JP6272317B2 - 角度検出装置を有する曲げプレス及び曲げ角を決定するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１〜１２に記載されているように、特に板材から製造されるワークピースを折り曲げるための、角度検出装置を有する製造設備と、曲げプロセスによって形成された少なくとも一辺の角度位置（ａｎｇｕｌａｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を参照面を基準として決定するための方法に関する。

特許文献１若しくはそこから派生する特許文献２により、曲げ型の本体内にこの本体に対して相対的に可動なセンサが設けられている、ワークピースで角度を測定するための装置が知られている。各々のセンサは、測定中にワークピースのそれぞれの部分と接触するための接触装置を有しており、これらのセンサは運動学的に互いに完全に独立している。更に装置は、センサの接触装置を、測定されるワークピースのそれぞれの部分と接触させるために固有の圧縮装置を有している。この場合、あるセンサに割り当てられた圧縮装置は、それぞれ他のセンサに割り当てられた圧縮装置とは完全に独立している。更に圧縮装置はそれぞれのセンサが、他のセンサの運動から完全に独立に本体に対して相対的に並進運動を行うのを許す。その上、本体に対して相対的なセンサの位置を検出する働きをするセンサ装置が設けられている。この場合、個々のセンサはワークピースのそれぞれの部分と接触するための能動的な表面を有する。センサ装置の側では既知の間隔で互いに離れて測定しようとする角の平面上にある１対の間隔測定エレメントを有しており、これらの測定エレメントは２つの異なるポイントで可動なセンサと接続されている。従ってこれら１対のセンサ及び接続された測定エレメントは、ワークピースがその製作中に支持されている本体の内部に配置されている。

別の曲げ角測定は従来デジタル画像処理、間隔センサ、光切断センサ、ピンゲージ、測定フォーク、回転式ダイエレメント、触覚盤、又は同種のものによって実現された。

これらの測定装置は大部分が複雑に構成されており、故障もしやすい。

欧州特許第０６３７３７１（Ｂ１）号明細書 独国特許出願公開第６９４１１８２１（Ｔ２）号明細書

本発明の課題は、オペレータが簡単に操作でき、とりわけ板材から製造されるワークピースのための正確に測定する角度測定装置を提供することである。

本発明のこの課題は請求項１の特徴によって解決される。請求項１の特徴によって得られる利点は、それにより直接ワークピースの少なくとも一辺で傾斜測定が行われることである。ここでそれぞれの辺の実際の角度位置は、傾斜センサ自体の内部に含まれている好ましくは垂直又は水平の参照面を基準として決定でき、この測定値に基づいて所定の曲げ角に対する可能な限り良好に近似することが可能になる。この場合、傾斜センサは電気センサエレメントとして、二次加工された、特に電気的な測定信号を供給し、この測定信号は特に曲げプレスの制御によって形成されてもよい制御装置によって評価され得る。傾斜センサのマイクロ電子構造は、外寸が数ミリメートルと非常に小さいにもかかわらず、例えば約０．００１°の角測定分解能と約０．０１°の繰り返し精度を可能にするが、これは曲げ精度の目的には全く十分である。このような測定精度は公知の角度測定装置によっては従来可能ではないか、又は非常に手間のかかる実施形態によってのみ可能である。

本発明による製造装置において相応の角度位置を高速且つ確実に求めることができ、決定された角度は測定実施の時点に応じて種々異なるやり方で使用できる。この目的のために所望された角度決定の時点で傾斜センサは手動又は自動でワークピースに当接され、必要があれば曲げ成形中も辺に当接して保持され得る。傾斜センサを角度検出装置に相応に支持することにより傾斜角及びそれに基づいて曲げ角も確実で簡単に決定できる。傾斜センサをその基準面で板材の表面部分に面状に当接することにより僅少な表面の不精度及びそれに伴う測定誤差をより良好に補償できる。これにより製造設備と並んで追加で構成される、光学測定設備で必要とされるようなたいてい容積の大きい測定装置も省略される。しかしまたそれにより慣用的な測定方法でしばしば発生したような、型等による妨害要因も回避できる。

一部実施された又は完了した曲げプロセスの後で生じるワークピース２の辺の間の角度は、例えば一方の辺が既知の角度位置の平面、例えば水平載置面に当接され、その後で第２の辺の角度位置が傾斜センサによって測定されることにより１回の測定で決定できる。これと代替的にそれぞれ１個の傾斜センサを用い両辺の角度位置を測定することもでき、この場合は当接面が存在しなくてもよい。

この場合、角度測定は曲げプロセス中に特定の時点で、又は連続的にも、即ちまだ成形力がワークピースに作用している間、若しくはワークピースが弛緩した状態でも実施できる。そうすることにより実際に達成される曲げ角はばね弾性的な復元を考慮して決定できる。

測定は、例えば曲げプロセスを中断して行うこともできる。この場合、ワークピースの特性及び曲げプレスの設定値に基づいて予想された目標曲げ角を測定された実際の曲げ角と比較して、成形挙動の確認された偏差に基づき残りの曲げプロセスを修正された設定値で実施できる。それにより、例えば板厚、降伏点等の材料特性のばらつきにもかかわらず一定の正確な曲げ結果を達成できる。

言うまでもなく角度測定は曲げプロセスが終了した後でも実施できる。そうすることにより例えば複数の同種のワークピースに対する材料バッチの成形挙動を１個のサンプルワークピースで決定され、それに基づいて曲げプレスの曲げパラメータを調節できる。

更には製造設備の角度測定装置は他の曲げプレスで曲げたワークピースを測定し、又は例えば製造設備で修正曲げを行うために使用することもできる。請求項２に従う別の実施形態も、センサの比較的僅かなコストで十分な測定精度を達成できるので有利である。しかしながらこの場合はセンサの測定方向を板材から製造されるワークピースの曲げ線に対して正確に位置合わせすることに留意する必要がある。

更に請求項３に従う構成は、操作及びとりわけ板材の表面部分への傾斜センサの配置に対し、測定方向の位置合わせに関して高い要求を課す必要がないので有利である。このことは傾斜センサの２軸角度決定により可能となる。それによりに基準面内部で当接する傾斜センサを回動することを計算によって不要にできる。

