WO2020182422A1 - Verfahren zur steuerung eines biegeprozesses zum biegen eines biegekörpers - Google Patents

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WO2020182422A1
WO2020182422A1 PCT/EP2020/054133 EP2020054133W WO2020182422A1 WO 2020182422 A1 WO2020182422 A1 WO 2020182422A1 EP 2020054133 W EP2020054133 W EP 2020054133W WO 2020182422 A1 WO2020182422 A1 WO 2020182422A1
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bending
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coordinate system
bending device
bending element
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PCT/EP2020/054133
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Nikolas BEULICH
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • B21D7/12—Bending rods, profiles, or tubes with programme control
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B19/402—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for positioning, e.g. centring a tool relative to a hole in the workpiece, additional detection means to correct position
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45143—Press-brake, bending machine

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a bending process for bending a bending body, in particular a bending profile.
  • the bending process can preferably be assigned to free-form bending, with a bending contour or the target geometry not being tool-related, but rather from tool kinematics, i.e. H. is influenced by a targeted relative movement of at least one bending element, in particular a plurality of bending elements movable relative to one another.
  • free-form bending includes the so-called three-roller push bending known in the prior art, in which the bending profile is guided between a bending roller and at least one support roller and is fixed in a transport unit or a feed unit having a feed means.
  • the profile is bent by moving the forming roller transversely to the longitudinal axis of the profile and subsequent or simultaneous profile feed via the transport unit or via the feed means.
  • the invention is based on the object of specifying a method which, in particular with regard to a simple, precise and inexpensive measure, allows the control of a bending process for bending a three-dimensional flexure and thus enables the production of three-dimensional flexures with higher quality and greater accuracy.
  • the object is achieved by a method for controlling a bending process for bending a bending body according to claim 1.
  • the dependent claims relate to possible embodiments of the method.
  • the invention relates to a method for controlling a bending process for bending a bending body, in particular a bending profile, wherein a bending device has a bending device provided with at least one bending element and the at least one bending element executes a defined movement on the basis of a control signal, the method comprises the following steps:
  • the bending body to be produced by the bending process of the bending device can typically comprise a three-dimensional bending body.
  • the target geometry of the bending body can have a curvature of the bending body in at least one spatial axis, preferably in at least two non-coincident spatial axes.
  • the target geometry of the bending body has a first curvature of the bending body at a first bending point of the bending body about a first bending axis or spatial axis and a second curvature of the same bending body at a second bending point of the bending body about a second bending axis or spatial axis, the first bending axis and the second bending axis do not coincide or include an angle not equal to 0 ° in their projection into a plane, in particular include an angle in the range from 15 ° to 165 °.
  • the bending body or the bending profile can be rotated about the longitudinal axis of the bending body in contact with at least one bending element on the bending device side. In other words, a torsion or twisting of the bending body is made possible at least in sections.
  • the at least one bending element can be moved at least in sections in at least two different degrees of freedom, while the bending body is being advanced, in particular continuously and / or in particular at a constant speed, he follows.
  • the bending body can be advanced at least in sections at a variable speed.
  • the bending process described herein is preferably used in a process referred to as a die press bending process and / or press bending with a moving die.
  • MOS-Bending free-form bending according to Nissin or free-form bending according to Neu.
  • the bending element can be designed as a die or as a bending die, while the bending element has a shape-influencing or bending effect on the bending body, which is guided past the bending element in the course of the feed.
  • the at least one bending body acts on the bending body from at least one direction, preferably from at least two directions.
  • a data processing process in particular a calculation process, is carried out in which a target geometry of the bent flexible body is described in a set of desired bending information by comparing at least two coordinate systems.
  • This desired bending information is set up to be usable as a control signal for controlling at least one movable bending element of a bending device.
  • At least one of the coordinate systems used is preferably a straight, a curvilinear, a straight orthogonal or a curvilinear orthogonal coordinate system.
  • the type of coordinate system can, for example, be the same for two, in particular for all, coordinate systems used within a bending process to form a bending body.
  • a spherical coordinate system is used in each case for a first and a second coordinate system in order to describe the target geometry of the bending body or the desired bending information.
