WO2018202612A1 - Verfahren zur herstellung eines biegeteils und biegemaschine zur durchführung des verfahrens - Google Patents

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WO2018202612A1
WO2018202612A1 PCT/EP2018/061013 EP2018061013W WO2018202612A1 WO 2018202612 A1 WO2018202612 A1 WO 2018202612A1 EP 2018061013 W EP2018061013 W EP 2018061013W WO 2018202612 A1 WO2018202612 A1 WO 2018202612A1
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bending
camera
bent
workpiece
section
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PCT/EP2018/061013
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French (fr)
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Uwe-Peter Weigmann
Volker Kalkau
Original Assignee
Wafios Aktiengesellschaft
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    • B21D7/02—Bending rods, profiles, or tubes over a stationary forming member; by use of a swinging forming member or abutment
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    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F1/00—Bending wire other than coiling; Straightening wire
    • B21F1/006—Bending wire other than coiling; Straightening wire in 3D with means to rotate the tools about the wire axis

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a bent part according to the preamble of claim 1 and to a bending machine for carrying out the method according to the preamble of claim 9.
  • Preferred field of application is the bending of wire or tubes.
  • the movements of machine axes of a bending machine are controlled by means of a control device in order to be connected to the workpiece, for example a wire, a pipe, a pipe or a rod of round, flat or profiled material to produce one or more permanent bends by plastic forming.
  • the workpiece is reshaped by means of a bending machine having a bending head having a rotatable bending tool for engaging a first portion of the workpiece to be bent, its orientation opposite a second portion not to be bent by the bending operation to be permanently changed by plastic deformation.
  • the orientation of the second section should remain essentially unchanged during the bending process.
  • the rotatable bending tool is rotatable about a bending axis by means of a bending drive controlled by a control device.
  • the bending axis is the axis of rotation of the rotary bending tool of the bending head.
  • the bending plane runs perpendicular to the bending axis. The bending operation produces a flat bend on the workpiece parallel to the bending plane.
  • the rotatable bending tool may, for example, comprise a bending pin, which is applied for bending at a position at a distance from the bending axis on one side of the portion to be bent. Bending pins are used, for example, for wire bending.
  • the rotatable bending tool can also have a clamping device for clamping the end section. Such clamping devices are often used when bending pipes by means of rotary draw bending.
  • a workpiece section to be provided with a bend is first brought into a starting position in the engagement region of the bending head. If prefabricated, already cut to length individual workpieces are to be bent, they can be inserted into the bending machine for this purpose. This procedure can be provided, for example, with pipes of larger diameter. It is also possible to move from a longer workpiece supply a workpiece portion of suitable length by a Zubuchroperation parallel to a feed direction to the starting position. This procedure is common in wire bending and can also be provided when bending thinner pipes.
  • the workpiece portion to be bent has a first portion to be bent and a second portion which is not to be bent, and between these portions is the portion in which the bend is to be produced.
  • the workpiece portion is usually largely straight prior to the bending operation, so that the first and second portions are nominally straight and aligned with each other.
  • the rotatable bending tool is brought into contact with the first portion to be bent.
  • This may vary depending on the construction of the machine, e.g. by applying a bending pin on one side to the first section to be bent, or by clamping the first section to be bent by means of a tensioning device, e.g. the first section to be bent is fixed between a clamping jaw of the clamping device and a bending mold.
  • the outer contour of the bending mold can stabilize the inner contour of the bend and specify their radius exactly. A bending operation without bending form is also possible.
  • the relative orientation of the first portion to be bent over the second portion not to be bent is usually described by the "bending angle.”
  • the bending angle is defined as the angle between the extended center axes of the second portion and the first portion In the idealized case, this corresponds to the angle of rotation which a rotatable bending tool has to cover in order to produce the desired bend in order to produce a bend or bend in a straight workpiece section by deformation and to change the orientation of the first section
  • Bending radius are characterized, wherein the bending radius is the radius of curvature of a circular arc portion of the bend. Bending radius and bending angle are typical geometric parameters for characterizing bends of such molded parts.
  • the bent first portion When bending metallic materials, the bent first portion usually springs back after a bending process due to the elastic-plastic material behavior by a certain angular amount, which is usually referred to as springback angle.
  • the springback is usually compensated by the fact that the workpiece is over-bent during the bending operation beyond the desired bending angle desired for the finished bent part. Attempts are made to control the extent of overbending, which can be described by the overbending angle, so that the desired setpoint bending angle is present after springback.
  • the aim is generally to control the bending process so that deviations between the desired bending angles and actual bending angles actually generated and possible scattering of the bending angles in successively produced bends of similar bends on similar workpieces are as low as possible stay.
  • DE 10 2009 003 950 A1 (corresponding to US Pat. No. 7,584,637) describes a method for bending a metal object and a bending machine suitable therefor, which has a measuring device which serves to measure actual bending coordinates of the bent metal objects. Based on the measurement, a subsequent bending process can be controlled.
  • a measuring device a camera is provided in an embodiment for tube bending, which is arranged above the bending plane at a distance from the bending axis in an area in which the center line of the bent first portion of a pipe is expected after the bending operation.
  • DE 10 2015 208 350 B3 discloses a method in which actual bending angles are determined by means of a camera-based measuring system prior to the productive production of formed parts, which are used in an automatic characteristic determination operation in order to obtain a Determine characteristic that represents a functional relationship between a desired geometry parameter of the molded part (eg, a desired bending angle) and a to be set to achieve the target geometry parameter delivery of the geometry parameter influencing forming tool (eg rotation angle of a rotatable bending tool).
  • the forming machine can then be controlled during productive operation using the determined characteristic curve.
  • the described leg spring machine has a measuring system with a camera which is mounted so that its image field can detect a part of the currently fabricated molded part or the entire molded part immediately after exiting the wire feeder before the molded part is separated from supplied wire.
  • the measurement can be carried out with transmitted light and / or incident light.
  • the invention provides a method having the features of claim 1 and a bending machine having the features of claim 9.
  • Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated herein by reference.
  • a workpiece section to be provided with a bend is first brought into a starting position in the engagement region of the bending head.
  • the workpiece has a first portion to be bent, which is to be bent relative to a second portion not to be bent over in this bending operation or changed with regard to its orientation.
  • the bending tool is brought into contact with the first section at a contact point lying at a distance from the bending axis or in a contact region lying at a distance from the bending axis.
  • a bend is created between the non-bending second portion and the first portion.
  • an angle measurement value is determined, which represents the bending angle generated by the bending operation.
  • a special feature of the method is that a field of view is captured with the camera, which contains the bending head, and that image information is evaluated from the image field for determining the angle measured value.
  • the camera is arranged with respect to the bending head such that the bending head is permanently in the field of view of the camera before, during and after the bending operation.
  • a measurement can be performed directly on the forming process in the bending plane. A measurement is possible in the immediate vicinity of the bend to be generated.
  • the operation of the bending machine can be controlled in dependence on the at least one angle measured value. Based on the angle measurements, e.g. Actual bending angle to be detected to determine by evaluating the values, whether they are within the allowable tolerances. Bending parts that are out of tolerance can be sorted out if necessary. Preferably, alternatively or additionally, tendencies can be determined to control the bending process in subsequently generated bends. If necessary, the control can already intervene proactively if a measured angle measured value or a sequence of angle measured values are still within the tolerances, but indicate significantly that the bending angles are moving in the direction of a tolerance limit. It may also be possible to "bend" again.
  • the camera can always remain in the same position (camera position) regardless of the size of the bending angle to be created. It is not necessary to change the position of the camera if, after a series of bends at a first bend angle, a series of bends having a different second bend angle are to be created. Different bending angles can be measured with the same camera position, a new setting of the camera position is not required.
  • the camera can therefore be permanently installed in a suitably selected camera position.
  • the camera position can be so coaxial with the bending axis, that an optical axis of the optics of the camera system coincides with the bending axis. This makes calibration of the measuring system particularly easy. A calibration may also be omitted. However, such an arrangement is not mandatory.
  • the camera position can also be such that the camera detects the area around the bending head obliquely to the bending axis.
  • a corresponding calibration for example with a calibration template, equally accurate measured values can be achieved.
  • the procedure is such that, after a bending operation, the bent workpiece is relieved of load by a reverse rotation of the bending tool directed counter to the bending direction, before a measurement is carried out on the bent workpiece.
  • the springback has no influence on the measurement result.
  • the relief can be carried out so that the bending tool remains in largely force-free contact with the first section. As a result, any vibrations of the first section during the measurement can be damped or avoided, whereby the measurement accuracy can be improved.
  • a measuring operation is preferably carried out such that the first section is optically scanned on at least one measuring point remote from the bending axis and that the angle measured value is determined using position data of the measuring point in the image field. For example, a light-dark transition between a contour of the first section and the background behind the first section as viewed from the camera can be used as the measuring point.
  • Position data can be used together with the position data of the measuring point for the determination of the angle measured value, optionally together with information about the diameter of the workpiece. For example, after determining the first measuring point or the first measuring point, starting from this point, a tangent can be calculated on the outer radius of the bending mandrel. The point of intersection of this tangent on the bending mandrel determines a second measuring point, so that a first auxiliary line for angle determination running parallel to the first section is defined by the two measuring points.
  • first section it is also possible to optically touch the first section at at least two measuring points lying at different distances from the bending axis and to determine the orientation of the first section and therefrom the angle measured values using the position data determined thereby.
  • straight line determines through the points a first auxiliary line for the angle measurement.
  • a balance line can be calculated through all points, which then defines the auxiliary line for the first angle measurement.
  • a first auxiliary line is calculated using the position data of the measuring point, which represents the orientation of the first section in the bending plane
  • a second auxiliary line representing the orientation of the second section in the bending plane
  • the angle value is calculated from an angle between the first auxiliary line and the second auxiliary line.
  • the guides may be parallel to or coincident with the centerlines of the first section and the second section. Then the bending angle directly corresponds to the angle between the first and the second auxiliary line.
  • At least one measuring point on the first section and at least one measuring point on the second section are touched in a measuring operation.
  • particularly high measuring accuracies can be achieved, in particular if the two measuring points are touched simultaneously.