請求項４に従う拡張も、測定装置、特にそれによって構成される角度検出装置は、複数の異なるセンサを含むことができ、それら個々のセンサの各々が可能な全測定範囲の異なる部分測定範囲をカバーするので有利である。こうして全測定範囲を幾つかの部分測定範囲に分割することによって測定精度を上げることができる。直接相前後して設けられた個々の部分測定範囲が重なり合う場合は特にそうである。このようにすることにより個々のセンサはそれぞれ最高の測定精度の範囲で使用され得る。

曲げプロセスを開始する前から傾斜センサを測定される辺に当接でき、そうすることにより曲げプロセスを開始してから測定値の把握によって監視することができる。更にそれにより初期位置と最終位置の間の正確な差角を求めることができる。

他の実施態様に従い、曲げプロセスの終了後に測定して曲げ結果の確認検査を行うことが可能である。それにより曲げ型の成形圧縮力を取り除き、場合によりそれに伴う辺の復元を取り除いた後で、追加の処理コストなしで直ちにワークピースで相応の修正を行うことができる。これにより常に個々のワークピースで曲げ角の正確な検査が可能になるので、例えば材料品質の変化に素早く対応することが可能となる。

傾斜センサを有する角度検出装置は、請求項５に従い曲げプレスの曲げ型のすぐ近傍に配置でき、そうすることにより曲げプレスによって実行される曲げプロセスを直接並行して測定することが可能である。

しかしながら角度検出装置を請求項６に従い曲げ型から離れて配置することも可能である。そうすることにより角度測定を実施するために製造設備内部でワークピースを移送する必要があるが、その代わりに曲げプレスでワークピースの曲げ加工を行っている間に他のワークピースを測定することができる。

更に請求項７に従う構成もなお、傾斜センサを手動で位置決めする必要がなくなるため、オペレータが負傷する危険を一層減らすことができるので有利である。必要に応じて成形される板材に直接固定して保持することにより、追加の複雑な設備部分を不要にすることもできる。その上、そうすることで測定精度も一層改善され得る。

請求項８に従う拡張も、傾斜センサを辺の面部分に正確に当接して保持することが極めて多種多様な手段で可能であるため有利である。それにより選択される保持手段に応じて、その都度加工される板材の素材又は表面の性状を考慮することができる。

請求項９に従う他の実施態様により、傾斜センサは作用面にすぐ隣接して、しかし奥行方向では作用面から離れて配置されているので、それぞれの曲げプロセスにおいてセンサの当接プロセスを容易にすることが可能になる。これにより追加の手作業を必要とすることなく同様に申し分のない測定プロセスを実施できる。こうすると組立時間を節約でき、更に操作安定性を高めることもできる。

請求項１０に従う構成において、辺の間に囲まれた曲げ角を一層正確に決定することが可能にされる点が有利である。その理由は、両辺で正確な角度位置を求めることができ、従って実際の曲げ角を非常に正確に計算若しくは規定できるためである。

請求項１１に従う実施形態により、異なる種類のセンサの利点を組合せることができ、回転速度センサの高い測定速度に基づいてき曲げプロセス中でも測定、特にまた実際の曲げ角の連続的監視を行うことができる。回転速度センサは直接傾斜角を測定するのではなく、回転速度センサの傾斜が変化する角速度を測定するのである。観察される経過の内部で測定された角速度の数学的積分により傾斜角の変化を計算できる。傾斜角の正しい絶対値を得るために、積分定数は既知の初期位置又は傾斜センサの測定値から求められる。

請求項１２に従い温度センサを使用することにより、測定結果に影響を与える温度変化を補償できるので測定精度の向上が可能になる。

請求項１２に従う構成により、高い精度と信頼性及び最小の所要スペースで非常に正確な測定値を供給する角度検出装置を提供することが可能である。この場合、１辺１０ｍｍ以下のほぼ正方形の傾斜センサの寸法が可能である。

しかしこれらとは別の本発明の課題は、請求項１４に挙げられた特徴に従い、曲げプロセスによって形成された少なくとも一辺の角度位置を参照面を基準として決定するための方法によって解決される。この請求項の特徴部の特徴の組合せから生じる利点は、ワークピースの少なくとも一辺で直接傾斜測定が行われることにある。この場合、それぞれの辺の実際の角度位置は、設けられた参照面を基準として決定され得る。これにより少なくとも曲げプロセスの終了時に常に相応の角度位置を高速且つ確実に決定できる。なぜなら、所望の角度決定の時点で傾斜センサはワークピースに当接して配置されており、場合によってはまた固定して保持されているために確実で簡単な決定を実施できるからである。これを更に進めると曲げプロセス、特に曲げ型の相互の移動を自動化できる。なぜなら、常に曲げ線のすぐ近傍で、しかし曲げ線から確実に間隔を置いて確実な測定値の決定が行われ得るからである。傾斜センサをその基準面で板材の表面部分に面状に当接することにより、僅少な表面の不精度及びそれに伴う測定誤差をより良好に補償できる。これにより製造設備と並んで追加で構成される、光学測定設備で必要とされるようなたいてい容積の大きい測定装置も省略される。しかしまたそれにより慣用的な測定方法でしばしば発生したような、型等による妨害要因も回避できる。

更に請求項１５に挙げられた特徴に従うやり方は、センサの比較的僅かなコストで十分な測定精度を達成できるので有利である。しかしながらこの場合はセンサの測定方向を板材から製造されるワークピースの曲げ線に対して正確に位置合わせすることに留意する必要がある。

別の有利なやり方が請求項１６に記載されており、操作及びとりわけ板材の表面部分への傾斜センサの配置に対し、測定方向の位置合わせに関して高い要求を課す必要がないので有利である。このことは傾斜センサの２軸角度決定により可能となる。

請求項１７に従う方法の変形例も、高い精度と信頼性及び最小の所要スペースで非常に正確な測定値を供給する傾斜センサを提供することが可能なので有利である。

請求項１８に従うやり方も、曲げプロセスの開始時から測定値の決定を実施でき、曲げプロセスの監視が行われ得るので有利である。そのようにすることにより初期位置と最終位置との間の正確な差角を決定できる。

