WO2009068416A2 - Controller und vollautomatisches biegesystem für biegemaschinen - Google Patents

Controller und vollautomatisches biegesystem für biegemaschinen Download PDF

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WO2009068416A2
WO2009068416A2 PCT/EP2008/064967 EP2008064967W WO2009068416A2 WO 2009068416 A2 WO2009068416 A2 WO 2009068416A2 EP 2008064967 W EP2008064967 W EP 2008064967W WO 2009068416 A2 WO2009068416 A2 WO 2009068416A2
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bending
controller
laser
measuring device
assisted
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Albert Sedlmaier
Stefan Freitag
Thomas Dietl
Bernard Poks
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Data M Sheet Metal Solutions Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/02—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on press brakes without making use of clamping means
    • B21D5/0209—Tools therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/006—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves combined with measuring of bends
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45143—Press-brake, bending machine

Definitions

  • the invention relates to a controller for a bending machine, a fully automatic bending system and an associated method according to claims 1, 13 and 14, respectively.
  • bending machines For the production of exactly compliant bending angles, z. B. in the sheet metal industry, devices are known, such as. B. bending machines. These bending machines are controlled by a programmed controller, such as the controllers Cybelec DNC 1200, Cybelec ModEva (cyb-tech GmbH, 09212 Limbach-Oberfrohna) each via NLR card, Delem DA 65 / DA 69, Delem DA 66W / 69W (Delem from NL-5657 EB EINDHOVEN) each via ethernet card.
  • the controller contains different parameters about design data and material data that determine the entire bending process in its individual steps and different stations.
  • this problem can be solved by entering the Setpoint values in the control, making one or more bent parts, manually measuring the actual values and adjusting the parameters of the bending machine to a match between the actual and target value, are solved.
  • laser-protected Biegewinkel- measuring devices are known from the prior art to eliminate this problem, such as.
  • COPRA® LaserCheck the company data M Software GmbH, D-83636 Valley / Oberlaindern.
  • the positioning of the measuring device takes place in practice by an operator on the basis of predetermined positions and / or by stepwise adaptation to the position suitable for the measurement. Since the positioning is performed manually, it presents several problems not only in complex manufacturing, which the prior art solves inadequately.
  • the positioning of the measuring device must not only be automatic, but also dynamic, since breakthroughs in a part to be bent and shadowing due to already bent tabs must be taken into account. In addition, no collisions may occur with the workpiece.
  • a controller according to the preamble of claim 1 is known from DE 43 12 565 C2.
  • An object of the present invention is to provide a clear, fast and flexible fully automatic bending system with a reduced system complexity or controller that is capable of dynamically positioning gauges.
  • Another object is to provide a dynamic and material-saving method.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a bending machine 1 with an upper tool Ia and a lower tool Ib of the fully automatic bending system according to the present invention.
  • FIG. 2A shows positions of a laser-assisted bending angle measuring device 2 during penetration 3a in a part 3 to be bent according to the present invention.
  • FIG. 2B shows positions of a laser-assisted bending angle measuring device 2 in shadowing 3b by already bent tabs of a part 3 to be bent according to the present invention.
  • Fig. 2C shows a schematic side view of Fig. 2B.
  • FIG. 3A shows, with respect to a bending plane of the bending machine 1 of FIG. 1, positions of two opposing laser-guided bending angle measuring devices 2 of the fully automatic bending system according to the present invention.
  • Fig. 3B shows the upper tool 1a of the bending machine of Fig. 1, in which a laser-assisted bending angle measuring device 2 of the fully automatic bending system according to the present invention is integrated.
  • Fig. 1 shows a bending machine 1, such as a bending press or folding machine, with an upper tool Ia and a lower tool Ib of the fully automatic bending system according to the present invention.
  • the fully automatic bending system includes as system components a controller, a bending machine 1, a laser-assisted bending angle measuring device 2, a force measuring device (not shown) and in each case a programmable controller for controlling the bending machine 1, the laser-assisted bending angle measuring device 2 and the force measuring device depending on the controller commands.
  • the laser-based bending angle measuring device 2 has with respect to the bending machine 1 over one or more degrees of freedom and may, if necessary, move in all three spatial directions with respect to the bending machine 1.
  • the movement may be on rails and may be performed by one or more motors that may be controlled via the programmable controller in response to the controller commands.
  • the rails 4 extend along the bending machine 1 and can be lowered or raised relative thereto.
  • the bending angle measuring device 2 are displaced on perpendicular to the rails 4 extending guides and / or tilted with respect to its own axis. In the latter case, the rails 4 may also be stationary.
  • the force measuring device is provided for the measurement of the springback, since the springback strongly influences the bending angle of the part 3 to be bent.
  • the controller includes respective interfaces to communicate with the bending machine 1, with the laser-based bending angle gauge 2, and with the force gauge.
  • the controller for the fully automatic bending system can be a device such.
  • a personal computer or a laptop which is connected to the other system components via respective, preferably uniform interfaces.
  • the interface may be a known interface of the prior art, such as. B. a serial connection, USB, network, Profibus, Profinet, CAN bus or OPC.
  • the connection preferably takes place via an OPC interface.
  • the only requirement for the system components of the fully automatic bending system is the industrial suitability, such.
  • the controller can calculate the parameters for controlling the bending machine 1, the desired values for the angles of the parts to be bent 3 and the position data of the laser-assisted bending angle measuring device 2 on the basis of design data and / or material data for parts 3 to be bent.
  • the controller can then output the parameters, the setpoint values and the position data to the respective interfaces.
  • the parameters for controlling the bending machine 1 may be calculated by means of suitable software, such as Applicant's Bending Office®, based on the design data and / or material data for parts 3 to be bent. These parameters include information such.
  • Example model, pressing force, Abkantin, stator discharge, Schuanschlagianae, axis data, stroke, feed stroke, maximum return stroke, speed, maximum operating speed, engine power, length, width, depth, height and weight.
  • the position data may also be determined depending on the design data and / or material data for parts 3 to be bent.
  • the controller may also correct the parameters for controlling the bending machine 1 based on actual values provided by the laser-assisted bending angle measuring device 2 and the force measuring device.
  • the correction of the parameters is carried out until the correspondence between the desired values and the actual values is reached. This correction is necessary because during the bending process by the different parameters of the material properties, such. B. variations in material thickness and voltages, between setpoint values and actual values undesirable deviations come about.
  • the Siemens Simotion® platform can be integrated into the controller.
  • Applicant's Bending Office® or Bending Office software may be used in the controller.
  • the software Bending Office® and the platform Siemens Simotion® are used together in the controller.
  • the fully automatic bending system can be used regardless of the type of drive of the bending machine 1.
  • an example hydraulic drive for the bending machine 1 and an electric and / or mechanical drive for the bending machine 1 can be used.
  • a pneumatic drive or a combination of pneumatic and hydraulic drive for the bending machine 1 can be used.
  • the type of drive is mainly determined by the forces that occur from parameters such. B. the thickness of the part 3 to be bent, the bending length and the material itself, are dependent.
  • FIGS. 2A and 2B, 2C show positions of a laser-assisted bending angle measuring device 2 in the case of breakthroughs 3a in a part 3 to be bent or shadings 3b by already bent tabs of a part 3 to be bent according to the present invention.
  • the controller of the fully automatic bending system may further from the design data and / or material data breakthrough 3a in the part to be bent 3 and / or shadowing 3b by already bent tabs of the part to be bent 3 and / or collisions of the lasergest ⁇ tzten bending angle measuring device. 2 with the part 3 to be bent (not shown).