  • the influence of any vibrations of the camera when working bending machine can be reduced to the accuracy of the measurement.
  • the orientation of the second section is determined by a measurement.
  • a second auxiliary line without measurement on the second section is determined from a desired orientation of the second section. This may be sufficient in particular in those methods in which the supplied workpiece material is fed to the bending head by means of a feed device in a feed direction.
  • the precision of the measurement is improved by using a bright-dark transition between a contour of the first section and a contrast-increasing background on the side of the first section facing away from the camera as the measuring point.
  • the first section can be illuminated by means of a backlight, at least for performing a measurement of the side facing away from the camera.
  • the backlight can be active or passive.
  • the bending machine can for this purpose a background illumination device for providing a contrast-increasing Background on the side facing away from the camera of the bending plane and the first portion.
  • an element of the background illumination device at least partially encloses the bending head, so that the bending head is surrounded over a part of its circumference or over the entire circumference by a contrast-increasing background.
  • at least that peripheral portion should be provided with a contrast-enhancing background in which the end position of the first portion after a bending operation is expected, preferably in all bending operations that can be performed by the bending machine.
  • An enclosing angle may be 90 ° or more, more preferably 180 ° or more and / or 250 ° or more.
  • the contrast-increasing background may, for example, have the shape of a ring or a ring segment or a C-shape.
  • the backlighting device includes a light box having one or more light sources behind a translucent diffusing plate.
  • an active background lighting can be provided with a bright, homogeneously luminous surface.
  • the plate can for example consist of frosted glass or be designed as an opaque plastic plate, which is translucent, but opaque (opaque).
  • the background illumination device prefferably has a diffuse reflector at least partially enclosing the bending head on the side of the bending plane facing away from the camera and at least one light source for illuminating the reflector on the side of the camera.
  • a diffuse reflector at least partially enclosing the bending head on the side of the bending plane facing away from the camera and at least one light source for illuminating the reflector on the side of the camera.
  • an active backlight using a light box or the like.
  • a reflector may also be provided in addition to an active backlight, for example as an annular reflector which directly surrounds the bending head. Since the reflector does not require any electrically active components and no electrical connections, this solution is particularly robust and also particularly cost-effective.
  • a reflector can be easily replaced if necessary against another reflector, for example for the purpose of cleaning.
  • Fig. 1 shows an oblique perspective view of a bending machine according to a
  • Fig. 2 shows a plan view of a section of the bending machine of Figure 1 in the direction parallel to the bending axis of the bending head.
  • Fig. 3 shows an oblique perspective view of the bending head of the bending machine
  • FIG. 4 shows in FIG. 4A a section of the screen of an operating unit of FIG
  • Fig. 5 shows in Fig. 5A a diagonal perspective partial view of another
  • Embodiment which uses a diffuse reflector as part of a background illumination device, and in Figure 5B is a plan view of the reflector.
  • Fig. 1 shows an oblique perspective front view of the single-head bending machine.
  • the bending machine 100 is designed as a wire bending machine to provide an elongated workpiece 110 in the form of a wire, preferably round in cross section, by cold working with one or more bends in one or more bending planes. It is also possible to bend wires with a flat or profiled cross-section.
  • the bending machine 100 has a rectangular machine coordinate system MK identified by lowercase letters x, y and z with a vertical z axis. Axis and horizontal x and y axes. In the example shown, the x-axis is parallel to the workpiece axis 1 12 of the not yet bent workpiece.
  • the coordinate axes have to be distinguished from the machine axes, which are driven in a controlled manner, which are each denoted by capital letters (eg A, C, etc.).
  • All drives for the machine axes are electrically connected to a (not shown) control device, which includes, among other things, the power supply for the drives, a central computer unit and storage units. With the aid of the control software active in the control software, the movements of all machine axes are variably controlled to produce a coordinated movement of the elements involved in the bending process.
  • a display and operating unit connected to the control device serves as an interface to the machine operator.
  • an initially straight workpiece section is brought into a starting position in the engagement region of the bending head 180.
  • the workpiece is often already in cut-to-size form as a prefabricated workpiece prior to bending and is inserted manually or mechanically into the bending machine.
  • a longer workpiece supply (coil) is often used. This is the case in the illustrated embodiment.
  • the bending machine has for this purpose a in Fig. 1 not visible, equipped with feed rollers collection device, the successive wire sections of a wire supply and possibly guided by an optional straightening wire with numerically controlled feed rate profile in the horizontal direction (parallel to the x-direction) in the Pull the area of the bending head 180 or can feed.
  • the wire is passed through the outlet side through a tubular wire guide 108 and exits in the horizontal feed direction.
  • the feed (the retraction movement) is stopped when the wire reaches a home position.
  • the linear machine axis for the supply is referred to as C-axis, it has a motor, not shown.
  • the wire emerges from the front end of the wire guide 108 as it is fed, thereafter passes through the region of a cutter 150 into the engagement region of the bending head 180.
  • the bending head 180 has an inner tool part 182 which is stationary during the bending operation and has a cylindrical outer contour in plan view (see FIG.
  • This tool part carries at its top a plurality of interchangeable bending mandrels of different diameters, one of which (the used mandrel 183) can be brought into a working position in the vicinity of the workpiece axis to serve as internal support of the workpiece portion during the bending operation.
  • the outer diameter of the used bending mandrel 183 determines the bending radius of the bend to be generated, ie the radius of curvature of the bend.
  • the bending head 180 has a bending tool 184 which is rotatable relative to the inner tool part and which is intended to laterally engage a first portion 1 10-1 of the workpiece to be bent over.
  • the bending tool 184 carries on its upper side a bending pin 186 and is rotatable about a bending axis 185 by means of a bending drive controlled by the control device.
  • the orientation of the bending axis determines the orientation of the bending plane, which is orthogonal to the bending axis and the workpiece axis 1 contains 12.
  • the bending head 180 is pivotable as a whole about an axis extending parallel to the x-axis, so that the bending axis 185 can be selectively aligned vertically (parallel to the z-direction) or obliquely to an inclined position.
  • the tool elements of the bending head are mounted in a solid support which is guided in arcuate guides on the front wall of the machine base 102.
  • a metallic table top 192 of a support table 190 is mounted, the flat top in each position of the bending head is slightly below the level of the workpiece axis 1 12.
  • the support table serves as a support for the projecting beyond the bending head portions of a molding and as a slide over the finished bent bending parts can slide laterally after separation from the supply of material in a collection container.
  • circular segment-shaped recess 195 On the side facing the cutting device 150 side of the table top 192 is open to the cutting device, circular segment-shaped recess 195 whose circular arc-shaped inner edge 196 extends over more than 180 ° and which is concentric to the bending axis.
  • the bending axis is thus in the middle of the recess.
  • the bending machine is equipped with a camera-based optical measurement system 200 for non-contact, real-time acquisition of data about the geometry of a currently manufactured bend portion or portion thereof.
  • the measuring system has a digital camera 250, which can deliver images or image sequences via an interface to a connected image processing system.
  • the image capture of each frame is over Trigger signals (trigger) of the controller triggered.
  • the software for image processing is housed in a program module, which cooperates with the control device of the bending machine and is integrated in this.
  • the camera 250 is mounted at a distance above the table top 192 at a fixed camera position such that its rectangular image field 252 (image capture area) completely captures the area of the flexure head 180 and the recess 195 surrounding it.
  • the distance to the table top may be on the order of several tens of centimeters or one meter or more. Due to the arrangement and size of the image field, the camera can prevent bending of the workpiece section to be bent in its initial position in the engagement region of the bending head 180 and after the bending process, the region of the bend between a coming from the wire guide, not umzubiegenden second section 1 10- 2 and a bent first section 1 10-1 capture.
  • a solid gallows-shaped support 210 is provided which is fixedly mounted to the machine base 102 and carries a multi-articulated arm 212 at the free end of which the camera 250 is mounted.
  • a freestanding support not associated with the machine, e.g. a "C-shaped" carrier to use.
  • the position of the camera or the alignment of the optical axis of the camera system with respect to the bending head 180 can be set exactly.
  • a once set camera position is retained. As a rule, it does not have to be changed when changing between different bending processes (different geometries of the bent parts).
  • the camera can be placed at a different fixed camera position.
  • the optical axis of the camera may be coaxial with the bending axis 185. However, this is not mandatory. Even an oblique arrangement is possible.
  • a calibration of the measuring system is performed before starting the measuring operations in order to establish a relationship between coordinates of the machine coordinate system MK and coordinates of the measuring system 200. This allows position data from points in the image field to be converted into position data in space.
  • the metering system includes a backlight 260 for providing a contrast enhancing background on the camera 250 opposite side of the camera Bending plane. Details of the background illumination device can be seen particularly well in FIGS. 2 and 3.
  • the background illumination device 260 has a light box 262, which is mounted opposite the underside of the table top in the region of the bending head 180 and encloses it over a circumferential angle of more than 180 °.
  • the light box 262 has a flat, opaque metal housing in which numerous light sources in the form of light emitting diodes are arranged distributed.
  • At the back of the table top facing top is an opaque, diffusing plate 264 attached.
  • the outer contour of the light box is rectangular.
  • the light box on the side facing the cutting device has a circular segment-shaped recess 265 whose inner diameter is about 5 to 10 cm smaller than the inner diameter of the recess 195 of the table top.
  • the light box is mounted so that the center of the recess approximately coincides with the bending axis 185. From the perspective of the camera (see Fig. 2), the backlit panel 264 of the light box is seen as a C-shaped ring between the inner edge 196 of the recess 195 and the bending head.
  • This ring segment-shaped, actively homogeneously illuminable background encloses the bending head over about 270 ° and thus so far that for all achievable with the bending machine bending angle on the workpiece, the bent first portion 1 10-1 after completion of the bending operation above the light box, so that a partial section of the first portion of the rear facing away from the camera is homogeneously backlit.
  • the schematic Fig. 4A shows a section of the screen display on the display and control unit of the bending machine 100 during a measurement.
  • the rectangular image field 252 contains the entire C-shaped area that is illuminated by the background illumination device.