他の有利なやり方が請求項１９に記載されており、オペレータが負傷する危険を一層減らすことができるので有利である。必要に応じて成形される板材に直接固定して保持することにより、追加の複雑な設備部分を不要にすることもできる。その上、そうすることで測定精度も一層改善され得る。

更に、請求項２０に挙げられた特徴に従うやり方が有利である。追加的に機械の据え付け若しくは板材の位置合わせにおける誤差も曲げプロセスを実施する前に求めることができ、それ以降の曲げ角の計算若しくは収集において相応に考慮することができる。

別の有利なやり方が請求項２１に記載されており、曲げ結果の確認検査を行うことも可能である。それにより曲げ型の成形圧縮力を取り除き、場合によりそれに伴う辺の復元を取り除いた後で、追加の処理コストなしで直ちにワークピースで相応の修正を行うことができる。これにより常に個々のワークピースで曲げ角の正確な検査を実施できる。これにより常に個々のワークピースで曲げ角の正確な検査が可能になるので、例えば材料品質の変化に素早く対応することが可能となる。

最後に、しかしまた請求項２２に従う方法の変形例は、それにより辺の間に囲まれた曲げ角を一層正確に決定することが可能になるので有利である。その理由は、両辺で正確な角度位置を求めることができ、従って実際の曲げ角を非常に正確に計算若しくは規定できるためである。

請求項２３に従う方法の実施は、回転速度センサの高い測定動特性に基づき非常に高い測定周波数、及びそれにより曲げプロセス中に曲げ辺が動いている状態での測定も可能にする。

請求項２４に従いカルマンフィルタを用いて回転速度センサと傾斜センサの測定値を結合することは、それにより偶然的な測定誤差の影響が低減されるので測定結果の信頼性を高める。

測定信頼性を高めることは、更に請求項２５に従う温度補償によって達成され得る。

以下に本発明をより良く理解するために、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

曲げプレスによって成形されるワークピースと一辺に配置された測定構成の傾斜センサを含む製造設備の著しく模式的な概略図である。 図１に示す設備の側面図である。 図２に示す曲げ型内のワークピースの拡大詳細図である。 一辺に配置された測定配置構成の傾斜センサの立体図である。 傾斜センサの別の配置及び保持の可能性を示す曲げプロセスの開始前における製造設備の部分領域の側面図である。 曲げ及び測定プロセ中の図５に示す部分領域の側面図である。 回転速度センサの測定値と傾斜センサの測定値の結合の模式図である。 回転速度センサの測定値と傾斜センサの測定値の代替的な結合の模式図である。

最初に確認しておくと、種々異なって記述される実施形態において同じ部材には同じ参照符号を付し、若しくは同じ部材名称を付す。この場合、記述全体に含まれている開示内容は同じ参照符号若しくは同じ部材名称を有する同じ部材に準用され得る。記述において選択された位置を表す言葉、例えば上、下、横等も直接記述され表示された図を基準としており、位置が変化した場合には新しい位置に準用される。

図１及び図２において製造設備１は著しく模式的に簡略化された表現で示されており、この場合は板材から製造されるワークピース２の型曲げによる自由曲げのために構成されている。しかしまた曲げプロセスを実施するための製造設備１において折りたたみ機を使用することも可能であろう。

この場合に曲げに使用される製造設備１は、互いに向き合って相対的に移動可能な曲げ型４、例えばパンチ５とダイ６の間でワークピース２若しくは工作物を製作するための曲げプレス３、特にプレスブレーキ又は型曲げプレスを含む。

曲げプレス３の機枠７は、例えば底板８からなり、その上に垂直に立って互いに離れて平行に位置合わせされた側板９、１０が配置されている。これらの側板９、１０は、中実の、例えば板成形品から形成されたタイビーム１１によって、底板８から離れた端部領域で互いに接続されていることが好ましい。

側板９、１０は、ワークピース２の成形用のスペースを形成するためにほぼＣ形をしており、側板９、１０の底部に近い方の辺の前端面１２に、不動の、特に底板８上に直立するプレスビーム１３が固定されている。この定置された不動のプレスビーム１３はプレス台とも呼ぶことができ、これに曲げ型４の部分が配置され、また保持されている。底板８は、遠い方の辺の前端面１４にはプレス台を形成するプレスビーム１３と相対的に移動可能な別のプレスビーム１６、特にプレスラムがリニアガイド１５で案内支持されている。両プレスビーム１３、１６の互いに向き合い互いに平行に延びる端面１７、１８には、曲げ型４を装着するための型受容部１９、２０が配置されている。単数又は複数の曲げ型４は詳細に図示されないアダプタを介して型受容部１９、２０に保持されてもよい。

図示された曲げプレス３は、移動可能なプレスビーム１６、即ちプレスラムのための駆動装置２１として、例えば電気エネルギーで運転される２個の駆動手段２２を有しており、これらの駆動手段２２はエネルギー網２３から供給される制御装置２４と配線接続されている。制御装置２４と配線接続されている入力端子２５を介して、例えば曲げプレス３の運転が制御される。

駆動手段２２は、一般に公知の電動運転されるスピンドルドライブ２６であることが好ましく、それらの、プレスラムによって形成された上部プレスビーム１６の可逆的調節運動のための調節手段２７は、上部プレスビーム１６と例えば駆動接続されている。

このような曲げプレス３の運転に必要なその他の詳細、例えば安全装置、ストッパ機構及び検査装置は、記述が不必要に長くなるのを避けるために具体的に記載しない。

更に製造設備１は図２で簡略化して示されているマニピュレータ２８を含むことができ、マニピュレータ２８は成形され若しくは折り曲げられる板材の模式的に略示されたストックパイル２９から少なくとも１個を取り出して曲げプレス３の作業領域に投入する。マニピュレータ２８の側では略示されたグリッパ３０を有しており、グリッパ３０の側ではグリップフィンガ３１、３２を有している。グリップフィンガ３１、３２はそれぞれ製造されるワークピース２に向けられた側に締付け面を有する。両グリップフィンガ３１、３２が向き合って相応に旋回し、十分な締付け力を加えることにより、締付け面の協働を介して板材若しくは製造されるワークピース２がマニピュレータ２８によって保持され、相応に動かされて位置決めされる。グリッパ３０のグリップフィンガ３１、３２により相応の把持が保証されており、その後では締付け運動に条件付けられて板材から製造されるワークピース２に対する十分な保持が保証されている。