  • the controller can calculate the required position data of the laser-assisted bending angle measuring device 2. This provision is necessary because of Breakthrough 3a and / or shadowing 3b the laser-assisted bending angle measuring device 2 would provide corrupted data to the controller. In addition, collisions between the laser-assisted bending angle measuring device 2 and the part 3 to be bent can be avoided. As a result, the efficiency of the bending process can be significantly increased and possible dead times can be avoided.
  • the controller may determine a safety area in which the operator is not allowed to intervene during the active bending operation. This is especially true for machine tools that have no personal protection in the form of a housing, protective grid or safety fence, in particular to machines in which the operator is in the working space or movement space of the tool or workpiece, such as bending machines.
  • the visualization of the security area may be performed by a split screen (not shown) on the controller, which, on the one hand, indicates the current state of the machine and, on the other hand, visualizes the coming state. It is also possible to make the display sequential on the screen, since the controller knows the current state and the time sequence.
  • the operator can now recognize which bending process or bending step the machine tool will now perform, and he can thus adjust to the upcoming action of the machine and thus counter possible dangers. Also, the operator can be informed and warned about a potential danger potential (eg large bow, which is traversed by the part to be bent - risk of injury.)
  • a potential danger potential eg large bow, which is traversed by the part to be bent - risk of injury.
  • the display on the screen can take the form of a real representation, by pictograms or by other optical and acoustic signals. Likewise, a color or textual warning can be made.
  • the aspect of the invention relating to the safety area can be realized independently or in conjunction with the positioning of the bending angle gauge according to claims 1-18.
  • the controller of the fully automatic bending system can also determine the position data of a laser-assisted bending angle measuring device 2 as a function of the height and / or the width of the lower tool 1b of the bending machine and / or the height and / or the width of the upper tool 1a of the bending machine and / or a stop piece Ic of the bending machine.
  • the controller of the fully automatic bending system can also determine the position data of a laser-assisted bending angle measuring device 2 as a function of the height and / or the width of the lower tool 1b of the bending machine and / or the height and / or the width of the upper tool 1a of the bending machine and / or a stop piece Ic of the bending machine.
  • a laser-assisted bending angle measuring device 2 of the fully automatic bending system includes a semiconductor laser with line optics and a camera, for example as a CMOS camera, CCD camera or the like. This allows the exact measurement of a bending angle on bent parts. The measurement of the bending angle is carried out by measuring the projection of the line laser on a leg of the bent part, the line position is measured with the camera, which looks obliquely on the surface of the part. The bending angle can be calculated from the included angle between the line laser and the axis of the camera. The laser-assisted bending angle measuring device 2 supplies the data to the controller of the fully automatic bending system for further processing. _ _
  • a force measuring device of the fully automatic bending system can determine the forces via a high-resolution force sensor, a digital measuring amplifier and strain gauges connected thereto. Bending angles are strongly influenced by the springback of the part 3 to be bent. The measurement of the springback can be carried out with so-called strain gauges. These strain gauges can be glued to the frame, the tool or the person kzeughalterung and are connected to the digital amplifier. The force measuring device delivers the data to the controller of the fully automatic bending system for further processing.
  • the bending machine 1 is equipped with a hydraulic drive.
  • the force measuring device of the fully automatic bending system can determine the forces via the occurring pressures.
  • the bending machine 1 may be equipped with a pneumatic drive.
  • a combination of a hydraulic and pneumatic drive is also possible.
  • the bending machine 1 is equipped with an electric drive.
  • the force measuring device of the fully automatic bending system can determine the forces via the power consumption (voltage and current).
  • Some power output stages for servomotors, as known in the art, can easily provide the required data, dispensing with transducers or the like.
  • a laser-assisted bending angle measuring device 2 of the fully automatic bending system is designed as a triangulation sensor.
  • FIG. 3A shows, with respect to a bending plane of the bending machine 1 from FIG. 1, positions of opposing laser-assisted bending angle measuring devices 2 of the fully automatic bending system _ _
  • the bending system includes a pair of two laser-based bending angle gauges 2.
  • the laser-assisted bending angle measuring devices 2 arranged opposite one another (on the front side and the rear side of the bending machine 1) can be arranged below and / or above with respect to a bending plane of the bending machine 1.
  • the oppositely arranged laser-assisted bending angle measuring devices 2 can deliver exact results in the case of complex production. As a result, the efficiency of the bending process can be significantly increased and possible dead times can be avoided.
  • the bending system includes two pairs of two laser-based bending angle gauges 2. As a result, if necessary, a skewing of the upper tool 1a and / or a change in the thickness of the part 3 to be bent over the entire bending length can be compensated.
  • the bending system additionally includes a centrally mounted pair of two laser-assisted bending angle measuring devices 2. This allows the so-called. Crowning, d. H. a buckling of the tool to be straightened under load, are controlled.
  • FIG. 3B shows the upper tool 1a of the bending machine of FIG. 1, in which a laser-assisted bending angle measuring device 2 of the fully automatic bending system according to the present invention is integrated.
  • the bending system includes a laser-assisted bending angle measuring device 2, which is integrated in the upper tool Ia of the bending machine.
  • the integration can be carried out by, for example, removing a part of the upper tool 1a and fitting the laser-assisted bending angle measuring device 2 in place.
  • the possibility of integration depends on whether the upper tool Ia of the weakening by the removal of a part _ _
  • the bending system includes two laser-assisted bending angle measuring devices 2, which are integrated into the upper tool 1a of the bending machine.
  • This configuration can be selected in complex manufacturing, if the static safety for the upper tool Ia after integration is still given.
  • the static safety provided, more than two, z. B. three or four, laser-assisted bending angle gauges 2 are integrated into the upper tool Ia.
  • a pair of opposing (on the front and the back of the bending machine 1) arranged pairs of two laser-assisted bending angle measuring devices 2 and in the upper tool Ia integrated laser-assisted bending angle measuring devices 2 is provided. Due to this configuration, the positioning of the laser-supported bending angle measuring devices 2 by displacement along the bending machine 1 can be dispensed with. In the course of the bending process can be switched to the required measuring instruments. However, it should be noted that the meter could not be in the proper position at any given time. Therefore, this embodiment is only useful for a very limited spectrum of the parts to be bent 3.
  • a method for bending a part using a fully automatic bending system includes two sections.
  • a first section A is first in the step Al, the part 3 to be bent is inserted into the bending machine 1. If the bending machine 1 has a stop piece Ic, the part can be advanced to the stop piece Ic when it is inserted.
  • the loading can be done manually or by loading robots.
  • step A2 the part is bent to an estimated prebending angle by the bending machine 1.
  • step A3 the actual bending angle and the associated force are measured by a laser-assisted bending angle measuring device 2 or a force measuring device of the fully automatic bending system.
  • the laser-assisted bending angle measuring device 2 and the force measuring device deliver the measured data as actual values to the controller of the fully automatic bending system.
  • the controller forms from the actual bend angle and the associated force a first pair of values that can be used to correct the material thickness and to bend the part to a designated bending angle.
  • step A4 the bending of the part close to the end angle by the bending machine 1 takes place.
  • step A5 the part is relieved to a defined residual force.
  • the current bending angle and the force acting thereon are measured by a laser-assisted bending angle measuring device 2 or a force measuring device of the fully automatic bending system.
  • the laser-assisted bending angle measuring device 2 and the force measuring device deliver the measured actual data as actual values to the controller of the fully automatic bending system.