  • a directly lying in front of the backlight measuring section 1 10-1 M of the bent first section can be seen as a broad black line in front of the uniformly bright background of the background lighting device.
  • a line scan along a measuring line 415 is detected, which is transverse, in particular substantially perpendicular to the course of the measuring section.
  • the brightness values of the pixels (pixels) change abruptly in the transition from the area with backlighting to the area shaded by the measuring section on the outer contour of the measuring section 1 10-1 M.
  • the location of the light-dark transition on the contour of the measuring section forms a measuring point whose position in the image field can be determined with high precision, regardless of the lighting situation at the site of the bending machine. From the position data of the light-dark transition in the line scan or the corresponding image coordinates of this measuring point or this measuring point, the angle value can be calculated by means of further parameters.
  • the image processing program calculates the data for a straight first auxiliary line 430-1, which runs parallel to the central axis of the first section along the light-dark contour. Furthermore, the program stores data for a virtual second auxiliary line 430-2, which runs parallel to the feed direction (x-axis of the machine coordinate system).
  • the bending angle may be defined as the angle between the extended center axes of the second section and the first section. Alternatively, the bending angle may also be defined as the angle between the edges of the second portion and the first portion. Elongated workpieces such as e.g. Wires, i.d.R. two edges which are parallel in plan view and symmetrical to the central axis. Due to the parallelism, the edges or the center lines of the second section and the first section can be combined with each other to determine the bending angle.
  • Wires i.d.R.
  • Figures 4B, 4C and 4D exemplify some measurement strategies.
  • auxiliary line 430-1 is defined as the tangent to the circumference of the bending pin passing through this measuring point.
  • the second auxiliary line 430-1 runs parallel to the central longitudinal axis of the second section or the wire feed direction. This can coincide with the central longitudinal axis or, as we have shown, parallel offset. The second section will not be touched separately.
  • Fig. 4C shows, e.g. also two points M1, M2 are optically determined at a sufficient distance from each other and marked as measuring points.
  • the straight line between the two points forms the auxiliary line 430-1 (measuring line) or the straight line of the first section. It can be touched from either side of the first section or contour line.
  • the software determines the limit of the light-dark transition or dark-light transition.
  • the first auxiliary line 430-1 can be defined as a straight line through these points.
  • FIGS. 5A and 5B Details of a bending machine 100 according to another embodiment are shown in FIGS. 5A and 5B. Differences from the first embodiment exist only with respect to the construction and the function of the measuring system, which is why the components of the bending machines bear the same reference numerals as in the first embodiment.
  • the camera 550 of the measuring system 500 is attached to a support structure similar to the first embodiment and is located after the setting operation at a fixed camera position at a distance above the table top 192 of the support table.
  • the rectangular image field 552 of the camera contains the bending head 180 and the entire recess 195 on the side of the support table facing the intake device.
  • the measuring system comprises a background illumination device 560 which comprises an incident-light illumination device with one or more light sources 565 which are arranged within a lighting box around the lens of the camera 550.
  • a diffuser is mounted, so that the area of the bending head 180 can be homogeneously illuminated by means of the light sources 560 with diffuse light.
  • a lightbox 260 of an active background illumination device Between the bending head 180 and the inner edge of the recess of the light box is a radial clearance.
  • the background illumination device 560 has, in addition to the light box 260, a substantially annular reflector 570, which is shown in enlarged detail in FIG. 5B.
  • the reflector is essentially formed by a flat piece of sheet metal made of anodized aluminum whose thinly coated flat surface serves as a diffusely reflecting reflector surface.
  • the reflector has essentially the shape of a circular disk, the outer diameter of which corresponds approximately to the inner diameter of the recess enclosed by the active backlight or is slightly larger than this diameter.
  • the circular recess has a rectangular extension 574, which is adapted to the size of the carrier for the bending pin 186.
  • the reflector can be placed on the bending head so that the inner stationary tool part 182 of the bending head passes through the recess 572 and the support for the bending pin fits into the rectangular recess 574.
  • the reflector then rests on top of the annular portion of the rotary bending tool and rotates with it during the bending operation.
  • the reflector 570 completely encloses the bending head.
  • the light sources 560 When carrying out a measurement after completing a bending operation and relieving the workpiece by returning the rotary bending tool, the light sources 560 become controlled so that they light up in a flash and evenly illuminate the top of the support table including the area around the bending head 180.
  • the light which falls on the top side of the reflector 570 is reflected back diffusely, so that the diffuse reflector serves as a passive backlight, which produces a strong light-dark contrast on the contours of the curved first section. This can be touched with high accuracy.
  • An advantage of the reflector is that it reaches directly to the outer contour of the stationary part 182 of the bending head 180, so that measurements are possible even if the curved first section is only very short and not in the area of the active backlight or extends beyond this area to the support table.
  • reflectors of this type are relatively inexpensive to produce, easily replaceable and due to the lack of electrically operated components very robust.
  • the reflector sits on the rotatable bending tool and rotates around the inside stationary part.
  • a particular advantage is that it allows short "legs" to be measured, since the reflector encloses the bending head particularly close and - in contrast to the light box - can be rotated together with the bending pin.
  • a combination of active background lighting (e.g., by light table) on the support table and reflector on the bending head may be beneficial. As a result, the largest possible area of the recess can be covered. The measurement points on the first section can then be very far apart, allowing more accurate measurements.
  • the contrast-increasing background illumination device on the side of the bending head only has a correspondingly designed reflector, which cooperates with a lighting device on the side of the camera. It can therefore be dispensed with an active background lighting device, for example in the manner of a light box.

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Biegeteils aus einem langgestreckten Werkstück (110), insbesondere aus einem Draht oder einem Rohr, mittels einer Biegemaschine, die einen Biegekopf (180) mit einem Biegewerkzeug (184) zum Angreifen an einem umzubiegenden ersten Abschnitt (110-1) des Werkstücks aufweist, ist das Biegewerkzeug mittels eines durch eine Steuereinrichtung gesteuerten Biegeantriebs um eine Biegeachse (185) drehbar. Zunächst wird ein mit einer Biegung zu versehender Werkstückabschnitt in eine Ausgangsstellung im Eingriffsbereich des Biegekopfs (180) gebracht. Danach wird das Biegewerkzeug (184) in einem Abstand von der Biegeachse in Kontakt mit dem ersten Abschnitt gebracht. Danach wird in einer Biegeoperation durch Drehen des Biegewerkzeugs (184) um die Biegeachse (185) eine Biegung zwischen einem nicht umzubiegenden zweiten Abschnitt (110-2) und dem ersten Abschnitt (110-1) erzeugt. Anschließend wird unter Verwendung eines mit einer Kamera ausgestatteten Messsystems zur berührungslosen Erfassung von Daten über die Geometrie des aktuell hergestellten Biegeteils ein Winkel-Messwert ermittelt, der den durch die Biegeoperation erzeugten Ist-Biegewinkel repräsentiert. Mit der Kamera wird ein Bildfeld (252) erfasst, welches den Biegekopf (180) enthält, wobei Bildinformation aus dem Bildfeld zur Ermittlung des Winkel-Messwerts ausgewertet wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Biegeteils und Biegemaschine zur Durchführung des
Verfahrens
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Biegeteils gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf eine zur Durchführung des Verfahrens eingerichtete Biegemaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9. Bevorzugtes Anwendungsgebiet ist das Biegen von Draht oder Rohren.
Bei der automatisierten Herstellung von zwei- oder dreidimensional gebogenen Biegeteilen mit Hilfe numerisch gesteuerter Biegemaschinen werden die Bewegungen von Maschinenachsen einer Biegemaschine mit Hilfe einer Steuereinrichtung koordiniert angesteuert, um an dem Werkstück, beispielsweise einem Draht, einem Rohr, einer Leitung oder einem Stab aus rundem, flachen oder profilierten Material, durch plastisches Umformen eine oder mehrere bleibende Biegungen zu erzeugen.
In einem automatisierten Biegeprozess der in dieser Anmeldung betrachteten Art wird das Werkstück mit Hilfe einer Biegemaschine umgeformt, die einen Biegekopf aufweist, der ein drehbares Biegewerkzeug zum Angreifen an einem umzubiegenden ersten Abschnitt des Werkstücks aufweist, dessen Orientierung gegenüber einem nicht umzubiegenden zweiten Abschnitt durch die Biegeoperation mittels plastischer Verformung bleibend verändert werden soll. Die Orientierung des zweiten Abschnitts soll beim Biegevorgang im Wesentlichen unverändert bleiben.
Das drehbare Biegewerkzeug ist mithilfe eines durch eine Steuereinrichtung gesteuerten Biegeantriebs um eine Biegeachse drehbar. Die Biegeachse ist die Drehachse des drehbaren Biegewerkzeugs des Biegekopfs. Senkrecht zur Biegeachse verläuft die Biegeebene. Die Biegeoperation erzeugt am Werkstück eine ebene Biegung parallel zur Biegeebene.
Das drehbare Biegewerkzeug kann beispielsweise ein Biegestift aufweisen, der zum Biegen an einer Position mit Abstand von der Biegeachse einseitig an den umzubiegenden Abschnitt angelegt wird. Biegestifte kommen z.B. beim Drahtbiegen zum Einsatz. Das drehbare Biegewerkzeug kann auch eine Spanneinrichtung zum Einspannen des Endabschnitts aufweisen. Solche Spanneinrichtungen kommen häufig beim Biegen von Rohren mittels Rotationszugbiegen zum Einsatz. Beim Biegeprozess wird zunächst ein mit einer Biegung zu versehender Werkstückabschnitt in eine Ausgangsstellung im Eingriffsbereich des Biegekopfs gebracht. Wenn vorkonfektionierte, bereits abgelängte Einzelwerkstücke gebogen werden sollen, können diese hierzu in die Biegemaschine eingelegt werden. Diese Vorgehensweise kann z.B. bei Rohren größeren Durchmessers vorgesehen sein. Es ist auch möglich, von einem längeren Werkstückvorrat einen Werkstückabschnitt geeigneter Länge durch eine Zufuhroperation parallel zu einer Zufuhrrichtung in die Ausgangsstellung zu bewegen. Diese Vorgehensweise ist beim Drahtbiegen üblich und kann auch beim Biegen dünnerer Rohre vorgesehen sein.