更にここでは、両プレスビーム１３、１６、特にそれらの型受容部１９、２０、若しくは型受容部１９、２０に保持された曲げ型４は、そのパンチ５とダイ６で、プレスビーム１３、１６の縦方向に見てそれらの間に延びる作用面３３を画定することが簡略化して示されている。作用面３３はプレスビーム１３、１６若しくはプレスビーム１３、１６に設けられた型受容部１９、２０の中心を通ることが好ましい。この実施例においては垂直方向に位置合わせされた平面が意味されており、そこに曲げ型４によって画定される曲げ領域３４も配置若しくは形成されている。ここで曲げ領域３４とは、たいてい平面状に存在してまだ成形されていない板材から製造されるワークピース２を形成し、若しくは少なくとも１個の追加の曲げ領域３４が形成されることにより既に予備成形されたワークピース２を更に加工するために用いられる領域を意味する。

ここで曲げ領域３４はたいてい作用面３３内にあり、曲げ型４の協働する部材、即ちパンチ５とダイ６によって形成若しくは画定される。曲げ領域３４は製作されるワークピース２でたいてい好ましくは直線状に延びる曲げ線を形成し、曲げプロセスが実施されることによりこの曲げ線の両側でそれぞれ辺３５、３６が成立する。所望の若しくは製作されるワークピース２のジオメトリに応じて、両辺３５、３６はそれらの間に曲げ角３７を囲む。この曲げ角３７は曲げ線に対して垂直に位置合わせされた、図１と図２の両方で略示されている標準面３８において測定される。このために標準面３８の側では更に作用面３３に対して垂直方向に延びるように位置合わせされていることが好ましい。

更に図２では、曲げプレス３若しくはマニピュレータ２８の操作領域に向けられた製造されるワークピース２の辺３５に、角度検出装置５０が著しく簡略化して示されている。角度検出装置５０は傾斜センサ３９を有し、これを測定の実施のために可動支持している。傾斜センサ３９は角度変化の測定のために内蔵したセンサ装置により重力の方向を基準方向として使用し、特に垂直又は水平の基準方向に対する角度位置を確定して、二次加工可能な測定値として提供する。電気測定エレメントである傾斜センサ３９の側では制御装置２４及び／又は入力端子２５と接続されてよい。ここで接続とは、詳しく図示しないケーブルによる配線接続だけでなく、無線接続、例えば無線電信接続又は同種のものも意味する。しかしまたこの接続は、詳しく図示しない評価ユニット及び／又は計算ユニットによって行うこともできる。これらのユニットは傾斜センサ３９で求めた単数又は複数の測定値を把握し、場合によっては角度値の換算若しくは決定を実施し、それによって曲げ型４を伴う曲げプレス３の後続の運動を制御して、ワークピース２で所定の曲げ角３７が作製されるようにすることができる。

図２に破線で略示されているように、角度検出装置４６は曲げ型４から離れて例えば製造設備１内部の固有の測定ステーション４７の形で配置されてもよい。

図３には、図１と図２に従うワークピース２の詳細が示されており、この表現ではより大きい縮尺が選択された。ここでは曲げ型４はパンチ５及びダイ６によって形成されている。ここに示されているパンチ５によって好ましくは自由曲げプロセスが実施されるが、作用面３３は曲げ型４の中心に延びて示されている。簡略化して示されたワークピース２は作用面３３の両側に両辺３５、３６を有している。この場合は詳しく表示しないダイ６のダイ面を対称的に配置することにより、作用面３３を基準として両辺３５、３６の対称的な変形が行われるであろう。両辺３５、３６はそれらの間に曲げ角３７を囲む。

やはり既に図２に模式的に略示されているように、ワークピース２の少なくとも一辺３５、３６に傾斜センサ３９が当接して配置されており、好ましくはこれに固定して保持されている。傾斜センサ３９は基準面４０を有する。この基準面４０は傾斜センサ３９の一種の基面をなしており、板材若しくは板材から製作されるワークピース２の表面の面部分に当接するために用いられる。しかしまた傾斜センサ３９と板材若しくはワークピース２の表面部分との間に、追加の詳しく図示しない保持装置を設けることも可能である。この保持装置は一方では板材の表面部分に当接しそこで保持されてもいるが、他方では傾斜センサ３９を支持している。保持装置は、測定における角度誤差を排除し若しくは固有の調整若しくは校正プロセスを回避するために、面平行に互いに向き合って位置合わせされた面で形成されよう。

たいてい平面状の板材若しくはまた既に仮曲げされた若しくは曲げられたワークピース２を二次加工のために曲げ型４の間に入れて、後続の曲げプロセスを実施できる。加工される板材若しくはワークピース２がまだ互いに分離している曲げ型４の間に位置決めされていると、既にこの時点から傾斜センサ３９が少なくとも一辺３５、３６に配置される。傾斜センサ３９は曲げプロセス中又は曲げプロセスの終了後でも少なくとも一辺３５、３６に当接されて測定プロセスを実施できる。傾斜センサ３９が既に曲げプロセスの開始前に少なくとも一辺３５、３６に当接されると、この傾斜センサ３９は少なくとも曲げプロセスの開始後、又は既に開始前に、及び全曲げプロセスの間、この面部分に当接して配置されていることができる。このことは最後に挙げた場合について、傾斜センサ３９は形成される辺３５、３６の位置変化に随行し、変形していない初期位置から出発して曲げ終了に達するまでこの面部分に当接したままでいることを意味する。その際に傾斜センサ３９の選択と構成に応じて測定値が求められ、更に曲げプロセスによって形成される少なくとも一辺３５、３６の角度位置の決定を参照面１及び／又は４２を基準に実施できる。好ましくは傾斜センサ３９を板材の表面部分に動かないように当接して保持することが選択される。それとは別に旋回可能なレバー構成によりばね力を加えて傾斜センサ３９を板材の表面部分に押し付けることも可能であろう。