  • the controller forms a second value pair from the current bending angle and the force acting on it.
  • the controller calculates the springback of the part in step A7 from the first and second value pairs.
  • step A8 the overbend of the part is determined.
  • step A9 an individual overbend is performed.
  • the first section A ends in the step AlO with a rapid withdrawal of the upper tool Ia.
  • second section B is first in the step Bl, the part in the Bending machine 1 inserted.
  • the insertion of the part 3 to be bent is identical to the step Al from the first section A.
  • the part is bent to the end angle.
  • Step B2 parts can now be bent to a unique precision, performing only Section B, regardless of material properties or thickness tolerances, in a single bending step (Step B2).
  • the controller may provide a laser-assisted bend angle gauge 2 with the parameters about design data and material data.
  • the communication with the laser-assisted bending angle measuring device 2 can via a known interface of the prior art, such. As a serial connection, USB, network, Profibus, Profinet, CAN bus or OPC done. Preferably, the communication takes place via an OPC interface.
  • a laser-assisted bending angle measuring device 2 can be automatically moved to a suitable measuring position. This is done by the programmable controller for controlling the bend angle gauge 2 depending on the controller commands.
  • the automatic approach of the measuring position eg height and / or width of the upper tool 1a and / or lower tool 1b and vertical and / or horizontal position with respect to the bending machine 1) enables the dynamic positioning of a laser-assisted bending angle measuring device 2 without major loss of time.
  • two laser-assisted bending angle Measuring devices 2 are aligned synchronously or independently of each other.
  • a laser-assisted bending angle measuring device 2 can deliver the bending angle and / or the required target position of the upper tool Ia to the controller of the fully automatic bending system.
  • the real thickness of the part can be determined from the measurement of the forces involved. This leads to an improvement in the speed of the method and can provide further calculations with the actual angle.
  • the display of a laser-assisted bending angle measuring device 2 can be context-sensitively visualized on a screen of the fully automatic bending system.
  • each machine cycle may include the measurement of the bending angle and the rebound of the part 3 to be bent, ie the constant monitoring of each phase of the bending process by laser-assisted bending angle measuring devices and force measuring devices.
  • the overbend can be calculated individually for each bending operation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt einen Controller für eine Biegemaschine (1) mit einem Oberwerkzeug (1a) und einem Unterwerkzeug (1b) bereit. Der Controller schließt jeweilige Schnittstellen ein, um mit der Biegemaschine (1), mit einem oder mehreren lasergestützten Biegewinkel-Messgeräten (2) und mit einem oder mehreren Kraftmessgeräten kommunizieren zu können. Der Controller kann anhand von Konstruktionsdaten und/oder Werkstoffdaten für zu biegende Teile (3) Parameter zum Steuern der Biegemaschine (1), Soll-Werte für die Winkel der zu biegenden Teile (3) und Positionsdaten für ein oder mehrere lasergestützte Biegewinkel-Messgeräte (2) berechnen und diese an die jeweiligen Schnittstellen ausgeben. Die Positionsdaten können in Abhängigkeit von den Konstruktionsdaten und/oder Werkstoffdaten für zu biegende Teile (3) bestimmt werden. Der Controller kann ferner anhand von Ist-Werten von einem oder mehreren lasergestützten Biegewinkel-Messgeräten (2) und von einem oder mehreren Kraftmessgeräten die Parameter zum Steuern der Biegemaschine (1) korrigieren, bis eine Übereinstimmung zwischen den Soll-Werten und den Ist-Werten vorliegt. Die Erfindung stellt ferner ein vollautomatisches Biegesystem für eine Biegemaschine (1) bereit. Das Biegesystem schließt als Systemkomponenten den Controller, eine Biegemaschine (1), mindestens ein lasergestütztes Biegewinkel-Messgerät (2), mindestens ein Kraftmessgerät und jeweils eine programmierbare Steuerung zum Steuern der Biegemaschine (1), des mindestens einen lasergestützten Biegewinkel-Messgerätes (2) und des mindestens einen Kraftmessgerätes ein. Die Erfindung stellt auch ein entsprechendes Verfahren für eine Biegemaschine (1) bereit. Das vollautomatische Biegesystem mit nur einem einzigen Controller und einer geringen Anzahl von gleichartigen Schnittstellen führt zu einer reduzierten Systemkomplexität, wodurch ein kompaktes, übersichtliches und schnelles System bereitgestellt werden kann.

Description

Akte: 397β/PAF/sb
Anmelder: data M Software GmbH Am Marschallfeld 17 D-83636 Valley/Oberlaindern
Controller und vollautomatisches Biegesystem für Biegemaschinen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Controller für eine Biegemaschine, ein vollautomatisches Biegesystem und ein dazugehöriges Verfahren gemäß den Ansprüchen 1, 13 bzw. 14.
Stand der Technik
Zur Fertigung von genau einzuhaltenden Biegewinkeln, z. B. in der blechverarbeitenden Industrie, sind Vorrichtungen bekannt, wie z. B. Biegemaschinen. Diese Biegemaschinen werden von einer programmierten Steuerung gesteuert, wie beispielsweise die Steuerungen Cybelec DNC 1200, Cybelec ModEva (der Firma cyb-tech GmbH, 09212 Limbach-Oberfrohna) jeweils über NLR-Karte, Delem DA 65/DA 69, Delem DA 66W/69W (der Firma Delem aus NL-5657 EB EINDHOVEN) jeweils über Ethernet Karte. Die Steuerung enthält unterschiedliche Parameter über Konstruktionsdaten und Werkstoffdaten, die den gesamten Biegeprozess in seinen einzelnen Schritten und unterschiedlichen Stationen bestimmen.
Ein häufiges Problem bei der Fertigung von genau einzuhaltenden Biegewinkeln an diesen Vorrichtungen stellen die unterschiedlichen Parameter der Werkstoffbeschaffenheit dar, wie z. B. Schwankungen der Materialstärke und Spannungen. Dadurch kommen beim Biegeprozess unerwünschte Abweichungen zwischen Soll-Werten und Ist-Werten zustande.
Bei einfachen Fertigungen kann dieses Problem durch Eingeben der Soll-Werte in die Steuerung, Fertigen eines oder mehrerer gebogener Teile, manuelles Messen der Ist-Werte und Einstellen der Parameter der Biegemaschine bis eine Übereinstimmung zwischen Ist- und Soll-Wert vorliegt, gelöst werden. Bei komplexen Fertigungen sind aus dem Stand der Technik zur Beseitigung dieses Problems lasergestύtzte Biegewinkel- Messgeräte bekannt, wie z. B. der COPRA® LaserCheck (der Firma data M Software GmbH, D-83636 Valley/Oberlaindern) . Die Positionierung des Messgerätes erfolgt in der Praxis durch einen Bediener anhand von vorgegebenen Positionen und/oder durch schrittweises Anpassen an die zur Messung zweckmäßige Position. Da die Positionierung manuell durchgeführt wird, bereitet sie nicht nur bei komplexen Fertigungen mehrere Probleme, die der Stand der Technik unzulänglich löst.
Bei diesen herkömmlichen Automatisierungslösungen werden für Maschinensteuerung, Winkelmesssystem und Bedienung jeweils eigene Steuerungen verwendet, die häufig unterschiedliche Betriebssysteme und Software benötigen. Ferner erfolgt die Positionierung des Winkelmesssystems manuell und nicht automatisch. Außerdem werden mehrere, oft verschiedenartige Schnittstellen verwendet. Diese Systemkomplexität macht diese Automatisierungslösungen unübersichtlich, langsam und unflexibel .