Der mit einer Biegung zu versehende Werkstückabschnitt hat einen umzubiegenden ersten Abschnitt und einen nicht umzubiegenden zweiten Abschnitt, wobei zwischen diesen Abschnitten derjenige Abschnitt liegt, in dem die Biegung erzeugt werden soll. Der Werkstückabschnitt ist in der Regel vor dem Biegevorgang weitgehend gerade, so dass der erste und der zweite Abschnitt nominell gerade sind und miteinander fluchten.
Danach wird das drehbare Biegewerkzeug in Kontakt mit dem umzubiegenden ersten Abschnitt gebracht. Das kann je nach Konstruktion der Maschine z.B. durch einseitiges Anlegen eines Biegestifts an den umzubiegenden ersten Abschnitt geschehen oder dadurch, dass der umzubiegende erste Abschnitt mittels einer Spanneinrichtung eingespannt wird, indem z.B. der umzubiegende erste Abschnitt zwischen einer Spannbacke der Spanneinrichtung und einer Biegeform fixiert wird. Die Außenkontur der Biegeform kann dabei die Innenkontur der Biegung stabilisieren und deren Radius genau vorgeben. Eine Biegeoperation ohne Biegeform ist auch möglich. Danach wird in einer Biegeoperation durch Drehen des drehbaren Werkzeugs um die Biegeachse eine Biegung zwischen dem nicht umzubiegenden zweiten Abschnitt des Werkstückabschnitts und dem umzubiegenden ersten Abschnitt erzeugt. Der zweite Abschnitt bleibt dabei in seiner Orientierung in der Regel unverändert. Nach dem Biegevorgang spannen der erste und der zweite Abschnitt eine Ebene auf, in der auch die erzeugte Biegung liegt (ebene Biegung).
Die relative Orientierung des umzubiegenden ersten Abschnitts gegenüber dem nicht umzubiegenden zweiten Abschnitt wird üblicherweise durch den„Biegewinkel" beschrieben. Für die Zwecke dieser Anmeldung ist der Biegewinkel definiert als der Winkel zwischen den verlängerten Mittelachsen des zweiten Abschnitts und des ersten Abschnitts. Die Größe des Biegewinkels entspricht im idealisierten Fall dem Drehwinkel, den ein drehbares Biegewerkzeug zur Erzeugung der gewünschten Biegung zurücklegen muss, um in einem geraden Werkstückabschnitt einen Bogen bzw. eine Biegung durch Umformen zu erzeugen und die Orientierung des ersten Abschnitts zu verändern. Eine Biegung kann weiterhin durch einen Biegeradius charakterisiert werden, wobei der Biegeradius der Krümmungsradius eines kreisbogenförmigen Teils der Biegung ist. Biegeradius und Biegewinkel sind typische Geometrieparameter zur Charakterisierung von Biegungen derartiger Formteile.
Beim Biegen metallischer Werkstoffe federt der umgebogene erste Abschnitt in der Regel nach einem Biegevorgang aufgrund des elastisch-plastischen Werkstoffverhaltens um einen gewissen Winkelbetrag zurück, der in der Regel als Rückfederungswinkel bezeichnet wird. Die Rückfederung wird üblicherweise dadurch kompensiert, dass das Werkstück bei der Biegeoperation über den für das fertige Biegeteil angestrebten Soll-Biegewinkel hinaus überbogen wird. Man versucht dabei, das Ausmaß des Überbiegens, das durch den Überbiegewinkel beschrieben werden kann, so zu steuern, dass nach der Rückfederung der gewünschte Soll-Biegewinkel vorliegt.
Dabei ist zu berücksichtigen, dass das Ausmaß der Rückfederung aufgrund von Schwankungen bei der Materialbeschaffenheit des Werkstücks (Werkstofffestigkeit, Wanddickenschwankungen bei Rohren etc.) von Werkstück zu Werkstück bzw. von Werkstückabschnitt zu Werkstückabschnitt variieren kann, was auch zu Streuungen bei der Rückfederung und bei der Form bzw. den Biegewinkeln der fertig gestellten Biegeteile führen kann.
Zur Vermeidung von Ausschuss wird in der Regel angestrebt, den Biegeprozess so zu steuern, dass Abweichungen zwischen den angestrebten Soll-Biegewinkeln und den tatsächlich erzeugten Ist-Biegewinkeln sowie eine eventuelle Streuung der Biegewinkel bei nacheinander hergestellten Biegungen gleichartiger Biegungen an gleichartigen Werkstücken so gering wie möglich bleiben.
Die DE 10 2009 003 950 A1 (entsprechend US 7,584,637) beschreibt ein Verfahren zum Biegen eines Metallgegenstandes und eine dazu geeignete Biegemaschine, die eine Messvorrichtung hat, welche dazu dient, wirkliche Biegekoordinaten der gebogenen Metallgegenstände zu messen. Auf Basis der Messung kann ein darauf folgender Biegevorgang gesteuert werden. Als Messeinrichtung ist bei einer Ausführungsform zum Rohrbiegen eine Kamera vorgesehen, die oberhalb der Biegeebene mit Abstand von der Biegeachse in einem Bereich angeordnet ist, in welchem die Mittellinie des umgebogenen ersten Abschnitts eines Rohrs nach dem Biegevorgang erwartet wird.
Die DE 10 2015 208 350 B3 offenbart ein Verfahren, bei dem mittels eines kamera-basierten Messsystems vor der produktiven Herstellung von Umformteilen Ist-Biegewinkel ermittelt werden, die in einer automatischen Kennlinienermittlungsoperation genutzt werden, um eine Kennlinie zu ermitteln, die einen funktionalen Zusammenhang zwischen einem Soll- Geometrieparameter des Formteils (z.B. einem Soll-Biegewinkel) und einer zur Erzielung des Soll-Geometrieparameters einzustellenden Zustellung eines den Geometrieparameter beeinflussenden Umformwerkzeugs (z.B. Drehwinkel eines drehbaren Biegewerkzeugs) repräsentiert. Die Umformmaschine kann dann während des produktiven Betriebs mithilfe der ermittelten Kennlinie gesteuert werden. Die beschriebene Schenkelfedermaschine hat ein Messsystem mit einer Kamera, die so angebracht ist, dass ihr Bildfeld einen Teil des aktuell gefertigten Formteils oder das gesamte Formteil unmittelbar nach Austritt aus der Drahtzuführungseinrichtung erfassen kann, bevor das Formteil von zugeführten Draht abgetrennt wird. Die Messung kann mit Durchlicht und/oder Auflicht durchgeführt werden.
AUFGABE UND LÖSUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Biegeteils aus einem langgestreckten Werkstück, insbesondere aus einem Draht oder einem Rohr aus rundem, flachen oder profilierten Material, bereitzustellen, das es erlaubt, aus Werkstücken mit ggf. schwankenden Materialeigenschaften in einem automatisierten Biegeprozess mit hoher Zuverlässigkeit Biegeteile herzustellen, bei denen die Biegewinkel zuverlässig innerhalb vorgegebenen Toleranzen bleiben. Es ist eine weitere Aufgabe, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Biegemaschine bereitzustellen.
Zur Lösung dieser Aufgaben stellt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Biegemaschine mit den Merkmalen von Anspruch 9 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Bei dem Verfahren wird zunächst ein mit einer Biegung zu versehener Werkstückabschnitt in eine Ausgangsstellung im Eingriffsbereich des Biegekopfs gebracht. Das Werkstück hat einen umzubiegenden ersten Abschnitt, der gegenüber einem in dieser Biegeoperation nicht umzubiegenden zweiten Abschnitt umgebogen bzw. hinsichtlich seiner Orientierung verändert werden soll. Danach wird das Biegewerkzeug an einer mit Abstand zur Biegeachse liegenden Kontaktstelle bzw. in einem mit Abstand zur Biegeachse liegenden Kontaktbereich in Kontakt mit dem ersten Abschnitt gebracht. Dann wird in einer Biegeoperation durch Drehen des Biegewerkzeugs um die Biegeachse eine Biegung zwischen dem nicht umzubiegenden zweiten Abschnitt und dem ersten Abschnitt erzeugt. Anschließend wird unter Verwendung eines mit einer Kamera ausgestatteten Messsystems zur berührungslosen Erfassung von Daten über die Geometrie des aktuell hergestellten Biegeteils ein Winkel-Messwert ermittelt, der den durch die Biegeoperation erzeugten Ist-Biegewinkel repräsentiert.
Eine Besonderheit des Verfahrens besteht darin, dass mit der Kamera ein Bildfeld erfasst wird, welches den Biegekopf enthält, und dass Bildinformation aus dem Bildfeld zur Ermittlung des Winkel-Messwerts ausgewertet wird. Die Kamera ist dabei in Bezug auf den Biegekopf derart angeordnet, dass der Biegekopf vor, während und nach der Biegeoperation permanent im Bildfeld der Kamera liegt. Eine Messung kann direkt am Umformprozess in der Biegeebene durchgeführt werden. Eine Messung ist in unmittelbarer Nähe der zu erzeugenden Biegung möglich.
Der Betrieb der Biegemaschine kann in Abhängigkeit von dem mindestens einen Winkel- Messwert gesteuert werden. Basierend auf den Winkel-Messwerten können z.B. Ist- Biegewinkel erfasst werden, um durch Auswertung der Werte festzustellen, ob sich diese innerhalb der zulässigen Toleranzen befinden. Biegeteile, die außerhalb der Toleranz liegen, können ggf. aussortiert werden. Vorzugsweise können alternativ oder zusätzlich Tendenzen ermittelt werden, um den Biegeprozess bei nachfolgend erzeugten Biegungen zu regeln. Die Regelung kann ggf. vorausschauend bereits eingreifen, wenn ein gemessener Winkel-Messwert oder eine Folge von Winkel-Messwerten zwar noch innerhalb der Toleranzen liegen, aber signifikant anzeigen, dass sich die Biegewinkel in Richtung einer Toleranzgrenze bewegen. Es ist ggf. auch möglich nochmals„nachzubiegen".