傾斜センサ３９の位置合わせと作用形態に応じて、参照面４１、４２は互いに異なる位置若しくは立体方向を有することができる。例えばここに記入された参照面４１は、作用面３３に対して平行か若しくは作用面３３内に延びるように位置合わせされることができる。別の配置の可能性は、例えば別の記入された参照面４２によって示されている機械面である。曲げプレス３が完全に水平な位置合わせに、特に曲げ型４の領域でワークピース若しくは板材の載置面の領域にある場合は、この参照面４２は同様にこの載置面に対して平行に延びるように位置合わせされてよい。曲げプレス３のこの位置合わせにおいて、別の参照面４２は作用面３３に対して９０°の角度及び水平方向に延びている。

これとは独立に若しくはこれに追加して、例えば他方の辺３６の領域に示されているように、辺３６にここでは破線で略示されている別の傾斜センサ３９が配置されるようにすることもなお可能であろう。この傾斜センサ３９も測定の実施のために、板材若しくは製作される辺３５、３６の面部分に当接して、特に定置してこれに保持されている。

傾斜センサ３９を例えば１軸傾斜センサによって構成することが可能であろう。しかしながらその際には傾斜センサ若しくはその測定方向の位置合わせが正確に行われなければならないことに留意する必要がある。このときセンサの測定方向は曲げ領域３４で延びる曲げ線に対して直角に位置合わせされる。この位置合わせはこのプレスでは「ｚ」で表示される。

これに対して傾斜センサ３９が２軸傾斜センサによって形成されると、この２軸傾斜センサは、例えば互いに直角に向き合って位置合わせされた２つの測定方向若しくは測定射線によって画定された測定面に拡張できる。その際にこの両測定方向若しくは測定軸によって画定された測定面は傾斜センサ３９の基準面４０に対して平行に位置合わせされている。このとき角度位置を求めるために２軸の評価が可能であり、曲げ線に対する傾斜センサ３９の位置合わせは、上述した１軸傾斜センサ３９で必要であったように正確に行う必要はない。３軸以上を基準として角度を決定できる多軸傾斜センサを使用することも可能であろう。

多くの傾斜センサでは基準面４０からの傾斜の測定は重力を基準として、即ち垂直方向の位置合わせで行われる。これにより、例えば辺３５の傾斜角４３を傾斜センサ３９若しくは角度検出装置の垂直に延びる基本測定方向を基準にして決定することが可能となる。このことは十分知られており、ここでは傾斜センサ３９、特に角度検出装置の作用形態については詳述しない。

傾斜センサ３９は、例えばＭＥＭＳ技術に基づいていると特に有利であることが分かった。ＭＥＭＳと略語はマイクロ電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を意味し、そのような傾斜センサ３９は寸法が最小数ミリメートルと小さいことを特徴とする。

更に、基準面４０に向きの異なる複数の傾斜センサ３９が割り当てられており、そうすることにより角度検出装置４６は傾斜決定のための全測定範囲を有し、この全測定範囲は複数の、特に互いに重なる部分測定範囲に分割されていることも可能であろう。角度検出装置４６を構成する傾斜センサ３９はまた複数の個々のセンサを含むことができ、それら個々のセンサの各々が可能な全測定範囲の部分測定範囲をカバーする。こうして全測定範囲を幾つかの部分測定範囲に分割することによって測定精度を上げることができる。直接相前後して設けられた個々の部分測定範囲が重なり合う場合は特にそうである。

傾斜センサ３９若しくは角度検出装置をなす複数の傾斜センサ３９は曲げプロセスの終了後も、曲げプロセス中に加えられる曲げ力の停止後に辺が大部分復元するまでは辺３５、３６の面部分に当接して、好ましくは定置して保持されたままであることができ、それにより例えば辺３５、３６の間に囲まれた実際の曲げ角３７を正確に決定できる。この決定は、例えば曲げプロセスが行われた後で曲げ型４が開かれて、圧縮力若しくは曲げ力を加えずに両辺３５、３６が曲げ型４の間に保持され、この変形した位置で製造されるワークピース２の少なくとも一辺３５、３６で傾斜角４３が決定されるように行うことができる。次に、例えば２個の傾斜センサ３９を用いた場合に、相応の計算により曲げ角３７を算定できる。

単数又は複数の辺３５、３６に配置された傾斜センサ３９は、極めて多様な保持手段によって板材若しくは製造されるワークピース２のそれぞれそのために設けられた面部分に当接してこれに、特に固定して動かないように保持される。その際に、例えば傾斜センサ３９を辺３５、３６の面部分に保持するための手段は、磁力保持、取り外し可能な接着接続、負圧保持、ばね力締着、機械的締着、ばね弾性的に支持された保持具、手動保持、付着の一群から選択されてよい。これにより傾斜センサ３９を単数又は複数の辺３５、３６の表面のそれぞれの面部分に確実に当接して配置及び保持することが保証されている。

例えば機械面若しくは作用面３３が上述した参照面４１、４２に対して平行及び／又は直角に延びるように位置合わせされていない場合は、曲げプロセスを実施する前に傾斜センサ３９若しくは傾斜センサ３９から形成された角度検出装置の基準設定プロセスを実施することが必要である。これにより理想位置からの偏差を求め、決定された傾斜角４３の、及び更に進むと曲げ角３７の相応の修正計算を実施することが可能となる。次いで補正プロセスの過程で、例えば板材若しくは辺３５、３６の参照面４１及び／又は４２を基準とした傾斜位置を確認し、補正プロセスの過程で補償することができる。したがってそれぞれの測定方向若しくは傾斜センサ３９の基準面４０の参照面４１及び／又は４２に対する角度位置の位置合わせを調べ、それによって理論的零位置からの偏差を決定できる。続いてこの修正値は後続の角度決定において共に考慮される。