Ferner muss bei komplexen Fertigungen die Positionierung des Messgerätes nicht nur automatisch, sondern auch dynamisch erfolgen können, da Durchbrüche in einem zu biegenden Teil und Abschattungen durch bereits gebogene Laschen berücksichtigt werden müssen. Außerdem dürfen keine Kollisionen mit dem Werkstück erfolgen.
Ferner wird in der Serie meist ohne dynamische Bestimmung von Materialstärke, Rückfederung und Überbiegung produziert. Außerdem ist bei herkömmlichen Automatisierungslösungen oft eine Fertigung von Testmustern erforderlich. Demnach besteht ein Bedarf an einem übersichtlichen, schnellen und flexiblen vollautomatischen Biegesystem bzw. einem Controller mit einer reduzierten Systemkomplexität, das in der Lage ist, Messgeräte dynamisch zu positionieren. Ferner besteht ein Bedarf an einem dynamisch ablaufenden und materialsparenden Verfahren.
Ein Controller gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 43 12 565 C2 bekannt.
Aufgabenstellung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein übersichtliches, schnelles und flexibles vollautomatisches Biegesystem mit einer reduzierten Systemkomplexität bzw. einen Controller bereitzustellen, das/der in der Lage ist, Messgeräte dynamisch zu positionieren.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein dynamisch ablaufendes und materialsparendes Verfahren bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch einen Controller für eine Biegemaschine, ein vollautomatisches Biegesystem sowie ein dazugehöriges Verfahren gemäß den Ansprüchen 1, 13 bzw. 14. gelöst .
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den anhängigen Ansprüchen gegeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Biegemaschine 1 mit einem Oberwerkzeug Ia und einem Unterwerkzeug Ib des vollautomatischen Biegesystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 2A zeigt Positionen eines lasergestϋtzten Biegewinkel- Messgerätes 2 bei Durchbrϋchen 3a in einem zu biegenden Teil 3 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2B zeigt Positionen eines lasergestϋtzten Biegewinkel- Messgerätes 2 bei Abschattungen 3b durch bereits gebogene Laschen eines zu biegenden Teiles 3 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2C zeigt eine schematische Seitenansicht der Fig. 2B.
Fig. 3A zeigt in Bezug auf eine Biegeebene der Biegemaschine 1 aus Fig. 1 Positionen von zwei gegenüberliegenden lasergestϋtzten Biegewinkel-Messgeräten 2 des vollautomatischen Biegesystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3B zeigt das Oberwerkzeug Ia der Biegemaschine aus der Fig. 1, in das ein lasergestütztes Biegewinkel-Messgerät 2 des vollautomatischen Biegesystems gemäß der vorliegenden Erfindung integriert ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Fig. 1 zeigt eine Biegemaschine 1, wie beispielsweise eine Biegepresse oder Schwenkbiegemaschine, mit einem Oberwerkzeug Ia und einem Unterwerkzeug Ib des vollautomatischen Biegesystems gemäß der vorliegenden Erfindung. In einer bevorzugten Ausführungsform schließt das vollautomatische Biegesystem als Systemkomponenten einen Controller, eine Biegemaschine 1, ein lasergestütztes Biegewinkel-Messgerät 2, ein Kraftmessgerät (nicht gezeigt) und jeweils eine programmierbare Steuerung zum Steuern der Biegemaschine 1, des lasergestützten Biegewinkel- Messgerätes 2 und des Kraftmessgerätes abhängig von den Controller-Befehlen ein.
Das lasergestützte Biegewinkel-Messgerät 2 verfügt in Bezug auf die Biegemaschine 1 über einen oder mehrere Freiheitsgrade und kann sich, falls erforderlich, in allen drei Raumrichtungen in Bezug auf die Biegemaschine 1 bewegen. Die Bewegung kann auf Laufschienen erfolgen und kann durch einen oder mehrere Motoren ausgeführt werden, die über die programmierbare Steuerung abhängig von den Controller-Befehlen angesteuert werden können.
In einer Ausführungsform verlaufen die Laufschienen 4 entlang der Biegemaschine 1 und können in Bezug auf diese gesenkt oder gehoben werden. Darüber hinaus kann optional das Biegewinkel- Messgerät 2 an senkrecht zu den Laufschienen 4 verlaufenden Führungen verschoben werden und/oder in Bezug auf die eigene Achse gekippt werden. Im letzteren Fall können die Laufschienen 4 auch stationär sein.
Das Kraftmessgerät ist für die Messung der Rückfederung vorgesehen, da die Rückfederung den Biegewinkel des zu biegenden Teiles 3 stark beeinflusst.
Der Controller schließt jeweilige Schnittstellen ein, um mit der Biegemaschine 1, mit dem lasergestützten Biegewinkel-Messgerät 2 und mit dem Kraftmessgerät kommunizieren zu können. Erfindungsgemäß kann der Controller für das vollautomatische Biegesystem ein Gerät sein, wie z. B. eine Bedienerkonsole, ein Personalcomputer oder ein Laptop, das mit den anderen Systemkomponenten über jeweilige, vorzugsweise einheitliche Schnittstellen verbunden ist.
Die Schnittstelle kann eine bekannte Schnittstelle des Standes der Technik sein, wie z. B. eine serielle Verbindung, USB, Netzwerk, Profibus, Profinet, CAN-Bus oder OPC. Vorzugsweise erfolgt die Verbindung über eine OPC-Schnittstelle. Die einzige Voraussetzung für die Systemkomponenten des vollautomatischen Biegesystems ist die industrielle Tauglichkeit, wie z. B. Verkabelung, Störsicherheit, eine Möglichkeit zum Anschluss und eine Schnittstelle mit Treiber für beispielsweise WindowsXP® für die verwendete Hardware. _
Der Controller kann anhand von Konstruktionsdaten und/oder Werkstoffdaten für zu biegende Teile 3 die Parameter zum Steuern der Biegemaschine 1, die Soll-Werte für die Winkel der zu biegenden Teile 3 und die Positionsdaten des lasergestϋtzten Biegewinkel-Messgerätes 2 berechnen. Der Controller kann danach die Parameter, die Soll-Werte und die Positionsdaten an die jeweiligen Schnittstellen ausgeben. Die Parameter zum Steuern der Biegemaschine 1 können mittels einer geeigneten Software, wie beispielsweise das Bending Office® der Anmelderin, ausgehend von den Konstruktionsdaten und/oder Werkstoffdaten für zu biegende Teile 3 berechnet werden. Diese Parameter schließen Angaben ein, wie z. B. Modell, Presskraft, Abkantlänge, Ständerausladung, Hinteranschlagtiefe, Achsendaten, Hub, Zustellhub, maximaler Rückhub, Geschwindigkeit, maximale Arbeitsgeschwindigkeit, Motorleistung, Länge, Breite, Tiefe, Höhe und Gewicht. Die Positionsdaten können ebenfalls in Abhängigkeit von den Konstruktionsdaten und/oder Werkstoffdaten für zu biegende Teile 3 bestimmt werden.
Der Controller kann ferner anhand von Ist-Werten, die von dem lasergestϋtzten Biegewinkel-Messgerät 2 und von dem Kraftmessgerät geliefert werden, die Parameter zum Steuern der Biegemaschine 1 korrigieren. Die Korrektur der Parameter wird solange durchgeführt, bis die Übereinstimmung zwischen den Soll- Werten und den Ist-Werten erreicht ist. Diese Korrektur ist erforderlich, da beim Biegeprozess durch die unterschiedlichen Parameter der Werkstoffbeschaffenheit, wie z. B. Schwankungen der Materialstärke und Spannungen, zwischen Soll-Werten und Ist- Werten unerwünschte Abweichungen zustande kommen.