Die Kamera kann unabhängig von der Größe des zu erzeugenden Biegewinkels immer an der gleichen Position (Kameraposition) verbleiben. Es ist nicht erforderlich, die Position der Kamera zu verändern, wenn nach einer Serie von Biegungen mit einem ersten Biegewinkel eine Serie von Biegungen mit einem davon unterschiedlichen zweiten Biegewinkel erzeugt werden soll. Unterschiedliche Biegewinkel können mit der gleichen Kameraposition vermessen werden, eine Neu-Einstellung der Kameraposition ist nicht erforderlich. Die Kamera kann also an einer geeignet gewählten Kameraposition fest installiert sein. Die Kameraposition kann derart koaxial zur Biegeachse liegen, dass eine optische Achse der Optik des Kamerasystems mit der Biegeachse zusammenfällt. Hierdurch wird eine Kalibrierung des Messsystems besonders einfach. Eine Kalibrierung kann ggf. auch entfallen. Eine solche Anordnung ist jedoch nicht zwingend. Die Kameraposition kann auch so sein, dass die Kamera schräg zur Biegeachse den Bereich um den Biegekopf erfasst. Durch eine entsprechende Kalibrierung, beispielsweise mit einer Kalibrierschablone, können gleichermaßen exakte Messwerte erzielt werden. Vorzugsweise wird so vorgegangen, dass nach einer Biegeoperation das gebogene Werkstück durch eine entgegen der Biegerichtung gerichtete Rückdrehung des Biegewerkzeugs entlastet wird, bevor eine Messung an dem gebogenen Werkstück durchgeführt wird. Dadurch hat die Rückfederung keinen Einfluss auf das Messergebnis. Die Entlastung kann so erfolgen, dass das Biegewerkzeug noch in weitgehend kräftefreiem Berührungskontakt zum ersten Abschnitt bleibt. Dadurch können eventuelle Vibrationen des ersten Abschnitts während der Messung gedämpft bzw. vermieden werden, wodurch die Messgenauigkeit verbessert werden kann. Es ist auch möglich, zunächst eine Messung nach Drehung des Biegewerkzeugs um den vorgesehenen Drehwinkel durchzuführen, danach das Werkstück durch Zurückdrehen des Biegewerkzeugs entgegen der Biegerichtung zu entlasten und dann eine weitere Messung an dem entlasteten Werkstück durchzuführen. Auf diese Weise kann durch Vergleich der dadurch erhaltenen Winkel-Messwerte unmittelbar das Ausmaß der Rückfederung als Rückfederungswinkel ermittelt werden.
Eine Messoperation wird vorzugsweise so durchgeführt, dass der erste Abschnitt an mindestens einer mit Abstand von der Biegeachse liegenden Messstelle optisch angetastet wird und dass der Winkel-Messwert unter Verwendung von Positionsdaten der Messstelle im Bildfeld ermittelt wird. Als Messstelle kann beispielsweise ein Hell-Dunkel-Übergang zwischen einer Kontur des ersten Abschnitts und dem aus Sicht der Kamera hinter dem ersten Abschnitt liegenden Hintergrund genutzt werden.
Es ist möglich, den Winkel-Messwert mit ausreichender Genauigkeit unter Verwendung von Positionsdaten von nur einer einzigen Messstelle bzw. eines einzigen Messpunkts am ersten Abschnitt zu ermitteln, da der Biegekopf (mit dem Biegedorn) und die Biegeachse ebenfalls im Bildfeld der Kamera liegen und deren Positionsdaten gemeinsam mit den Positionsdaten der Messstelle für die Ermittlung des Winkel-Messwerts genutzt werden können, gegebenenfalls gemeinsam mit Informationen über den Durchmesser des Werkstücks. Beispielsweise kann nach Bestimmung der ersten Messstelle bzw. des ersten Messpunktes ausgehend von diesem Punkt rechnerisch eine Tangente an den Außenradius des Biegedorns angelegt werden. Der Schnittpunkt dieser Tangente am Biegedorn bestimmt einen zweiten Messpunkt, so dass durch die beiden Messpunkte eine parallel zum ersten Abschnitt verlaufende erste Hilfslinie zur Winkelbestimmung definiert wird.
Es ist auch möglich, den ersten Abschnitt an mindestens zwei in unterschiedlichen Abständen von der Biegeachse liegenden Messstellen optisch anzutasten und unter Verwendung der dadurch ermittelten Positionsdaten die Orientierung des ersten Abschnitts und daraus die Winkel-Messwerte zu ermitteln. Bei zwei Messstellen bzw. Messpunkten bestimmt die Gerade durch die Punkte eine erste Hilfslinie für die Winkelmessung. Bei mehr als zwei Punkten kann eine Ausgleichgerade durch alle Punkte errechnet werden, wobei diese dann die Hilfslinie für die erste Winkelmessung definiert.
Eine besonders präzise Messung ergibt sich gemäß einer Weiterbildung dadurch, dass unter Verwendung der Positionsdaten der Messstelle eine erste Hilfslinie berechnet wird, die die Orientierung des ersten Abschnitts in der Biegeebene repräsentiert, dass eine die Orientierung des zweiten Abschnitts in der Biegeebene repräsentierende zweite Hilfslinie ermittelt wird und dass der Winkel-Wert aus einem Winkel zwischen der ersten Hilfslinie und der zweiten Hilfslinie berechnet wird. Die Hilfslinien können beispielsweise parallel zu den Mittellinien des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts verlaufen oder mit diesen zusammenfallen. Dann entspricht der Biegewinkel direkt dem Winkel zwischen der ersten und der zweiten Hilfslinie.
Bei manchen Verfahrensvarianten wird in einer Messoperation wenigstens eine Messstelle an dem ersten Abschnitt und wenigstens eine Messstelle an dem zweiten Abschnitt angetastet. Hierdurch können besonders hohe Messgenauigkeiten erzielt werden, insbesondere dann, wenn die beiden Messstellen gleichzeitig angetastet werden. Insbesondere kann durch diese Vorgehensweise der Einfluss eventueller Vibrationen der Kamera bei arbeitender Biegemaschine auf die Genauigkeit der Messung reduziert werden.
Es ist jedoch nicht zwingend, dass auch die Orientierung des zweiten Abschnitts durch eine Messung bestimmt wird. Vielmehr gibt es auch Verfahrensvarianten, bei denen eine zweite Hilfslinie ohne Messung am zweiten Abschnitt aus einer Soll-Orientierung des zweiten Abschnitts bestimmt wird. Dies kann insbesondere bei solchen Verfahren ausreichen, bei denen das zugeführte Werkstückmaterial mittels einer Zuführeinrichtung in einer Zuführrichtung dem Biegekopf zugeführt wird. In diesen Fällen kann mit guter Genauigkeit angenommen werden, dass der zweite Abschnitt parallel zu der Zuführrichtung orientiert ist, welche wiederum in Bezug auf das Maschinenkoordinatensystem eine feste Richtung ist, die auch im Messkoordinatensystem des Messsystems bekannt ist.
Gemäß einer Weiterbildung wird die Präzision der Messung dadurch verbessert, dass als Messstelle ein Hell-Dunkel-Übergang zwischen einer Kontur des ersten Abschnitts und einem kontraststeigernden Hintergrund an der der Kamera abgewandten Seite des ersten Abschnitts verwendet wird. Hierzu kann der erste Abschnitt zumindest zur Durchführung einer Messung von der der Kamera abgewandten Seite mittels einer Hintergrundbeleuchtung beleuchtet werden. Die Hintergrundbeleuchtung kann aktiv oder passiv sein. Die Biegemaschine kann hierzu eine Hintergrund-Beleuchtungseinrichtung zur Bereitstellung eines kontraststeigernden Hintergrunds an der der Kamera abgewandten Seite der Biegeebene bzw. des ersten Abschnitts aufweisen.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Element der Hintergrund- Beleuchtungseinrichtung den Biegekopf mindestens teilweise umschließt, so dass der Biegekopf über einen Teil seines Umfangs oder über den gesamten Umfang durch einen kontraststeigernden Hintergrund umgeben ist. Vorzugsweise sollte zumindest derjenige Umfangsabschnitt mit einem kontraststeigernden Hintergrund versehen sein, in welchem die Endlage des ersten Abschnitts nach einer Biegeoperation erwartet wird, und zwar vorzugsweise bei allen mit der Biegemaschine durchführbaren Biegeoperationen. Ein Umschließungswinkel kann bei 90° oder mehr liegen, insbesondere bei 180° oder mehr und/oder bei 250° oder mehr. Der kontraststeigernde Hintergrund kann beispielsweise die Form eines Rings oder eines Ringsegments oder eine C-Form aufweisen. Somit ist unabhängig von der Orientierung des ersten Abschnitts nach einer Biegeoperation ein kontraststeigernder Hintergrund vorhanden, der einen scharfen Hell-Dunkel-Übergang für die Messung bereitstellt.
Bei manchen Ausführungsformen weist die Hintergrund-Beleuchtungseinrichtung einen Leuchtkasten mit einer oder mehreren Lichtquellen hinter einer lichtdurchlässigen, diffus streuenden Platte auf. Hierdurch kann eine aktive Hintergrundbeleuchtung mit einer hellen, homogen leuchtenden Fläche bereitgestellt werden. Die Platte kann beispielsweise aus Milchglas bestehen oder als opake Kunststoffplatte ausgelegt sein, die zwar lichtdurchlässig, aber undurchsichtig (opak) ist.
