former pendant un déplacement d'oscillation au cours d'au moins un intervalle temporel de compensation un déplacement de compensation qui diminue l'oscillation et/ou un déplacement de compensation qui extrait de la pièce l'énergie d'oscillation.
  12. Dispositif selon la revendication 11, dans lequel le dispositif de commande est configuré en vue d'exécuter le procédé selon l'une des revendications 1 à 10.
  13. Dispositif selon les revendications 11 ou 12, dans lequel pour saisir l'évolution temporelle du déplacement d'oscillation, le dispositif présente un système de détection d'oscillation qui présente de préférence au moins une sonde d'oscillation (170, 180) raccordée au dispositif de commande (160), de préférence configurée comme dynamomètre servant à détecter la force de cintrage active sur l'outil de cintrage (130), la sonde d'oscillation formant un signal d'oscillation qui représente au moins la phase et la fréquence du déplacement d'oscillation, le dispositif de commande étant de préférence conçu pour traiter le signal d'oscillation en vue de commander le profil de déplacement de l'axe de la machine qui exécute le déplacement de compensation et en particulier de telle sorte que le dispositif de commande commande au moyen du signal d'oscillation la position temporelle du début d'un intervalle temporel de compensation (KZI).
  14. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé par une régulation de la compensation d'oscillation configurée pour saisir pendant au moins un déplacement d'oscillation les déplacements d'oscillation de la pièce (120) à l'aide d'au moins une sonde d'oscillation (170, 180) configurée de préférence comme dynamomètre servant à détecter la force de cintrage active sur l'outil de cintrage (130), pour déterminer à partir de signaux de la sonde d'oscillation la phase et la fréquence de l'oscillation et les renvoyer dans le dispositif de commande (150) de telle sorte que le dispositif de commande commande un ou plusieurs entraînements des axes de la machine qui déterminent les déplacements d'oscillation, de telle sorte que les accélérations positives ou négatives nécessaires pour extraire l'énergie d'oscillation et/ou pour diminuer l'oscillation soient appliquées à l'instant correct par rapport à la phase du déplacement d'oscillation.
  15. Produit de programme informatique, en particulier conservé en mémoire sur un support lisible par ordinateur ou réalisé sous la forme d'un signal, le produit de programme informatique ayant pour effet lorsqu'il est chargé dans la mémoire d'un dispositif de commande (160) d'une machine de cintrage à commande numérique et exécuté par le dispositif de commande (160) que le dispositif de commande (160) exécute un procédé selon l'une des revendications 1 à 10.
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