既に曲げプロセスを実施する前から始まって傾斜センサ３９を好ましくはたいてい不動に配置して保持することにより、曲げプロセス及び辺の復元の間も終了後も曲げ角３７を測定できる。測定された傾斜センサ３９の基準面４０の垂線を基準とした傾斜を測定することに基づき、更に進んで曲げ角３７が推定され得る。上述した２軸傾斜センサ３９が使用される場合、相応のセンサ値が傾斜に対する尺度として両測定方向で求められる。その際に例えばベクトルジオメトリを用いて傾斜センサ３９の電圧値を換算することを介してそれぞれの傾斜角４３及び更に進むと曲げ角３７が推定され得る。

傾斜センサ３９による角度測定は、オペレータが単に押し付けるだけでも行うことができ、そうすることにより追加の保持装置を不要にできる。

図４には両辺３５、３６を有するワークピース２が立体図的に簡略化して示されており、ここでは一方の辺−即ち辺３５−のみに傾斜センサ３９が配置されている。ここで図示されている傾斜センサ３９は、２軸で構成された傾斜センサであり、両測定方向若しくは両測定軸は互いに直角に向き合って延びるように位置合わせされているのが簡略化して示されている。更にその際になお、傾斜センサ３９は矢印によって記入された両測定方向が、辺３５によって形成された平面において、文字「ｚ」で表示された軸により記入された方向に対してやや回動して配置されていることが示されている。このことは２軸センサにおいてそれほど重要ではない。板材若しくは辺３５、３６のまだ変形されていない平面状の初期位置では、傾斜センサ３９の測定方向による位置合わせは、文字「ｙ」で表示された軸を基準としている。その際にこの軸は垂直軸をなしており、この垂直軸を中心に傾斜センサ３９は回動され得る。

傾斜センサ３９はまたしてもその基準面４０で少なくとも一辺３５、３６の表面部分に配置されている。辺３５、３６によって囲まれた曲げ角３７を決定できるようにするためには、もう１つ別の、但しここでは詳しく図示しない傾斜センサ３９が製作されるワークピース２の他方の辺３６に配置される。測定は、既に図３で詳述されたのと同様に行われる。

図５及び図６には、傾斜センサ３９の測定構成の別の、場合によってはそれ自体独自の実施形態が示されており、ここでも同じ部材には上で図１から図４に用いられているのと同じ参照符号若しくは部材名称が使用される。不必要な繰り返しを避けるために、上の図１から図４までの詳細な記述を指摘し、若しくは参照を求める。付言すると、ここでは作用面３３の両側にそれぞれ１個の傾斜センサ３９が示されているが、作用面３３の片側のみに１個の傾斜センサ３３を設けることも可能である。しかし製作されるワークピース２が曲げ型４の方向で長手方向に長く伸びている場合に測定精度を高めるために、作用面３３の同じ側に複数の傾斜センサ３９を設けることもできよう。この実施形態では単数若しくは複数の傾斜センサ３９は弾性的支持部材４４、例えばばね鋼製の板ばね又は類似の永久弾性的な材料によって形成されて保持されている。

曲げプロセスを実施する際に傾斜センサ３９は、製作される辺３５、３６を有するワークピース２の互いに向き合う表面に当接する。この時点から少なくとも１個の傾斜センサ３９又は両傾斜センサ３９により上述した傾斜角４３が求められ、更に進むとここから辺３５、３６によって囲まれた曲げ角３７が算定される。その際に単数又は複数の傾斜センサ３９は、既に傾斜角４３の絶対測定を実施するように構成されてよい。この場合において、既に曲げプロセスの開始から又は開始前に単数又は複数の傾斜センサ３９が製造されるワークピース２少なくとも１個の辺３５、３６の面部分に当接して配置され及び保持されることは必ずしも絶対必要ではない。

傾斜センサ３９と支持部材４４からなる測定構成全体の高いフレキシビリティを達成するために、支持部材４４が交換可能若しくは交替可能に曲げ型４、特にパンチ５と接続されていると有利であり得る。これにより異なる長さで形成された支持部材４４も使用できる。しかしまた既に曲げプロセスの開始から測定プロセスを実施できるようにするために、支持部材４４を図５に破線で略示されているような折れ曲げた構成で形成すること可能であろう。しかしながらこのことは傾斜センサ３９がワークピース２の所定の面部分に当接する場合のみ可能である。

曲げプロセス及びそれに伴う曲げ角３７の決定は、曲げプロセスと共に開始され、続いて弛緩により辺３５、３６の復元が可能になるように行うことができる。この弛緩プロセスに続いて、辺３５、３６の角度位置の測定プロセスが実施され、必要に応じてワークピース２で所定の曲げ角３７を正確に形成できるようにするために、更に二次曲げプロセスが実施される。ワークピース２が弛緩して曲げ型４から取り出された後、単数又は複数の傾斜センサ３９は支持部材４４が変形した後、この支持部材４４により再び初期位置に戻される。これに続いて次の変形される板材が曲げ型４に入れられて、新たに曲げプロセスが実施され得る。

更に図１から図８に略示されているように、角度検出装置４６は傾斜センサ３９に加えて回転速度センサ４８及び／又は温度センサ４９を含むことができる。これらのセンサは傾斜センサ３９と組み合わされ、特に傾斜センサ３９と造的一体をなしており、同様に制御装置２４とも接続されている。このような組合せはすべての図示及び上述された実施形態において可能であり、そこから以下に述べる利点が生じる。ここで随意に別のセンサを配置することは、上に傾斜センサ３９で述べたのと同じ方法及び同じ手段で行うことができる。

図７及び図８には、傾斜センサ３９によって測定された制御装置２４により傾斜角４３が回転速度センサ４８の測定値と結合され、それによってより精度と信頼性の高い傾斜角４３の決定を達成できることが示されている。回転速度センサ４８によって単数又は複数の位置合わせを基準にして測定された回転速度センサ４８の角速度は、制御装置２４において積分計算法によって経過した回転角に換算され、積分定数として傾斜センサ３９から供給された傾斜角が基準として援用される。