Aufgrund von jeweiligen, vorzugsweise einheitlichen Schnittstellen sind Übergänge zwischen verschiedenen Steuerungen für Biegemaschine 1, lasergestütztes Biegewinkel-Messgerät 2, Kraftmessgerät und Bedienung und zwischen unterschiedlichen Betriebssystemen nicht notwendig. Über die reduzierte Systemkomplexität wird ein kompaktes, übersichtliches, schnelles und flexibles Biegesystem mit nur einem einzigen Controller und einer geringen Anzahl von gleichartigen Schnittstellen bereitgestellt. Beispielsweise kann die Plattform Siemens Simotion® in den Controller integriert sein. Ferner kann beispielsweise die Software Bending Office® bzw. Biege-Office der Anmelderin in dem Controller verwendet werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden in dem Controller die Software Bending Office® und die Plattform Siemens Simotion® zusammen verwendet.
Das vollautomatische Biegesystem kann unabhängig von der Art des Antriebs der Biegemaschine 1 verwendet werden. Neben einem beispielsweise hydraulischen Antrieb für die Biegemaschine 1 kann auch ein elektrischer und/oder mechanischer Antrieb für die Biegemaschine 1 eingesetzt werden. Ferner kann ein pneumatischer Antrieb oder eine Kombination aus pneumatischem und hydraulischem Antrieb für die Biegemaschine 1 eingesetzt werden. Die Art des Antriebs wird hauptsächlich durch die auftretenden Kräfte bestimmt, die von Parametern, wie z. B. der Dicke des zu biegenden Teiles 3, der Biegelänge und dem Material selbst, abhängig sind.
Die Fig. 2A und 2B, 2C zeigen Positionen eines lasergestύtzten Biegewinkel-Messgerätes 2 bei Durchbrύchen 3a in einem zu biegenden Teil 3 bzw. bei Abschattungen 3b durch bereits gebogene Laschen eines zu biegenden Teiles 3 gemäß der vorliegenden Erfindung. In einer bevorzugten Ausfύhrungsform kann der Controller des vollautomatischen Biegesystems ferner aus den Konstruktionsdaten und/oder Werkstoffdaten Durchbrύche 3a in dem zu biegenden Teil 3 und/oder Abschattungen 3b durch bereits gebogene Laschen des zu biegenden Teiles 3 und/oder Kollisionen des lasergestύtzten Biegewinkel-Messgerätes 2 mit dem zu biegenden Teil 3 (nicht gezeigt) bestimmen.
In Abhängigkeit von dieser Bestimmung kann der Controller die erforderlichen Positionsdaten des lasergestύtzten Biegewinkel- Messgerätes 2 berechnen. Diese Bestimmung ist notwendig, da bei Durchbrύchen 3a und/oder Abschattungen 3b das lasergestύtzte Biegewinkel-Messgerät 2 verfälschte Daten an den Controller liefern würde. Außerdem können Kollisionen zwischen dem lasergestützten Biegewinkel-Messgerät 2 und dem zu biegenden Teil 3 vermieden werden. Dadurch können die Leistungsfähigkeit des Biegeprozesses wesentlich gesteigert und mögliche Totzeiten vermieden werden.
Die Berechnung der Kollisionsdaten setzt voraus, dass der Controller zu jedem Zeitpunkt im Laufe des Biegeverfahrens die sich verändernden Positionen des zu biegenden Teiles "kennt". Somit kann der Controller nach einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung, wie in Anspruch 19 definiert, einen Sicherheitsbereich bestimmen, in den der Bediener während des aktiven Biegevorgangs nicht eingreifen darf. Dies gilt besonders für Werkzeugmaschinen, die über keinen Personenschutz in Form eines Gehäuses, Schutzgitters oder Schutzzaunes verfügen, in besonderem Maße an Maschinen, an denen der Bediener sich im Arbeitsraum bzw. Bewegungsraum des Werkzeugs oder des Werkstückes befindet, beispielsweise an Biegemaschinen.
Die Visualisierung des Sicherheitsbereichs kann durch einen (nicht gezeigt) zweigeteilten Bildschirm an dem Controller, der zum einen den aktuellen Zustand der Maschine anzeigt und zum anderen den kommenden Zustand ebenso visualisiert, erfolgen. Es ist auch möglich, die Anzeige am Bildschirm sequentiell zu gestalten, da der Controller den aktuellen Zustand und die zeitliche Abfolge kennt.
Dadurch kann der Bediener nun erkennen, welchen Biegevorgang bzw. Biegeschritt die Werkzeugmaschine nun ausführen wird, und er kann sich somit auf die kommende Aktion der Maschine einstellen und so möglichen Gefahren begegnen. Auch kann der Bediener über ein mögliches Gefahrenpotential informiert und gewarnt werden (z. B. großer Bogen, der vom zu biegenden Teil durchfahren wird - Verletzungsgefahr.) Die Anzeige am Bildschirm kann in Form einer realen Darstellung, durch Piktogramme oder durch andere optische und akustische Signale erfolgen. Ebenso kann eine farbliche oder textliche Warnung erfolgen.
Der Aspekt der Erfindung, der den Sicherheitsbereich betrifft, kann unabhängig oder in Verbindung mit der Positionierung des Biegewinkel-Messgeräts gemäß den Ansprüchen 1-18 realisiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausfύhrungsform kann der Controller des vollautomatischen Biegesystems ferner die Positionsdaten eines lasergestύtzten Biegewinkel-Messgerätes 2 in Abhängigkeit von der Höhe und/oder der Breite des Unterwerkzeugs Ib der Biegemaschine und/oder der Höhe und/oder der Breite des Oberwerkzeugs Ia der Biegemaschine und/oder eines Anschlagstύcks Ic der Biegemaschine berechnen. Dadurch können Abschattungen 3b des zu messenden Teiles durch Oberwerkzeug Ia und/oder Unterwerkzeug Ib sowie Kollisionen zwischen dem lasergestützten Biegewinkel-Messgerät 2 und dem Oberwerkzeug Ia und/oder Unterwerkzeug Ib vermieden werden. Dadurch können ebenfalls die Leistungsfähigkeit des Biegeprozesses wesentlich gesteigert und mögliche Totzeiten vermieden werden.
In einer weiteren Ausführungsform schließt ein lasergestütztes Biegewinkel-Messgerät 2 des vollautomatischen Biegesystems einen Halbleiterlaser mit Linienoptik und eine Kamera ein, die z.B. als CMOS-Kamera , CCD-Kamera oder dergleichen. Das gestattet die exakte Messung eines Biegewinkels an gebogenen Teilen. Dabei erfolgt die Messung des Biegewinkels über Messung der Projektion des Linienlasers auf einen Schenkel des gebogenen Teiles, wobei die Linienlage mit der Kamera gemessen wird, die schräg auf die Oberfläche des Teiles sieht. Der Biegewinkel kann aus dem eingeschlossenen Winkel zwischen Linienlaser und Achse der Kamera berechnet werden. Das lasergestützte Biegewinkel- Messgerät 2 liefert die Daten zur weiteren Verarbeitung an den Controller des vollautomatischen Biegesystems. _ _
In einer weiteren Ausfύhrungsform kann ein Kraftmessgerät des vollautomatischen Biegesystems die Kräfte über einen hochauflösenden Kraftsensor, einen digitalen Messverstärker und damit verbundene Dehnmessstreifen bestimmen. Biegewinkel werden von der Rückfederung des zu biegenden Teiles 3 stark beeinflusst. Die Messung der Rückfederung kann mit sog. Dehnmessstreifen durchgeführt werden. Diese Dehnmessstreifen können an dem Gestell, dem Werkzeug oder an der Wer kzeughalterung aufgeklebt sein und sind mit dem digitalen Messverstärker verbunden. Das Kraftmessgerät liefert die Daten zur weiteren Verarbeitung an den Controller des vollautomatischen Biegesystems.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Biegemaschine 1 mit einem hydraulischen Antrieb ausgestattet. Das Kraftmessgerät des vollautomatischen Biegesystems kann die Kräfte über die auftretenden Drücke bestimmen. Alternativ dazu kann die Biegemaschine 1 mit einem pneumatischen Antrieb ausgestattet sein. Eine Kombination aus einem hydraulischen und pneumatischen Antrieb ist ebenfalls möglich.