Es ist auch möglich, dass die Hintergrund-Beleuchtungseinrichtung einen den Biegekopf mindestens teilweise umschließenden diffusen Reflektor an der der Kamera abgewandten Seite der Biegeebene sowie mindestens eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Reflektors an der Seite der Kamera aufweist. Bei Verwendung eines solchen (passiven) Reflektors kann auf eine aktive Hintergrundbeleuchtung (mithilfe eines Leuchtkastens oder dergleichen) verzichtet werden. Ein Reflektor kann jedoch auch zusätzlich zu einer aktiven Hintergrundbeleuchtung vorgesehen sein, beispielsweise als ringförmiger Reflektor, der den Biegekopf unmittelbar umschließt. Da der Reflektor keine elektrisch aktiven Komponenten und keine elektrischen Anschlüsse benötigt, ist diese Lösung besonders robust und auch besonders kostengünstig. Ein Reflektor kann bei Bedarf leicht gegen einen anderen Reflektor ausgetauscht werden, beispielsweise zum Zwecke der Reinigung. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
Fig. 1 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht einer Biegemaschine gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung von der mit einem Biegekopf ausgestatteten Vorderseite;
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt der Biegemaschine aus Fig. 1 in Richtung parallel zur Biegeachse des Biegekopfs;
Fig. 3 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht des Biegekopfs der Biegemaschine aus
Fig. 1 mit einem Leuchtkasten einer Hintergrund-Beleuchtungseinrichtung, wobei der Leuchtkasten den Biegekopf in Umfangsrichtung um mehr als 180° umschließt;
Fig. 4 zeigt in Fig. 4A einen Ausschnitt des Bildschirms einer Bedieneinheit der
Biegemaschine während der Messung eines Biegewinkels und in den Fig. 4B, 4C und 4D unterschiedliche Mess-Strategien;
Fig. 5 zeigt in Fig. 5A eine schrägperspektivische Teilansicht einer anderen
Ausführungsform, die einen diffusen Reflektor als Bestandteil einer Hintergrund- Beleuchtungseinrichtung nutzt, sowie in Fig. 5B eine Draufsicht auf den Reflektor;
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer computernumerisch gesteuerten Biegemaschine 100 erläutert, die für das Biegen von Draht eingerichtet ist. Fig. 1 zeigt eine schrägperspektivische Vorderansicht der Einkopf-Biegemaschine. Die Biegemaschine 100 ist als Drahtbiegemaschine dafür ausgelegt, ein langgestrecktes Werkstück 1 10 in Form eines Drahts mit vorzugsweise rundem Querschnitt durch Kaltverformen mit einer oder mehreren Biegungen in einer oder mehreren Biegeebenen zu versehen. Es können auch Drähte mit flachem oder profiliertem Querschnitt gebogen werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel hat die Biegemaschine 100 ein mit Kleinbuchstaben x, y und z gekennzeichnetes, rechtwinkliges Maschinenkoordinatensystem MK mit einer vertikalen z- Achse und horizontalen x- und y-Achsen. Im dargestellten Beispiel verläuft die x-Achse parallel zur Werkstückachse 1 12 des noch nicht gebogenen Werkstücks. Von den Koordinatenachsen sind die geregelt angetriebenen Maschinenachsen zu unterscheiden, die jeweils mit Großbuchstaben (z.B. A, C, etc.) bezeichnet werden.
Sämtliche Antriebe für die Maschinenachsen sind elektrisch an eine (nicht dargestellte) Steuereinrichtung angeschlossen, die unter anderem die Leistungsversorgung für die Antriebe, eine zentrale Rechnereinheit und Speichereinheiten enthält. Mit Hilfe der in der Steuereinrichtung aktiven Steuerungssoftware werden die Bewegungen sämtlicher Maschinenachsen variabel gesteuert, um eine koordinierte Bewegung der am Biegevorgang beteiligten Elemente zu erzeugen. Eine an die Steuereinrichtung angeschlossene Anzeige- und Bedieneinheit dient als Schnittstelle zum Maschinenbediener.
Zur Erzeugung einer Biegung wird ein zunächst gerader Werkstückabschnitt in eine Ausgangsstellung im Eingriffsbereich des Biegekopfs 180 gebracht. Bei Werkstücken mit relativ großem Durchmesser bzw. großem Querschnitt liegt das Werkstück häufig vor dem Biegen bereits in abgelängter Form als vorkonfektioniertes Werkstück vor und wird manuell oder maschinell in die Biegemaschine eingelegt. Bei dünneren Querschnitten wird häufig von einem längeren Werkstückvorrat (Coil) gearbeitet. Dies ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall.
Die Biegemaschine hat hierzu eine in Fig. 1 nicht sichtbare, mit Einzugswalzen ausgestattete Einzugseinrichtung, die aufeinanderfolgende Drahtabschnitte eines von einem Drahtvorrat kommenden und ggf. durch eine optionale Richteinheit geführten Drahtes mit numerisch gesteuertem Vorschubgeschwindigkeitsprofil in horizontaler Richtung (parallel zur x-Richtung) in den Bereich des Biegekopfs 180 einziehen bzw. zuführen kann. Der Draht wird austrittsseitig durch eine rohrförmige Drahtführung 108 hindurchgeführt und tritt in horizontaler Zuführrichtung aus. Der Vorschub (die Einzugsbewegung) wird gestoppt, wenn der Draht eine Ausgangsstellung erreicht. Die lineare Maschinenachse für die Zufuhr wird als C-Achse bezeichnet, sie hat einen nicht dargestellten Motor. Der Draht tritt bei der Zufuhr aus dem vorderen Ende der Drahtführung 108 aus, verläuft danach durch den Bereich einer Schnitteinrichtung 150 bis in den Eingriffsbereich des Biegekopfs 180.
Eine Drehung des Werkstücks um die Werkstücklängsachse, beispielsweise zum Wechsel der Biegeebene, wird über den Drehantrieb der A-Achse erzeugt. Der Biegekopf 180 hat einen während des Biegevorgangs stationären inneren Werkzeugteil 182, der in Draufsicht (vgl. Fig. 2) eine zylindrische Außenkontur hat. Dieser Werkzeugteil trägt an seiner Oberseite mehrere auswechselbare Biegedorne unterschiedlicher Durchmesser, von denen jeweils einer (der genutzte Biegedorn 183) in eine Arbeitsstellung in der Nähe der Werkstückachse gebracht werden kann, um beim Biegevorgang als innere Abstützung des Werkstückabschnitts zu dienen. Der Außendurchmesser des genutzten Biegedorns 183 legt den Biegeradius der zur erzeugenden Biegung fest, also den Krümmungsradius der Biegung.
Weiterhin hat der Biegekopf 180 ein gegenüber dem inneren Werkzeugteil drehbares Biegewerkzeug 184, das dafür vorgesehen ist, an einem umzubiegenden ersten Abschnitt 1 10- 1 des Werkstücks seitlich anzugreifen. Das Biegewerkzeug 184 trägt an seiner Oberseite einen Biegestift 186 und ist mittels eines durch die Steuereinrichtung gesteuerten Biegeantriebs um eine Biegeachse 185 drehbar. Die Orientierung der Biegeachse legt die Orientierung der Biegeebene fest, welche orthogonal zur Biegeachse liegt und die Werkstückachse 1 12 enthält.
Der Biegekopf 180 ist als Ganzes um eine parallel zur x-Achse verlaufende Achse verschwenkbar, so dass die Biegeachse 185 wahlweise vertikal (parallel zur z-Richtung) oder schräg dazu in eine geneigte Stellung ausgerichtet werden kann. Die Werkzeugelemente des Biegekopfs sind in einem massiven Träger montiert, der in kreisbogenförmigen Führungen an der Vorderwand der Maschinenbasis 102 geführt ist. An der Oberseite des Trägers ist eine metallische Tischplatte 192 eines Auflagetischs 190 montiert, dessen ebene Oberseite in jeder Stellung des Biegekopfs wenig unterhalb des Niveaus der Werkstückachse 1 12 liegt. Der Auflagetisch dient als Auflage für die über den Biegekopf hinausragenden Abschnitte eines Formteils und als Rutsche, über die fertig gebogene Biegeteile nach dem Abtrennen vom Materialvorrat seitlich in einen Sammelbehälter rutschen können.
An der der Schnitteinrichtung 150 zugewandten Seite der Tischplatte 192 befindet sich eine zur Schnitteinrichtung offene, kreissegmentförmige Aussparung 195, deren kreisbogenförmiger Innenrand 196 sich über mehr als 180° erstreckt und der konzentrisch zur Biegeachse verläuft. Die Biegeachse liegt somit in der Mitte der Ausnehmung. Zwischen der Außenseite des Biegewerkzeugs 184 und dem Innenrand 196 verbleibt ein radialer Freiraum.
Die Biegemaschine ist mit einem kamerabasierten, optischen Messsystem 200 zur berührungslosen Echtzeiterfassung von Daten über die Geometrie eines aktuell hergestellten Biegeteils oder eines Abschnitts desselben ausgestattet. Das Messsystem hat eine Digital- Kamera 250, die Bilder oder Bildsequenzen über eine Schnittstelle an ein angeschlossenes Bildverarbeitungssystem liefern kann. Die Bilderfassung der Einzelbilder wird jeweils über Auslösesignale (Trigger) der Steuerung ausgelöst. Die Software für die Bildverarbeitung ist in einem Programmmodul untergebracht, welches mit der Steuereinrichtung der Biegemaschine zusammenarbeitet bzw. in diese integriert ist.
Die Kamera 250 ist mit Abstand oberhalb der Tischplatte 192 an einer festen Kameraposition so angebracht, dass ihr rechteckiges Bildfeld 252 (Bildererfassungsbereich) den Bereich des Biegekopfs 180 und die ihn umgebende Aussparung 195 vollständig erfasst. Der Abstand zur Tischplatte kann in der Größenordnung von mehreren zehn Zentimetern oder von einem Meter oder mehr liegen. Durch die Anordnung und Größe des Bildfeldes kann die Kamera vor einem Biegevorgang den mit einer Biegung zu versehender Werkstückabschnitt in seiner Ausgangsstellung im Eingriffsbereich des Biegekopfs 180 und nach dem Biegevorgang den Bereich der Biegung zwischen einem aus der Drahtführung kommenden, nicht umzubiegenden zweiten Abschnitt 1 10-2 und einem umgebogenen ersten Abschnitt 1 10-1 erfassen.