  • the target bending information can also optionally include a target bending line for describing 3D spatial bends, so that a control signal can be derived therefrom which is suitable for controlling the target movement curves of at least one bending element to be moved on the bending device side.
  • the comparison of the at least two coordinate systems compared in the data processing process, in particular in the calculation process, can take place, for example, with regard to a translational and / or rotational shift or change.
  • the at least two coordinate systems can coincide with or represent a predefined point or region of the bending body at least at their respective point in time.
  • the bending body can be mapped in a first point on a central longitudinal axis of the bending body by a first coordinate system and in a second point different from the first point on the central longitudinal axis of the bending body by the second coordinate system.
  • the two point considerations can lead to a continuous image of the bending information or the bending line for the bending body and thus the desired bending information through iteration, averaging or other mathematical methods.
  • a first coordinate system is arranged on or in a guide area, in particular on or in a static guide section, of the bending device and a second coordinate system is arranged on or in a direction pointing from the guide area in the displacement direction of the bending body into the bending device.
  • the second coordinate system is arranged within an effective range of the at least one bending element.
  • the guide area can form a static guide section and / or a static guide opening for an undeformed bending body or a bending body that does not exist in the target geometry, this static guide section and / or the, in particular static, guide opening must be passed through by the bending body in order to be able to To get in contact with the flexure.
  • the bending body can be “pushed” by a feed means or a transport means and thus transferred via the guide opening or an insertion opening into the area in which at least one bending element is arranged which, through contact with the bending body, exerts a bending influence on the latter.
  • the guide opening or the insertion opening as a static, ie stationary area, of the bending device can be provided, which facilitates an, in particular automated, feeding of the bending body to be bent to or into the bending device.
  • a guide section of the bending device that forms the guide opening or the insertion opening is designed to be translationally and / or rotationally movable.
  • a guide section that is effective at least in sections as a guide for the bending body, eg. B. the guide elements of the bending device can be designed to be translationally and / or rotationally movable.
  • a second coordinate system arranged next to the first coordinate system arranged in the guide region, can be arranged in the region of the at least one movable bending element.
  • the second coordinate system can be arranged following the first coordinate system in the direction of movement or in the direction of displacement of the bending body.
  • the movement or the mobility of the bending element is mapped by a coordinate system that is fixed relative to the bending element.
  • the second coordinate system can represent the bending element or at least a region of the bending element in such a way that a movement of the bending element can be mapped by a corresponding movement of the coordinate system assigned to the bending element.
  • first coordinate system represents the stationary guide area or the stationary guide opening or insertion opening or is arranged there and the second coordinate system represents the movable bending element or is arranged there
  • first coordinate system represents the stationary guide area or the stationary guide opening or insertion opening or is arranged there
  • second coordinate system represents the movable bending element or is arranged there
  • a first coordinate system is arranged on a first effective area of a first movable bending element of the bending device and a second coordinate system is arranged on a second effective area of a second bending element of the bending device that is different from the first movable bending element.
  • a corresponding movement of the respective bending element takes place assigned coordinate system.
  • One or both of the bending elements can be mounted in the bending device so that they can move independently. Because the respective coordinate systems “join in” the respective movements of the corresponding bending elements, a precise mapping of the movement sequences of the bending elements to form the target geometry of the bending element can be achieved.
  • the effective areas of the bending elements are to be understood as the contact areas of the bending element and the bending body, the interaction of which results in a defined deformation or bending of the bending body.
  • the boundary condition information can include material information about a material of the bending body, geometry information about the bending body and / or bending device information about the bending device.
  • the boundary condition information can change or modify the target bending information in a targeted manner before or during the bending process or can also flow into the determination or generation of the target bending information during the data processing process.
  • the set bending information that has been changed or that takes into account the boundary condition information is used as the basis of the control signal for controlling the movement of at least one bending element.
  • first setpoint bending information can be determined or calculated.
  • This first desired bending information can be modified based on boundary condition information, the boundary condition information, for example, kinematic information depicting a kinematic behavior of the bending device, FEM information based on an FEM simulation of the bending process and / or on a comparison comprises matching information based on at least one sample component with a target geometry.
  • boundary condition information for example, kinematic information depicting a kinematic behavior of the bending device, FEM information based on an FEM simulation of the bending process and / or on a comparison comprises matching information based on at least one sample component with a target geometry.