In einer noch weiteren Ausführungsform ist die Biegemaschine 1 mit einem elektrischen Antrieb ausgestattet. Das Kraftmessgerät des vollautomatischen Biegesystems kann die Kräfte über die Leistungsaufnahme (Spannung und Strom) bestimmen. Manche Leistungsendstufen für Servomotoren können, wie dem Fachmann bekannt, die erforderlichen Daten ohne weiteres liefern, wobei auf Messwandler oder dergleichen verzichtet werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein lasergestütztes Biegewinkel-Messgerät 2 des vollautomatischen Biegesystems als ein Triangulationssensor ausgebildet.
Die Fig. 3A zeigt in Bezug auf eine Biegeebene der Biegemaschine 1 aus Fig. 1 Positionen von gegenüberliegenden lasergestützten Biegewinkel-Messgeräten 2 des vollautomatischen Biegesystems _ _
gemäß der vorliegenden Erfindung. In einer bevorzugten Ausfύhrungsform schließt das Biegesystem ein Paar aus zwei lasergestützten Biegewinkel-Messgeräten 2 ein. Die gegenüberliegend (auf der Vorderseite und der Rückseite der Biegemaschine 1) angeordneten lasergestützten Biegewinkel- Messgeräte 2 können bezüglich einer Biegeebene der Biegemaschine 1 unterhalb und/oder oberhalb angeordnet sein. Die gegenüberliegend angeordneten lasergestützten Biegewinkel- Messgeräte 2 können bei komplexen Fertigungen exakte Ergebnisse liefern. Dadurch können ebenfalls die Leistungsfähigkeit des Biegeprozesses wesentlich gesteigert und mögliche Totzeiten vermieden werden.
In einer weiteren Ausführungsform schließt das Biegesystem zwei Paare aus zwei lasergestützten Biegewinkel-Messgeräten 2 ein. Dadurch können gegebenenfalls eine Schiefstellung des Oberwerkzeugs Ia und/oder eine Änderung der Dicke des zu biegenden Teiles 3 über die gesamte Biegelänge kompensiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform schließt das Biegesystem zusätzlich ein zentral angebrachtes Paar aus zwei lasergestützten Biegewinkel-Messgeräten 2 ein. Dadurch kann die sog. Bombierung, d. h. ein Wölben des Werkzeugs, um bei Belastung gerade zu werden, gesteuert werden.
Die Fig. 3B zeigt das Oberwerkzeug Ia der Biegemaschine aus der Fig. 1, in das ein lasergestütztes Biegewinkel-Messgerät 2 des vollautomatischen Biegesystems gemäß der vorliegenden Erfindung integriert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform schließt das Biegesystem ein lasergestütztes Biegewinkel-Messgerät 2 ein, das in das Oberwerkzeug Ia der Biegemaschine integriert ist. Die Integrierung kann durchgeführt werden, indem beispielsweise ein Teil des Oberwerkzeugs Ia entfernt und an die Stelle das lasergestützte Biegewinkel-Messgerät 2 eingebaut wird. Die Möglichkeit der Integrierung ist davon abhängig, ob das Oberwerkzeug Ia der Schwächung durch die Entfernung eines Teiles _ _
des Materials standhalten kann oder nicht. Zur Überprüfung können dazu beispielsweise Berechnungen für Finite Elemente durchgeführt werden.
In einer weiteren Ausführungsform schließt das Biegesystem zwei lasergestützte Biegewinkel-Messgeräte 2 ein, die in das Oberwerkzeug Ia der Biegemaschine integriert sind. Diese Ausgestaltung kann bei komplexen Fertigungen gewählt werden, falls die statische Sicherheit für das Oberwerkzeug Ia nach Integrierung noch gegeben ist. Die statische Sicherheit vorausgesetzt, können auch mehr als zwei, z. B. drei oder vier, lasergestützte Biegewinkel-Messgeräte 2 in das Oberwerkzeug Ia integriert werden.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung auch eine Kombination aus gegenüberliegend (auf der Vorderseite und der Rückseite der Biegemaschine 1) angeordneten Paaren aus zwei lasergestützten Biegewinkel-Messgeräten 2 und in das Oberwerkzeug Ia integrierten lasergestützten Biegewinkel- Messgeräten 2 vorgesehen. Durch diese Ausgestaltung kann auf die Positionierung der lasergestützten Biegewinkel-Messgeräte 2 durch Verschieben entlang der Biegemaschine 1 verzichtet werden. Im Verlauf des Biegeprozesses kann auf die erforderlichen Messgeräte umgeschaltet werden. Allerdings ist hierbei zu berücksichtigen, dass das Messgerät sich zu einem gegebenen Zeitpunkt nicht an der zweckmäßigen Position befinden könnte. Daher ist diese Ausgestaltung nur bei einem sehr begrenzten Spektrum der zu biegenden Teile 3 sinnvoll.
Durch die vorstehenden Ausführungsformen können ebenfalls die Leistungsfähigkeit des Biegeprozesses wesentlich gesteigert und mögliche Totzeiten vermieden werden.
Ferner wird ein Verfahren zum Biegen eines Teiles unter Verwendung eines vollautomatischen Biegesystems gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. Das Verfahren schließt zwei Abschnitte ein. In einem ersten Abschnitt A wird zunächst in dem Schritt Al das zu biegende Teil 3 in die Biegemaschine 1 eingelegt. Verfügt die Biegemaschine 1 über ein Anschlagstύck Ic, kann das Teil beim Einlegen bis zum Anschlagstύck Ic vorgeschoben werden. Das Einlegen kann von Hand oder von Einlegerobotern durchgeführt werden. In dem Schritt A2 wird das Teil auf einen geschätzten Vorbiegewinkel durch die Biegemaschine 1 angebogen. Danach werden in dem Schritt A3 der tatsächliche Biegewinkel und die zugehörige Kraft von einem lasergestützten Biegewinkel-Messgerät 2 bzw. einem Kraftmessgerät des vollautomatischen Biegesystems gemessen. Das lasergestützte Biegewinkel-Messgerät 2 und das Kraftmessgerät liefern die gemessenen Daten als Ist-Werte an den Controller des vollautomatischen Biegesystems. Der Controller bildet aus dem tatsächlichen Biegewinkel und der zugehörigen Kraft ein erstes Wertepaar, das zur Korrektur der Materialstärke und zum Biegen des Teiles auf einen vorgesehenen Biegewinkel verwendet, werden kann. In dem Schritt A4 erfolgt das endwinkelnahe Biegen des Teiles durch die Biegemaschine 1. Danach wird in dem Schritt A5 das Teil auf eine definierte Restkraft entlastet. Nach der Entlastung des Teiles werden in dem Schritt Aβ der aktuelle Biegewinkel und die dabei wirkende Kraft von einem lasergestützten Biegewinkel-Messgerät 2 bzw. einem Kraftmessgerät des vollautomatischen Biegesystems gemessen. Das lasergestützte Biegewinkel-Messgerät 2 und das Kraftmessgerät liefern die gemessenen aktuellen Daten als Ist-Werte an den Controller des vollautomatischen Biegesystems. Der Controller bildet aus dem aktuellen Biegewinkel und der dabei wirkenden Kraft ein zweites Wertepaar. Darauf errechnet der Controller in dem Schritt A7 aus dem ersten und zweiten Wertepaar die Rückfederung des Teiles. In dem Schritt A8 wird die Überbiegung des Teiles bestimmt. Danach wird in dem Schritt A9 ein individuelles Überbiegen durchgeführt. Der erste Abschnitt A endet in dem Schritt AlO mit einem schnellen Rückzug des Oberwerkzeugs Ia.