Zur Montage der Kamera in der Kameraposition ist ein massiver galgenförmiger Träger 210 vorgesehen, der fest an der Maschinenbasis 102 montiert ist und einen mit mehreren Gelenken ausgestatteten Gelenkarm 212 trägt, an dessen freien Ende die Kamera 250 montiert ist. Um die Übertragung von Schwingungen des Maschinenkörpers auf die Messung zu vermeiden, kann alternativ vorgesehen sein, zur Montage der Kamera in der Kameraposition einen freistehenden (nicht mit der Maschine verbundenen) Träger, z.B. einen„C-förmigen" Träger, zu verwenden.
Mithilfe der Trägerkonstruktion kann die Position der Kamera bzw. die Ausrichtung der optischen Achse des Kamerasystems in Bezug auf den Biegekopf 180 exakt eingestellt werden. Eine einmal eingestellte Kameraposition bleibt erhalten. Sie muss in der Regel auch beim Wechsel zwischen unterschiedlichen Biegeprozessen (unterschiedliche Geometrien der Biegeteile) nicht verändert werden. Bei Bedarf kann die Kamera an einer anderen festen Kameraposition angeordnet werden. Die optische Achse der Kamera kann koaxial mit der Biegeachse 185 liegen. Dies ist jedoch nicht zwingend. Auch eine schräge Anordnung ist möglich. Nachdem die Kameraposition eingestellt wurde, wird vor Beginn der Messoperationen eine Kalibrierung des Messsystems vorgenommen, um einen Bezug zwischen Koordinaten des Maschinenkoordinatensystems MK und Koordinaten des Messsystems 200 herzustellen. Damit können Positionsdaten von Punkten im Bildfeld in Positionsdaten im Raum umgerechnet werden.
Zu dem Messsystem gehört eine Hintergrund-Beleuchtungseinrichtung 260 zur Bereitstellung eines kontraststeigernden Hintergrunds an der der Kamera 250 gegenüber liegenden Seite der Biegeebene. Details der Hintergrund-Beleuchtungseinrichtung sind besonders gut in den Fig. 2 und 3 zu erkennen. Die Hintergrund-Beleuchtungseinrichtung 260 weist einen Leuchtkasten 262 auf, der gegenüber der Unterseite der Tischplatte im Bereich des Biegekopfs 180 montiert ist und diesen über einen Umfangswinkel von mehr als 180° umschließt. Der Leuchtkasten 262 hat ein flaches, lichtundurchlässiges Gehäuse aus Metall, in welchem zahlreiche Lichtquellen in Form von Leuchtdioden verteilt angeordnet sind. An der der Rückseite der Tischplatte zugewandten Oberseite ist eine lichtundurchlässige, diffus streuende Platte 264 angebracht. Die Außenkontur des Leuchtkastens ist rechteckig. Der Leuchtkasten hat jedoch auf der der Schnitteinrichtung zugewandten Seite eine kreissegmentförmige Aussparung 265, deren Innendurchmesser etwa 5 bis 10 cm kleiner ist als der Innendurchmesser der Aussparung 195 der Tischplatte. Der Leuchtkasten wird so montiert, dass das Zentrum der Aussparung mit der Biegeachse 185 annähernd zusammenfällt. Aus der Perspektive der Kamera (vgl. Fig. 2) ist die von hinten beleuchtete Platte 264 des Leuchtkastens als C-förmiger Ring zwischen dem inneren Rand 196 der Aussparung 195 und dem Biegekopf zu erkennen. Dieser ringsegmentförmige, aktiv homogen beleuchtbare Hintergrund umschließt den Biegekopf über etwa 270° und damit so weit, dass für alle mit der Biegemaschine erzielbaren Biegewinkel am Werkstück der umgebogene erste Abschnitt 1 10-1 nach Abschluss der Biegeoperation oberhalb des Leuchtkastens liegt, so dass ein Teilabschnitt des ersten Abschnitts von der der Kamera abgewandten Rückseite homogen hinterleuchtbar ist.
Die schematische Fig. 4A zeigt einen Ausschnitt der Bildschirmdarstellung an der Anzeige- und Bedieneinheit der Biegemaschine 100 während einer Messung. Das rechteckförmige Bildfeld 252 enthält den gesamten C-förmigen Bereich, der durch die Hintergrund- Beleuchtungseinrichtung ausgeleuchtet wird. Ein unmittelbar vor der Hintergrundbeleuchtung liegender Messabschnitt 1 10-1 M des umgebogenen ersten Abschnitts ist als breite schwarze Linie vor dem gleichmäßig hellen Hintergrund der Hintergrund-Beleuchtungseinrichtung zu erkennen. Im Rahmen der Messoperation wird ein Linienscan entlang einer Messlinie 415 erfasst, die quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zum Verlauf des Messabschnitts verläuft. Die Helligkeitswerte der Bildpunkte (Pixel) ändern sich beim Übergang von dem Bereich mit Hintergrundbeleuchtung zu dem durch den Messabschnitt abgeschatteten Bereich an der Außenkontur des Messabschnitts 1 10-1 M sprunghaft. Der Ort des Hell-Dunkel- Übergangs an der Kontur des Messabschnitts bildet eine Messstelle, deren Position im Bildfeld unabhängig von der Beleuchtungssituation am Aufstellungsort der Biegemaschine mit hoher Präzision ermittelt werden kann. Aus den Positionsdaten des Hell-Dunkel-Übergangs im Linienscan bzw. den entsprechenden Bildkoordinaten dieser Messstelle bzw. dieses Messpunkts kann mithilfe weiterer Parameter der Winkel-Wert berechnet werden. Im Beispielsfall berechnet das Bildverarbeitungsprogramm die Daten für eine gerade erste Hilfslinie 430-1 , die parallel zur Mittelachse des ersten Abschnitts entlang der Hell-Dunkel- Kontur verläuft. Weiterhin sind im Programm Daten für eine virtuelle zweite Hilfslinie 430-2 hinterlegt, die parallel zur Zuführrichtung (x-Achse des Maschinenkoordinatensystems) verläuft.
Der Biegewinkel kann definiert werden als der Winkel zwischen den verlängerten Mittelachsen des zweiten Abschnitts und des ersten Abschnitts. Alternativ kann der Biegewinkel auch als Winkel zwischen den Kanten des zweiten Abschnitts und des ersten Abschnitt definiert werden. Langestreckte Werkstücke, wie z.B. Drähte, weisen i.d.R. zwei Kanten auf, die in Draufsicht parallel und symmetrisch zur Mittelachse verlaufen. Durch die Parallelität können die Kanten bzw. die Mittelinien des zweiten Abschnitts und des ersten Abschnitts mit einander kombiniert werden, um den Biegewinkel zu ermitteln.
Die Fig. 4B, 4C und 4D illustrieren beispielhaft einige Mess-Strategien.
Bei der Variante von Fig. 4B wird nur eine einzige Messstelle M1 an der innen liegenden Kontur des ersten Abschnitts 1 10-1 oberhalb der Hintergrundbeleuchtung optisch angetastet. Die Hilfslinie 430-1 wird definiert als diejenige Tangente an den Umfang des Biegestifts, die durch diesen Messpunkt verläuft. Die zweite Hilfslinie 430-1 verläuft parallel zur Mittellängsachse des zweiten Abschnitts bzw. der Drahtzuführrichtung. Diese kann mit der Mittellängsachse zusammenfallen oder, wir gezeigt, parallel versetzt dazu liegen. Der zweite Abschnitt wird nicht gesondert angetastet.
Wie Fig. 4C zeigt, können z.B. auch zwei Punkte M1 , M2 in ausreichendem Abstand zueinander optisch ermittelt und als Messpunkte markiert werden. Die Gerade zwischen den beiden Punkten bildet die Hilfslinie 430-1 (Messlinie) bzw. die Gerade des ersten Abschnitts. Es kann von beiden Seiten des ersten Abschnitts oder der Konturlinie angetastet werden. Über die Software wird die Grenze des Hell-Dunkel-Übergang oder Dunkel-Hell-Übergang ermittelt.
Wenn mehr als zwei mit Abstand zueinander liegende Messstellen bzw. Messpunkte M1 bis M4 an derselben Kontur angetastet werden (Fig. 4D), dann kann die erste Hilfslinie 430-1 als Ausgleichsgerade durch diese Punkte definiert werden.
In Fig. 5A und 5B sind Details einer Biegemaschine 100 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel dargestellt. Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel bestehen lediglich bezüglich des Aufbaus und der Funktion des Messsystems, weshalb die Komponenten der Biegemaschinen die gleichen Bezugszeichen tragen wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Die Kamera 550 des Messsystems 500 ist ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel an einer Trägerkonstruktion befestigt und befindet sich nach der Einstelloperation an einer festen Kameraposition mit Abstand oberhalb der Tischplatte 192 des Auflagetischs. Das rechteckige Bildfeld 552 der Kamera enthält den Biegekopf 180 sowie die gesamte Aussparung 195 an der der Einzugseinrichtung zugewandten Seite des Auflagetischs.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel umfasst das Messsystem eine Hintergrund- Beleuchtungseinrichtung 560, die eine Auflicht-Beleuchtungseinrichtung mit einer oder mehreren Lichtquellen 565 umfasst, die innerhalb eines Beleuchtungskastens um das Objektiv der Kamera 550 herum angeordnet sind. Auf der dem Auflagetisch zugewandten Seite des Kastens ist eine Streuscheibe montiert, so dass der Bereich des Biegekopfs 180 mittels der Lichtquellen 560 mit diffusem Licht homogen ausgeleuchtet werden kann.
Unterhalb des Auflagetischs befindet sich, genau wie beim ersten Ausführungsbeispiel, ein Leuchtkasten 260 einer aktiven Hintergrund-Beleuchtungseinrichtung. Zwischen dem Biegekopf 180 und dem Innenrand der Aussparung des Lichtkastens liegt ein radialer Freiraum.