  • the at least one boundary condition information item can be determined and / or recorded at least partially before or during the bending process.
  • boundary condition information determined or present prior to the bending process can form information regarding the geometry of the bending body that has not yet passed through the intended bending process (initial geometry of the bending body to be bent) and / or regarding the material of the bending body. This information can be taken from a database, for example, and z. B. are provided by a manufacturer of the starting material or the semi-finished product or the bending body to be bent.
  • a batch information relating, for example, to a batch of flexible bodies to be bent can form at least one component of boundary condition information determined or recorded prior to the bending process by means of manual data input, wired or wireless data transmission and / or a detection device before the bending process is completed .
  • a detection means arranged in particular on or in the bending device can be provided, which is detected to obtain information relating to the bending body and / or the bending device during the bending process and is used to create and / or influence boundary condition information.
  • At least one force acting within the bending device can be determined via a detection device designed as a force measuring device and the bending device can be used to specifically influence the control signal fed to the bending device to control at least one movable bending element.
  • the determined force can represent the force development in a region-specific manner, that is, the force is determined for at least two different regions of the bending body and / or the bending device and the force information allows a corresponding region-specific statement.
  • the detection device can, for example, comprise at least one optical, haptic and / or thermal sensor, the sensor result of which leads at least to targeted influencing or modification of the boundary condition information.
  • the detection device can be designed, for example, as an optical camera, a touch sensor and / or a thermal imaging camera.
  • the material information of the bending body can include at least one, in particular area-specific, chemical and / or physical property of the bending body before, during and / or after the bending process, preferably includes the physical property, in particular area-specific, the density, the specific heat capacity, the specific resistance, the temperature coefficient, the coefficient of thermal expansion, the normal melting point, the permeability, the refractive index, the modulus of elasticity and / or the shear modulus of the flexible body.
  • Such material information of the bending body can be used for a precise calculation of the interaction between the bending body and the bending device during the bending process.
  • a springback behavior of the flexurally stressed flexural body can be predicted more precisely, in particular by considering its physical properties.
  • the geometry information can include the geometric shape of the bending body before, during and / or after the bending process, in particular the geometry information includes at least in sections (a) a wall thickness of a bending body that is at least in sections formed as a hollow body, (b) a length and / or width of a bending body , (c) a surface extension of the bending body and / or (d) a volume extension of the bending body.
  • geometry information for the boundary condition information can be helpful for the control of the bending device and in particular the movable bending element of the bending device, since the geometry information provides a bending resistance moment and / or a torsion resistance moment for the bending body can be determined.
  • the bending resistance moment and / or the torsion resistance moment allows a more targeted control of the bending device in order to obtain a bending body which corresponds or corresponds to the target geometry.
  • the bending device information can be used, which contains at least (a) aging information relating to aging of the bending device, (b) tolerance information relating to a tolerance of at least one movable bending element of the bending device, (c) a temperature of the bending device, in particular a Bending element, includes relevant temperature information. Since the achievement of the target geometry of the bending body is not exclusively due to the nature of the bending body, but is based on an interaction between the bending body and the bending device, it can be expedient if the bending device-specific aspects are taken into account for the formation of modified target bending information or control information that controls the bending device .
  • the bending information can include a preferably variable parameter of the bending device.
  • the bending device can also be operated with alternately used, in particular movable, bending elements so that the bending device information can specify the bending element specifically intended to be used for bending a defined bending body.
  • At least one boundary condition information can, for example, be or can be stored in a data storage unit, in particular on the bending device side, and used to generate a control signal and finally transmitted to a control unit, preferably on the bending device side, to generate a control signal. It can also be provided, for example, that the target bending information is changed or modified by correction information or is changeable or modifiable, the correction information being based on and / or based on a bending process simulated by an FEM process one generated or created by manufacturing a test bending component using the bending device and comparing it with the target geometry. determined deviation information is formed.
  • the correction information comprising FEM information and / or deviation information can thus lead to an, possibly further, change or modification of the desired bending information.
  • the bending device can comprise at least one bending element which is arranged or designed to be movable in at least one translational and / or rotational degree of freedom, in particular relative to a further bending element which is effective for bending the bending body.