In einem an den ersten Abschnitt A anschließenden zweiten Abschnitt B wird zunächst in dem Schritt Bl das Teil in die Biegemaschine 1 eingelegt. Das Einlegen des zu biegenden Teiles 3 ist mit dem Schritt Al aus dem ersten Abschnitt A identisch. Danach wird in dem Schritt B2 das Teil in den Endwinkel gebogen.
Im Anschluss können Teile nun unter Durchführung von lediglich Abschnitt B unabhängig von Materialeigenschaften oder Dickentoleranzen in nur einem einzigen Biegeschritt (Schritt B2) mit einer einzigartigen Präzision gebogen werden.
In einer weiteren Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung kann der Controller einem lasergestützten Biegewinkel- Messgerät 2 die Parameter über Konstruktionsdaten und Werkstoffdaten liefern. Durch diesen Vorgang kann die zweckmäßige Position der Messung im Hinblick auf Durchbrüche 3a im zu biegenden Teil 3, Abschattung 3b durch bereits gebogene Laschen und Kollision mit dem Werkstück wesentlich effektiver als bisher ermittelt werden. Die Kommunikation mit dem lasergestützten Biegewinkel-Messgerät 2 kann dabei über eine bekannte Schnittstelle des Standes der Technik, wie z. B. eine serielle Verbindung, USB, Netzwerk, Profibus, Profinet, CAN-Bus oder OPC, erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Kommunikation über eine OPC-Schnittstelle.
Ferner kann in einer weiteren Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ein lasergestütztes Biegewinkel-Messgerät 2 automatisch in eine zweckmäßige Messposition gefahren werden. Dies geschieht durch die programmierbare Steuerung zum Steuern des Biegewinkel-Messgerätes 2 abhängig von den Controller- Befehlen. Das automatische Anfahren der Messposition (z. B. Höhe und/oder Breite des Oberwerkzeugs Ia und/oder Unterwerkzeugs Ib und vertikale und/oder horizontale Position hinsichtlich der Biegemaschine 1) ermöglicht die dynamische Positionierung eines lasergestützten Biegewinkel-Messgeräts 2 ohne größeren Zeitverlust .
In einer noch weiteren Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung können zwei lasergestützte Biegewinkel- Messgeräte 2 synchron oder unabhängig voneinander ausgerichtet werden.
In einer noch weiteren Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung kann ein lasergestϋtztes Biegewinkel- Messgerät 2 den Biegewinkel und/oder die erforderliche Zielposition des Oberwerkzeugs Ia an den Controller des vollautomatischen Biegesystems liefern.
In einer noch weiteren Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung kann die reale Dicke des Teiles aus der Messung der auftretenden Kräfte ermittelt werden. Dies führt zu einer Verbesserung der Geschwindigkeit des Verfahrens und kann weitere Berechnungen mit dem tatsächlichen Winkel liefern.
Ferner kann in einer Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung die Anzeige von einem lasergestützten Biegewinkel- Messgerät 2 kontextsensitiv auf einem Bildschirm des vollautomatischen Biegesystems visualisiert werden.
Der Controller für eine Biegemaschine, das vollautomatische Biegesystem sowie das entsprechende Verfahren gestatten somit bei der Produktion in Serie die dynamische Bestimmung von Stärke, Rückfederung und Überbiegung eines zu biegenden Teiles 3. Eine Anfertigung von Testmustern ist nicht erforderlich, wodurch ein materialsparendes Verfahren bereitgestellt werden kann. Dabei kann jeder Maschinentakt die Messung der Biegewinkel sowie der Nachfederung des zu biegenden Teiles 3 einschließen, d. h. die ständige Überwachung jeder Phase des Biegevorgangs durch lasergestützte Biegewinkel-Messgeräte und Kraftmessgeräte. Ferner kann die Überbiegung individuell für jeden Abkantvorgang berechnet werden. Dadurch können die Biegeeigenschaften des verwendeten Materials, kleinste Abweichungen der Materialstärke durch Ballung oder andere Walzungenauigkeiten sowie die auch von der Walzrichtung abhängige Rückfederung bei jedem Biegevorgang kompensiert werden. Die effektive Kommunikation und die dynamische Bewegungsführung ermöglichen Anbiegen, endwinkelnahes Biegen, Messung der Rückfederung und Fertigstellung mit kontrolliertem Überbiegen in der gleichen Zykluszeit, die bei herkömmlichen Biegesystemen mit starren Parametern benötigt wird. Eine Entscheidung des Benutzers zwischen Präzision und Durchsatz ist nicht mehr notwendig, wobei Qualitätsanforderungen wesentlich einfacher erfüllt werden können.
Durch den rationellen und leistungsfähigen Controller für eine Biegemaschine, das vollautomatische Biegesystem sowie das entsprechende Verfahren der vorliegenden Erfindung können komplexe Bewegungsaufgaben einfach gelöst werden. Biegemaschinen mit mehr als zwei bewegungsgeführten hydraulischen Achsen, hochgenau arbeitende Tandempressen, Triplex-Lösungen mit drei auch unabhängig nutzbaren Pressen sind Beispiele, die sich mit dem Controller des erfindungsgemäßen Biegesystems wesentlich einfacher lösen lassen als mit herkömmlichen Lösungen.
Aufgrund von jeweiligen, vorzugsweise einheitlichen Schnittstellen, wie z. B. OPC, entfallen Übergänge zwischen verschiedenen Steuerungen und unterschiedlichen Betriebssystemen völlig. Diese reduzierte Systemkomplexität stellt eine optimale Produktivität mit einem hohen Wirkungsgrad und einem minimalen Kostenaufwand pro Biegevorgang für Biegemaschinen bereit, um zu biegende Teile aus Materialien, wie z. B. Blech oder ähnliches, zu fertigen.