Eine Besonderheit des Messsystems 500 besteht darin, dass die Hintergrund- Beleuchtungseinrichtung 560 zusätzlich zu dem Leuchtkasten 260 einen im Wesentlichen ringförmigen Reflektor 570 aufweist, der in Fig. 5B in vergrößertem Detail dargestellt ist. Der Reflektor wird im Wesentlichen durch ein flaches Blechstück aus eloxiertem Aluminium gebildet, dessen dünn beschichtete ebene Oberfläche als diffus reflektierende Reflektorfläche dient. Der Reflektor hat im Wesentlichen die Form einer kreisrunden Scheibe, deren Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser der von der aktiven Hintergrundbeleuchtung umschlossenen Aussparung entspricht oder geringfügig größer als dieser Durchmesser ist. Um das Zentrum herum ist eine im Wesentlichen kreisförmige Aussparung 572 vorgesehen, deren Innendurchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser des drehbaren Biegewerkzeugs 184 ist. An einer Seite hat die kreisförmige Aussparung eine rechteckförmige Erweiterung 574, die an die Größe des Trägers für den Biegestift 186 angepasst ist. Dadurch kann der Reflektor auf den Biegekopf so aufgelegt werden, dass der innere stationäre Werkzeugteil 182 des Biegekopfs die Aussparung 572 durchgreift und der Träger für den Biegestift in die rechteckige Aussparung 574 passt. Der Reflektor liegt dann auf der Oberseite des ringförmigen Teils des drehbaren Biegewerkzeugs auf und dreht sich während sich der Biegeoperation mit dieser mit. Der Reflektor 570 umschließt den Biegekopf vollständig.
Bei der Durchführung einer Messung nach Abschluss einer Biegeoperation und Entlastung des Werkstücks durch Zurückfahren des drehbaren Biegewerkzeugs werden die Lichtquellen 560 so angesteuert, dass sie blitzartig aufleuchten und die Oberseite des Auflagetischs inklusive den Bereich um den Biegekopf 180 gleichmäßig beleuchten. Dasjenige Licht, welches auf die Oberseite des Reflektors 570 fällt, wird von diesem diffus rückreflektiert, so dass der diffuse Reflektor als passive Hintergrundbeleuchtung dient, die einen starken Hell-Dunkel-Kontrast an den Konturen des gebogenen ersten Abschnitts erzeugt. Dieser kann dadurch mit hoher Genauigkeit angetastet werden.
Ein Vorteil des Reflektors besteht darin, dass er unmittelbar bis an die Außenkontur des stationären Teils 182 des Biegekopfs 180 heranreicht, so dass Messungen auch dann möglich sind, wenn der gebogene erste Abschnitt nur sehr kurz ist und nicht bis in den Bereich der aktiven Hintergrundbeleuchtung oder über diesen Bereich hinaus bis auf den Auflagetisch reicht. Zudem sind Reflektoren dieser Art relativ kostengünstig herstellbar, leicht auswechselbar und aufgrund des Fehlens elektrisch zu betreibenden Komponenten sehr robust.
Der Reflektor sitzt auf dem drehbaren Biegewerkzeug und dreht sich um den innen stationären Teil. Ein besonderer Vorteil ist, dass damit kurze„Schenkel" gemessen werden können, da der Reflektor den Biegekopf besonders nah umschließt und - im Gegensatz zum Leuchtkasten - gemeinsam mit dem Biegestift mitgedreht werden kann.
Eine Kombination aus aktiver Hintergrund-Beleuchtung (z.B. mittels Leuchttisch) am Auflagetisch und Reflektor am Biegekopf kann günstig sein. Dadurch kann ein möglichst großer Bereich der Aussparung abgedeckt werden. Die Messpunkte am ersten Abschnitt können dann sehr weit auseinander liegen, wodurch genauere Messungen möglich sind..
Es gibt auch Ausführungsformen, bei denen die kontraststeigernde Hintergrund- Beleuchtungseinrichtung auf Seiten des Biegekopfs lediglich einen entsprechend gestalteten Reflektor hat, der mit einer Beleuchtungseinrichtung auf Seiten der Kamera zusammenwirkt. Es kann also auf eine aktive Hintergrund-Beleuchtungseinrichtung zum Beispiel nach Art eines Leuchtkastens, auch verzichtet werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung eines Biegeteils aus einem langgestreckten Werkstück (1 10), insbesondere aus einem Draht oder einem Rohr aus rundem, flachen oder profilierten Material, mittels einer Biegemaschine (100), die einen Biegekopf (180) mit einem Biegewerkzeug (184) zum Angreifen an einem umzubiegenden ersten Abschnitt (1 10-1 ) des Werkstücks aufweist, wobei das Biegewerkzeug mittels eines durch eine Steuereinrichtung gesteuerten Biegeantriebs um eine Biegeachse (185) drehbar ist,
wobei zunächst ein mit einer Biegung zu versehender Werkstückabschnitt in eine Ausgangsstellung im Eingriffsbereich des Biegekopfs (180) gebracht wird,
danach das Biegewerkzeug (184) in einem Abstand von der Biegeachse in Kontakt mit dem ersten Abschnitt gebracht wird,
danach in einer Biegeoperation durch Drehen des Biegewerkzeugs (184) um die Biegeachse (185) eine Biegung zwischen einem nicht umzubiegenden zweiten Abschnitt (1 10-2) und dem ersten Abschnitt (1 10-1 ) erzeugt wird und
anschließend unter Verwendung eines mit einer Kamera (250, 550) ausgestatteten Messsystems (200, 500) zur berührungslosen Erfassung von Daten über die Geometrie des aktuell hergestellten Biegeteils ein Winkel-Messwert ermittelt wird, der den durch die Biegeoperation erzeugten Ist-Biegewinkel repräsentiert,
dadurch gekennzeichnet, dass
mit der Kamera ein Bildfeld (252, 552) erfasst wird, welches den Biegekopf (180) enthält und dass Bildinformation aus dem Bildfeld zur Ermittlung des Winkel-Messwerts ausgewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Biegeoperation das gebogene Werkstück durch eine entgegen der Biegerichtung gerichtete Rückdrehung des Biegewerkzeugs (184) entlasten wird, bevor eine Messung an dem gebogenen Werkstück durchgeführt wird, wobei die Entlastung vorzugsweise derart erfolgt, dass das Biegewerkzeug noch in weitgehend kräftefreiem Berührungskontakt zum ersten Abschnitt (1 10-1 ) bleibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (1 10-1 ) an mindestens einer mit Abstand von der Biegeachse liegenden Messstelle (M1 , M2, M4) optisch angetastet wird und dass der Winkel-Messwert unter Verwendung von Positionsdaten der Messstelle im Bildfeld (252, 552) ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung der Positionsdaten der Messstelle (M1 , M2, M4) eine erste Hilfslinie (430-1 ) berechnet wird, die die Orientierung des ersten Abschnitts (1 10-1 ) in der Biegeebene repräsentiert, dass eine die Orientierung des zweiten Abschnitts (1 10-2) in der Biegeebene repräsentierende zweite Hilfslinie (430-2) ermittelt wird und dass der Winkel-Wert aus einem Winkel zwischen der ersten Hilfslinie und der zweiten Hilfslinie berechnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hilfslinie (430-2) ohne Messung am zweiten Abschnitt aus einer Soll-Orientierung des zweiten Abschnitts bestimmt wird oder dass in einer Messoperation wenigstens eine Messstelle an dem ersten Abschnitt (1 10-1 ) und wenigstens eine Messstelle an dem zweiten Abschnitt (1 10-2) angetastet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Messstelle (M1 , M2, M4) ein Hell-Dunkel-Übergang zwischen einer Kontur des ersten Abschnitts (1 10-1 ) und einem kontraststeigernden Hintergrund an der der Kamera (250, 550) abgewandten Seite des ersten Abschnitts (1 10-1 ) verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (1 10-1 ) zumindest zur Durchführung einer Messung von der der Kamera (250, 550) abgewandten Seite mittels einer Hintergrundbeleuchtung beleuchtet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der der Kamera (550) abgewandten Seite ein den Biegekopf (180) mindestens teilweise umschließender Reflektor (560) angeordnet wird und dass der Reflektor zur Durchführung einer Messung von der Seite der Kamera (550) beleuchtet wird.
9. Biegemaschine (100) zur Herstellung eines Biegeteils aus einem langgestreckten Werkstück (1 10), insbesondere aus einem Draht oder einem Rohr aus rundem, flachen oder profilierten Material, mit
einer Steuereinrichtung;
einem Biegekopf (180), der ein Biegewerkzeug (184) zum Angreifen an einem umzubiegenden ersten Abschnitt (1 10-1 ) des Werkstücks aufweist, wobei das Biegewerkzeug mittels eines durch die Steuereinrichtung gesteuerten Biegeantriebs um eine Biegeachse (185) drehbar ist, und
einem Messsystem (200, 500) zur berührungslosen Erfassung von Daten über die Geometrie eines aktuell hergestellten Biegeteils, wobei das Messsystem eine Kamera (250, 550) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kamera (250, 550) in Bezug auf den Biegekopf (180) derart angeordnet ist, dass der Biegekopf permanent im Bildfeld (252, 552) der Kamera liegt.
10. Biegemaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (252, 552) an einer Kameraposition fest installiert ist.
1 1 . Biegemaschine nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Hintergrund- Beleuchtungseinrichtung (260, 560) zur Bereitstellung eines kontraststeigernden Hintergrunds an der der Kamera (250, 550) abgewandten Seite der Biegeebene.
12. Biegemaschine nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Element (260, 570) der Hintergrund-Beleuchtungseinrichtung (260, 560) den Biegekopf (180) mindestens teilweise umschließt, so dass der Biegekopf über einen Teil seines Umfangs oder über den gesamten Umfang durch einen kontraststeigernden Hintergrund umgeben ist.
13. Biegemaschine nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrund-Beleuchtungseinrichtung einen Leuchtkasten (260) mit einer oder mehreren Lichtquellen hinter einer lichtdurchlässigen diffus streuenden Platte (264) aufweist.
14. Biegemaschine nach Anspruch 1 1 , 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrund-Beleuchtungseinrichtung (560) einen den Biegekopf mindestens teilweise umschließenden diffusen Reflektor (570) an der der Kamera (550) abgewandten Seite der Biegeebene sowie mindestens eine Lichtquelle (565) zur Beleuchtung des Reflektors an der Seite der Kamera aufweist.
15. Biegemaschine nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegemaschine (100) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 konfiguriert ist.
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