  • a longitudinal and / or rotatable mounting of the at least one bending element within the bending device a freely configurable bending of the bending body can be achieved. It can be provided that a first bending element is rotatably and / or longitudinally movably mounted within the device and a second bending element is placed in or on the bending device in a rigid or stationary manner.
  • a bending device which comprises at least two bending elements, a first bending element moving along at least a first degree of freedom before or during the bending process and a second bending element moving along at least a second, in particular from, before or during the bending process the first different, degree of freedom.
  • at least one bending element can be mounted in or on the device in such a way that this bending element can be moved in at least two different degrees of freedom, for example a linear and a rotational degree of freedom.
  • the bent flexible body resulting from the method described here can preferably be used as a vehicle component, in particular the flexible body is used as a vehicle component installed in a motor vehicle.
  • the bent body can also be used to form other components or assemblies, e.g. B. the bending body can form at least part of a stairlift for wheelchair users or part of a curved bicycle stand.
  • the invention also relates to a control device for controlling at least one bending element of a bending device for bending a bending body, in particular a bending profile, which is set up to carry out a method described herein.
  • the invention also relates to a bending device for bending a bending body, in particular a bending profile, which is set up to carry out a method described herein.
  • the invention also relates to a flexible body, in particular a motor vehicle component, which was produced in a method described herein.
  • the control device in particular arranged on the bending device side, controls at least one bending element on the basis of the control signal processed by it.
  • the control signal can be provided by a control unit, in particular arranged on the bending device side, taking into account at least one piece of information, e.g. B. a boundary condition information can be generated and / or changed.
  • the control device and the control unit can be arranged in a common control housing and / or implemented in a control means that includes both functions.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a bending device according to a
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a bending device according to FIG. 1 in an advanced time of the bending process
  • FIG. FIG. 3 shows a perspective basic illustration of desired bending information according to an exemplary embodiment
  • FIG. 4a, 4b a schematic representation of a control signal for a first (Fig. 4a) and for a second (Fig. 4b)
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a time sequence of a
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a sequence of a
  • FIG. 7 shows a schematic detailed illustration of sub-steps of the iterative calculation of the movement curves of the bending device from the data processing process according to FIG. 6.
  • Figure 1 shows a schematic diagram of a bending device 2 to illustrate a method for controlling a bending process for bending a bending body 1, in particular a bending profile, the bending device 2 having a bending device 4 provided with at least one bending element 3 and the at least one bending element 3 based on a control signal 5 executes a defined movement.
  • the movement of the, in particular two opposite the movement of the, in particular two opposite,
  • Bending element 3 consisting of surface sections 6, 6 'is shown as a portion of a translational movement in the y direction and as a portion of a rotary movement about the z or z' axis and is illustrated by the arrow 7.
  • the second coordinate system 9 has both a distance 55 in the x direction, a distance 56 in the y direction and a rotation about the z axis.
  • the bending device 2 works in such a way that a preferably initially straight bending body 1 in one, in particular straight-line, and at least two Guide area 10 of the bending device 2 having guide elements 12, 12 'is provided or introduced.
  • the guide area 10 is designed as a static, ie, stationary, guide section 13 of the bending device 2 and comprises two static or stationary guide elements 12, 12 '.
  • the end of the guide elements 12, 12 'facing the at least one bending element 3 forms a guide opening 14 or an insertion opening which forms the beginning of a path along which a deformation or bending of the bending body to be bent is initiated by means of the at least bending element 3 .
  • Via the feed movement (see arrow 15) of a feed means 11 the bending body 1 to be bent becomes the
  • Bending element 3 moved towards it.
  • the bending element 3 By contact of the bending element 3 with the bending body 1 guided at least at the guide opening 14, guidance is achieved at at least two locations of the bending body 1, so that a bending stress on the bending body 1 to be bent can be achieved through targeted relative displacement of the guiding means to one another is.
  • the bending body 1 by pressing the feed means 11 on the end of the bending body 1 opposite the bending element 3, the bending body 1 is forced into a guide contour formed by the surface sections 6, 6 'of the bending element 3.
  • the guide contour of the bending element 3 and the guide opening 14 define a guide channel which is defined at least by its start and end point. After the bending body 1 has passed through this guide channel, the bending body 1 has at least one curved section 16. In FIG.