Bezugszeichenliste
1 Biegemaschine Ia Oberwerkzeug Ib Unterwerkzeug Ic Anschlagstück
2 lasergestütztes Biegewinkel-Messgerät
3 zu biegendes Teil a Durchbruchb Abschattung Laufschienen

Claims

Patentansprüche
1. Controller für eine Biegemaschine (1) mit einem Oberwerkzeug (Ia) und einem Unterwerkzeug (Ib), wobei der Controller jeweilige Schnittstellen umfasst, um mit der Biegemaschine (1), mit einem oder mehreren lasergestützten Biegewinkel-Messgeräten (2) und mit einem oder mehreren Kraftmessgeräten zu kommunizieren, und wobei der Controller ausgebildet ist, um anhand von Konstruktionsdaten und/oder Werkstoffdaten für zu biegende Teile (3) Parameter zum Steuern der Biegemaschine (1) und Soll-Werte für die Winkel der zu biegenden Teile (3) zu berechnen und diese an die jeweiligen Schnittstellen auszugeben, und um anhand von Ist-Werten von einem oder mehreren lasergestützten Biegewinkel-Messgeräten (2) und von einem oder mehreren Kraftmessgeräten die Parameter zum Steuern der Biegemaschine (1) zu korrigieren, bis eine Übereinstimmung zwischen den Soll-Werten und den Ist-Werten vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller weiterhin ausgebildet ist, um anhand der Konstruktionsdaten und/oder Werkstoffdaten für zu biegende Teile (3) Positionsdaten für ein oder mehrere lasergestützte Biegewinkel-Messgeräte (2) zu berechnen und diese an die jeweilige Schnittstelle auszugeben, wobei die Positionsdaten in Abhängigkeit von den Konstruktionsdaten und/oder Werkstoffdaten für zu biegende Teile (3) bestimmt werden.
2. Controller gemäß Anspruch 1, wobei der Controller ausgebildet ist, um aus den Konstruktionsdaten und/oder
Wer kstoffdaten weiterhin Durchbrüche (3a) in dem zu biegenden Teil (3) und/oder Abschattungen (3b) durch bereits gebogene Laschen des zu biegenden Teiles (3) und/oder Kollisionen des mindestens einen lasergestützten Biegewinkel-Messgerätes (2) mit dem zu biegenden Teil (3) zu bestimmen, um davon abhängig die Positionsdaten des mindestens einen lasergestϋtzten Biegewinkel- Messgerätes (2) zu berechnen.
3. Controller gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Controller weiterhin ausgebildet ist, um die Positionsdaten des mindestens einen lasergestützten Biegewinkel-Messgerätes (2) in Abhängigkeit von der Höhe und/oder der Breite des Unterwerkzeugs
(Ib) der Biegemaschine und/oder der Höhe und/oder der Breite des Oberwerkzeugs (Ia) der Biegemaschine und/oder eines Anschlagstücks (Ic) der Biegemaschine zu berechnen.
4. Controller gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine lasergestützte Biegewinkel- Messgerät (2) mindestens einen Halbleiterlaser mit Linienoptik und mindestens eine CMOS-Kamera, eine CCD-Kamera oder dergleichen umfasst.
5. Controller gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Kraftmessgerät ausgebildet ist, um Kräfte über mindestens einen hochauflösenden Kraftsensor, mindestens einen digitalen Messverstärker und damit verbundene Dehnmessstreifen zu bestimmen.
6. Controller gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei die Biegemaschine (1) eine hydraulisch und/oder pneumatisch angetriebene Biegemaschine (1) ist, und wobei das mindestens eine Kraftmessgerät ausgebildet ist, um Kräfte über auftretende Drücke zu bestimmen.
7. Controller gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei die Biegemaschine (1) eine elektrisch angetriebene Biegemaschine (1) ist, und wobei das mindestens eine Kraftmessgerät ausgebildet ist, um Kräfte über Leistungsaufnahme (Spannung und Strom) zu bestimmen.
8. Controller gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine lasergestützte Biegewinkel- Messgerät (2) als Triangulationssensor ausgebildet ist.
9. Controller gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, wobei das vollautomatische Biegesystem mindestens ein Paar aus zwei lasergestützten Biegewinkel-Messgeräten (2) umfasst, die gegenüberliegend unterhalb und/oder oberhalb einer Biegeebene der Biegemaschine (1) angeordnet sind.
10. Controller gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, wobei das vollautomatische Biegesystem mindestens ein lasergestütztes Biegewinkel-Messgerät (2) umfasst, das in das Oberwerkzeug (Ia) der Biegemaschine integriert ist.
11. Controller gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, wobei der Controller weiterhin ausgebildet ist, um anhand von Konstruktionsdaten und/oder Werkstoffdaten für zu biegende Teile (3) die sich im Laufe des Biegeverfahrens verändernden Positionen des zu biegenden Teiles (3) zu berechnen und einen Sicherheitsbereich zu bestimmen, in den der Bediener während des aktiven Biegevorgangs nicht eingreifen darf.
12. Controller gemäß Anspruch 11, der weiterhin einen Bildschirm umfasst, um den Sicherheitsbereich zu visualisieren.
13. Vollautomatisches Biegesystem, das folgende Systemkomponenten umfasst: einen Controller gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche; eine Biegemaschine (1); mindestens ein lasergestütztes Biegewinkel-Messgerät (2) mit einem oder mehreren Freiheitsgraden in Bezug auf die Biegemaschine (1); mindestens ein Kraftmessgerät; eine programmierbare Steuerung zum Steuern der Biegemaschine (1) abhängig von den Controller-Befehlen; eine programmierbare Steuerung zum Steuern des mindestens einen lasergestϋtzten Biegewinkel-Messgerätes (2) abhängig von den Controller-Befehlen; und eine programmierbare Steuerung zum Steuern des mindestens einen Kraftmessgerätes abhängig von den Controller-Befehlen.
14. Verfahren zum Biegen eines Teiles unter Verwendung eines vollautomatischen Biegesystems gemäß Anspruch 13, das die folgenden Abschnitte umfasst:
Abschnitt A, der die folgenden Schritte umfasst:
Al. Einlegen des zu biegenden Teiles (3),
A2. Anbiegen auf einen geschätzten Vorbiegewinkel,
A3. Messen des tatsächlichen Winkels und der zugehörigen Kraft (erstes Wertepaar),
A4. Endwinkelnahes Biegen,
A5. Entlasten des zu biegenden Teiles (3) auf eine definierte Restkraft,
Aβ. Messen des aktuellen Winkels und der zugehörigen Kraft (zweites Wertepaar),
A7. Errechnen der Rückfederung des Teiles aus dem ersten und zweiten Wertepaar,
A8. Bestimmen der Überbiegung,
A9. Individuelles Überbiegen, und
AlO. Schneller Rückzug; und
Abschnitt B, der die folgenden Schritte umfasst:
Bl. Einlegen des zu biegenden Teiles (3), und
B2. Biegen des Teiles in den Endwinkel.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei der Controller ausgebildet ist, um dem mindestens einen lasergestützten Biegewinkel-Messgerät (2) die Parameter über Konstruktionsdaten und/oder Werkstoffdaten zu liefern.
16. Verfahren gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei das mindestens eine lasergestützte Biegewinkel-Messgerät (2) automatisch in die Messposition gefahren wird.
17. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 18, wobei mindestens zwei lasergestύtzte Biegewinkel- Messgeräte (2) synchron oder unabhängig voneinander ausgerichtet werden.
18. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 17, wobei mindestens ein lasergestύtztes Biegewinkel- Messgerät (2) ausgebildet ist, um den Biegewinkel und/oder die erforderliche Zielposition des Oberwerkzeugs (Ia) an den Controller zu liefern.
19. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Ermittlung der realen Dicke des zu biegenden Teiles (3) aus der Messung der auftretenden Kräfte erfolgt.
20. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 19, wobei die Anzeige von mindestens einem lasergestützten Biegewinkel-Messgerät (2) kontextsensitiv auf einem Bildschirm des vollautomatischen Biegesystems visualisiert wird.
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