このように２種類のセンサを使用することは、両センサタイプの利点を統一するものである。なぜなら一方で傾斜センサ３９は測定精度が高く零点誤差が少ないが測定値検出は比較的鈍く、他方で回転速度センサ４８は動特性が高く測定値検出が速いが、零点誤差及びセンサドリフトが著しいという短所があるからである。このようにすることにより両システムの短所は測定値の融合若しくは結合によりほぼ取り除くことができる。

特に、例えば航空機の慣性航法装置に原理がよく応用されている、いわゆるカルマンフィルタを使用して結合すると、実測値若しくは傾斜角４３に対して評価機能を適用することにより、センサ３９、４８、４９によって引き起こされる妨害及び誤測定値を著しく減らすことができる。

図７に示されている模式図ではカルマンフィルタ５０は、測定された角速度から積分された回転角に対する改善された評価値を直接求めるために使用される。このために傾斜センサ３９から供給される測定値が援用され、カルマンフィルタ５０から供給される評価値が角速度の測定値に対する修正素子５１に送られる。

代替的に図８に示されているように、カルマンフィルタ５０は、傾斜センサ３９で求めた傾斜角４３と回転速度センサ４８を用いて算定された傾斜角４３との差から、傾斜センサ３９によって測定された傾斜角４３の測定誤差に対する評価値を求め、この評価された誤差を回転速度測定誤差に対する修正素子５１と傾斜角測定誤差に対する修正素子５２に送るためにも使用できる。それにより角度測定のより高い動特性を達成でき、カルマンフィルタの状態記述において角速度を不要にできる。この場合、評価された角速度の積分は、図７に示す模式図とは異なりカルマンフィルタの外部で行われる。

図７及び図８には更に温度補償を行うための温度センサ４９の代替案が略示されている。

形式を整えるために最後に指摘すると、製造設備１、特に単数又は複数の傾斜センサ３９によって形成された角度検出装置４６の構造をより良く理解するために、これら若しくはこれらの構成部材は縮尺通りではなく及び／又は拡大され及び／又は縮小されて示された。

独自の発明的な解決の基礎にある課題は、記述から読み取ることができる。

実施例は製造設備１、特に単数又は複数の傾斜センサ３９によって形成された角度検出装置４６の可能な実施態様を示すものであり、この場で付言すると、本発明は具体的に示された本発明の実施態様に制限されるものではなく、個々の実施態様の様々な組合せが可能であり、本発明による技術的行為に関する教示に基づくこれらの変化例の可能性は当該技術分野に従事する当業者の技能の範囲内にある。それゆえ図示及び記載された実施態様の個々の詳細の組合せによって可能な考え得るすべての実施態様も保護範囲に含まれている。更に図示及び記載された種々の実施例からの個々の特徴又は特徴の組合せも、それ自体で独自の、発明的な又は発明に従う解決を表すことができる。

とりわけ図１、図２、図３、図４、図５、図６に示された個々の実施形態は、図示された発明に従う独自の解決の対象をなすことができる。これに関する本発明に従う課題及び解決は、これらの図の詳細な説明から読み取られる。

１ 製造設備
２ ワークピース
３ 曲げプレス
４ 曲げ型
５ パンチ
６ ダイ
７ 機枠
８ 底板
９、１０ 側板
１１ タイビーム
１２、１４ 前端面
１３ プレスビーム
１５ リニアガイド
１６ プレスビーム
１７、１８ 端面
１９、２０ 型受容部
２１ 駆動装置
２２ 駆動手段
２３ エネルギー網
２４ 制御装置
２５ 入力端子
２６ スピンドルドライブ
２７ 調節手段
２８ マニピュレータ
２９ ストックパイル
３０ グリッパ
３１、３２ グリップフィンガ
３３ 作用面
３４ 曲げ領域
３５、３６ 辺
３７ 曲げ角
３８ 標準面
３９ 傾斜センサ
４０ 基準面
４１、４２ 参照面
４３ 傾斜角
４４ 支持部材
４５ 接続配線
４６ 角度検出装置
４７ 測定ステーション
４８ 回転速度センサ
４９ 温度センサ
５０、５１ カルマンフィルタ
５２ 修正素子

Claims (25)