  • the guide channel formed by the guide opening 14 and the bending element 3 is designed in a straight line or the guide opening 14 and the bending element 3 are coaxially aligned with one another. In this position, no bending of the bending body 1 is achieved. Only when the bending element 3 is displaced relative to the guide opening 14 from this basic position shown in FIG. 1 can the bending body 1 be bent by the bending device 2.
  • a first coordinate system 8 can be arranged on or in the guide opening 14 and a second coordinate system 9 can be arranged on or in the bending element 3.
  • the second coordinate system 9 is preferably in the center of the bending element 3 or arranged in the center of the area forming the guide channel section on the bending element side.
  • FIG. 3 shows a bending body 3, the two coordinate systems 8, 9 to be compared with one another having a twist or twist around the bending line 23.
  • the bending body 3 is subjected to torsional stress.
  • a support curve 25 can also be used, which z. B. runs on or on a surface area of the bending body 3, in the embodiment shown in Figure 3, the bending body has a rectangular cross-sectional shape, the support curve 25 running in the middle or halfway up the short side of the rectangle shown on the left in the drawing.
  • a data processing process 17 is carried out, which, by comparing two coordinate systems 8, 9, generates desired bending information 18 describing the target geometry of the bent bending body 1.
  • a bending process is carried out, with a control signal 5 controlling the at least one bending element 3 based on the desired bending information 18 being used before and / or during the bending process in order to bend the bending body 1 using the at least one bending element 3.
  • the control signal 5 controls the at least one bending element 3 in such a way that it executes a defined movement, in particular relative to a guide opening 14.
  • a control signal 5 for controlling a bending element 3 each show a part of a control signal 5 for controlling a bending element 3, with the movement of the bending element 3 in the translational movements as a function of time and thus depending on the defined advance of the bending body 1 by the advance means 11 the Z-axis (Fig. 4a) and along the Y-axis (Fig. 4b) is shown.
  • a control signal 5 of the bending element 3 for a rotational movement can include rotational angle information that is analogously dependent on time.
  • the comparison of the at least two coordinate systems 8, 9 compared in the data processing process 17, in particular in the calculation process, takes place in particular with regard to a translational and / or rotary shift or change.
  • the difference between the two coordinate systems 8, 9 is compared with regard to a translational and / or rotational change.
  • the information resulting from the comparison is used to describe the desired bending information 18 or to generate the control signal 5 based on the desired bending information 18.
  • a first coordinate system 8 on a guide area 10, in particular on a static guide section 13 of the bending device 2 and a second coordinate system 9 on one of the guide area 10 in the direction of displacement (see arrow 19) of the bending body 1 is arranged to at least one bending element 3 pointing direction.
  • the second coordinate system 9 can be arranged or formed within an effective range (e.g. the surface sections 6, 6 ‘) of the at least one bending element 3, i.e. That is, the second coordinate system 9 is arranged close to or in or on the contact area of the bending element 3 with the bending body 1.
  • a first coordinate system 8 can be arranged on a first active area of a first movable bending element 3 of the bending device 2 and a second coordinate system 9 on a second active area of a second bending element (not shown) of the bending device 2 that is different from the first movable bending element 3, in particular, when the first and / or second bending element 3 moves, a corresponding movement of the coordinate system 8, 9 assigned to the respective bending element 3 takes place.
  • the target bending information 18 is calculated by comparing at least two coordinate systems 8, 9.
  • at least one piece of boundary condition information that leads to a specific change can be taken into account or modification of the desired bending information 18 still leads within the first process step 20.
  • material information about a material of the bending body 1, geometry information about the bending body 1 and / or bending device information about the bending device 2 can be used as boundary condition information.
  • the boundary condition information can be determined and / or recorded at least partially before or during the bending process, in particular at least one boundary condition information is recorded at least partly by a recording means 21, in particular arranged on the bending device side.
  • the material information of the bending body 1 can include at least one, in particular area-specific, chemical and / or physical property of the bending body 1 before, during and / or after the bending process, preferably includes the physical property, in particular area-specific, the density, the specific heat capacity, the specific Resistance, the temperature coefficient, the coefficient of thermal expansion, the normal melting point, the permeability, the refractive index, the modulus of elasticity and / or the shear modulus of the bending body 1.