1. 板材から製造されるワークピース（２）を折り曲げるための製造設備（１）において、
   曲げプレス（３）であって、
   プレスビーム（１３、１６）と、
   該プレスビーム（１３、１６）と接続された少なくとも１個の曲げ型（４）と、
   該曲げ型（４）を有する前記曲げプレス（３）の曲げプロセスによって形成されたワークピース（２）の少なくとも一辺（３５、３６）の角度位置を、前記曲げプレス（３）の参照面（４１、４２）を基準として決定するための少なくとも１個の角度検出装置（４６）と、を備えている曲げプレス（３）を含み、
   前記角度検出装置（４６）は、傾斜センサ（３９）自体の内部に含まれている重力方向に準拠した前記参照面（４１、４２）を有する少なくとも１個の傾斜センサ（３９）を含んでおり、該傾斜センサ（３９）は、基準面（４０）を有し、かつ、該基準面（４０）で前記ワークピース（２）の少なくとも一辺（３５、３６）の面部分に直接当接して配置されるように、前記角度検出装置（４６）によって支持され、
   前記傾斜センサ（３９）は、前記基準面（４０）と重力方向に準拠した前記参照面（４１、４２）との間の角度を検出し、前記曲げプレス（３）又は前記傾斜センサ（３９）の前記参照面（４１，４２）を基準として前記ワークピース（２）の前記少なくとも一辺（３５、３６）の傾斜角（４３）を決定する、ことを特徴とする製造設備（１）。
2. 前記傾斜センサ（３９）は１軸センサとして構成されていることを特徴とする、請求項１記載の製造設備（１）。
3. 前記傾斜センサ（３９）は２軸センサとして構成されていることを特徴とする、請求項１記載の製造設備（１）。
4. 前記基準面（４０）に向きの異なる複数の前記傾斜センサ（３９）が割り当てられており、そうすることにより前記角度検出装置（４６）は傾斜を決定するための全測定範囲を有し、前記全測定範囲はそれぞれ１個の前記傾斜センサ（３９）に割り当てられた、複数の部分測定範囲に分割されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の製造設備（１）。
5. 前記角度検出装置（４６）は曲げプレス（３）の曲げ型（４）と隣接して配置されていることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の製造設備（１）。
6. 前記角度検出装置（４６）は曲げプレス（３）の曲げ型（４）から離れて配置されていることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の製造設備（１）。
7. 前記傾斜センサ（３９）は、保持手段により製造されるワークピース（２）の辺（３５、３６）の面部分に当接して保持されていることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の製造設備（１）。
8. 前記傾斜センサ（３９）の保持手段は、磁力保持、取り外し可能な接着接続、負圧保持、ばね力締着、機械的締着、ばね弾性的に支持された保持具、手動保持、付着の一群から選択されていることを特徴とする、請求項５記載の製造設備（１）。
9. 前記傾斜センサ（３９）は弾性変形可能な支持部材（４４）に配置されて該支持部材（４４）と接続されており、前記支持部材（４４）は曲げ型（４）と接続されており、前記傾斜センサ（３９）は、プレスビーム（１３、１６）又は該プレスビーム（１３、１６）に保持された曲げ型（４）によって画定される作用面（３３）から、該作用面（３３）に対して垂直方向に離れて配置されていることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の製造設備（１）。
10. 前記角度検出装置（４６）は、少なくとも２個の、製造されるワークピース（２）の曲げプロセスによって形成されたそれぞれ一辺（３５、３６）に当接可能な、角度位置を決定するための前記傾斜センサ（３９）を含んでいることを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の製造設備（１）。
11. 前記角度検出装置（４６）は回転速度センサ（４８）を含んでおり、前記回転速度センサ（４８）の測定値は前記傾斜センサ（３９）の測定値と角度検出装置（４６）の制御装置（２４）内で結合できることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか一項に記載の製造設備（１）。
12. 前記角度検出装置（４６）は温度センサ（４９）を含んでおり、前記温度センサ（４９）の測定値は前記傾斜センサ（３９）若しくは回転速度センサ（４８）の測定値の温度補償のために角度検出装置（４６）の制御装置（２４）に伝送可能であることを特徴とする、請求項１〜１１の何れか一項に記載の製造設備（１）。
13. 前記傾斜センサ（３９）及び／又は回転速度センサ（４８）及び／又は温度センサ（４９）はＭＥＭＳ技術に基づいていることを特徴とする、請求項１〜１２の何れか一項に記載の製造設備（１）。
14. 曲げプロセスによって形成されたワークピース（２）の少なくとも一辺（３５、３６）の角度位置を曲げプレス（３）の参照面（４１、４２）を基準として角度検出装置（４６）により決定するための方法において、
    前記角度検出装置（４６）は傾斜センサ（３９）自体の内部に含まれている重力方向に準拠した前記参照面（４１、４２）を有する少なくとも１個の傾斜センサ（３９）を含んでおり、
    少なくとも１個の前記傾斜センサ（３９）の基準面（４０）が前記ワークピース（２）の少なくとも一辺（３５、３６）の面部分に直接当接するように、少なくとも１個の前記傾斜センサ（３９）を配置し、
    前記傾斜センサ（３９）によって前記基準面（４０）と重力方向に準拠した前記参照面（４１、４２）との間の角度を検出し、前記曲げプレス（３）又は前記傾斜センサ（３９）の前記参照面（４１，４２）を基準として前記ワークピース（２）の前記少なくとも一辺（３５、３６）の傾斜角（４３）を決定する、ことを特徴とする方法。
15. 前記傾斜センサ（３９）により決定される傾斜角（４３）は、１軸センサによって決定されることを特徴とする、請求項１４記載の方法。
16. 前記傾斜センサ（３９）により決定される傾斜角（４３）は、２軸センサによって決定されることを特徴とする、請求項１４記載の方法。
17. 前記傾斜センサ（３９）による傾斜角（４３）の決定は、ＭＥＭＳ技術に基づいて行われることを特徴とする、請求項１４〜１６の何れか一項に記載の方法。
18. 前記傾斜センサ（３９）は曲げプロセス中はワークピース（２）の辺（３５、３６）の面部分に当接して保持されることを特徴とする、請求項１４〜１７の何れか一項に記載の方法。
19. 前記傾斜センサ（３９）は、保持手段によりワークピース（２）の辺（３５、３６）の面部分に固定して保持されることを特徴とする、請求項１４〜１８の何れか一項に記載の方法。
20. 曲げプロセスを実施する前に前記傾斜センサ（３９）の基準設定プロセスが行われることを特徴とする、請求項１４〜１９の何れか一項に記載の方法。
21. 曲げプロセスを少なくとも一部実施した後で、変形する圧縮力を加えることなく両辺（３５、３６）が曲げ型（４）の間に保持され、製造されるワークピース（２）の少なくとも一辺（３５、３６）で傾斜角（４３）が決定される程度に曲げ型（４）が開かれることを特徴とする、請求項１４〜２０の何れか一項に記載の方法。
22. ワークピース（２）の両辺（３５、３６）にそれぞれ１個の前記傾斜センサ（３９）が当接されることを特徴とする、請求項１４〜２１の何れか一項に記載の方法。
23. 前記傾斜センサ（３９）の測定値が回転速度センサ（４８）の測定値と結合されて、回転速度センサ（４８）によって測定された角速度値の積分によって実際の角度位置が決定され、前記傾斜センサ（３９）の測定値は基準値として、特に積分定数の確定のために使用されることを特徴とする、請求項１４〜２２の何れか一項に記載の方法。
24. 角を決定する際に前記傾斜センサ（３９）の測定値と回転速度センサ（４８）の測定値はカルマンフィルタアルゴリズムを用いて結合されることを特徴とする、請求項２３記載の方法。
25. 傾斜角（４３）若しくは曲げ角を決定する際に温度センサの測定値に基づいて温度補償が行われることを特徴とする、請求項１４〜２４の何れか一項に記載の方法。

Images