  • the geometry information can include, for example, the geometric shape of the bending body 1 before, during and / or after the bending process, in particular the geometry information comprises at least in sections (a) a wall thickness of a bending body 1, which is at least in sections designed as a hollow body, (b) a length and / or width extension of a bending body 1, (c) a surface extension of a bending body 1 and / or (d) a volume extension of a bending body 1.
  • the bending device information on the bending device 2 can, for example, contain at least (a) aging information relating to the aging of the bending device 2, (b) tolerance information relating to a tolerance of at least one movable bending element 3 of the bending device 2 and / or (c) a temperature of the bending device 2, in particular a bending element 3, include relevant temperature information.
  • the boundary condition information can preferably be stored or stored in a data storage unit (not shown) and via a wired or wireless data connection of a control unit (not shown) for generating a control signal 5 can be transmitted.
  • the desired bending information 18 is changed or modified by means of correction information
  • Correction information (a) on the basis of a bending process simulated or determined by a FEM process and / or (b) on the basis of a test bending component produced or determined by the
  • Bending device 2 and a comparison of the test bending component with the target geometry generated or determined deviation information is formed.
  • This change or modification of the desired bending information can, for. B. take place within the first process step 20.
  • a generation or modification of a desired bending information item 18 is carried out.
  • standardized information 27 can be used for the respective bending body 1 to form the desired bending information 18 and to form the control signal 5.
  • typical value ranges for the desired bending information 18 are used, which can be based on information obtained from a sample or test bending process, from an FEM process, from general material information of the bending body 1 and / or from general or typical geometry information were derived for the bending body to be bent, used for a large number of bending processes and can therefore also be referred to as standardized information 27.
  • a target bending information 18 based on standardized information 27 can be modified.
  • batch information 28 can be used, in which z. B. batch-specific material parameters and / or geometry values of the bending body 1 to be bent after changing the batch of bending bodies 1 to be bent in the course of a second process step 22 can flow.
  • batch-specific or series-specific information 28 can be incorporated into the design of the desired bending information 18 and thus flow into the design of the control signal 5.
  • a batch or a series relates to a group of bending bodies 1 that are produced in an identical or similar manufacturing process.
  • process step 24 shortly before the bending process or during the The bending process determines information, referred to here as online information 29, for modifying the desired bending information 18 or the
  • Control signal 5 are taken into account. So z. B. the material thickness of the bending body 1 can be optically detected via the detection means 21 and this specific information pertaining to the bending body 1 currently to be bent for “fine adjustment” or for online modification of bending process parameters or the
  • Control signal 5 can be used.
  • at least one of the following information can be taken into account for this modification of the desired bending information 18 that takes place shortly before the bending process or during the bending process: (a) Curvature course in a preform zone, i. H. in one between two flexible areas of the bending device 2, (b) force on a bending element 3, (c) force on the advancing means 11, (d) retaining force on a bending element 3, in particular on a bending mandrel. Through this z. B.
  • a more precise achievement of the target geometry of the bending body 1 to be bent can be achieved.
  • the movement control of the activated bending element 3 can be readjusted in such a way that at least partial areas of the bending body 1 to be bent are subjected to the bending performed by the bending device 2 to be influenced.
  • the bending element 3 is designed in such a way that it is arranged or designed to be movable in at least one translational and / or rotational degree of freedom, in particular relative to another bending element (not shown) that is flexible for the bending body 3.
  • a bending device 2 can be used which comprises at least two bending elements 3, and a first bending element 3 in front of or during the bending process a movement along at least a first degree of freedom and a second bending element 3 before or during the bending process a movement along at least a second, in particular different from the first, degree of freedom. Because several bending elements 3 are provided, each of which can be controlled separately in their movement, a faster bending process and / or a bending process with less mechanical stress for the individual bending element 3 can be represented with the bending elements 3.
  • the bending body 1 can be used after its intended bending or deformation as a vehicle component, in particular as a motor vehicle component.
  • a further exemplary embodiment is shown schematically with reference to FIG. 6, according to which, in a first step 30, a flexure 3 is modeled, in particular with the aid of a CAD system.
  • a component center line is then generated in a second step 31, for example in accordance with VDI 3430.
  • information on the geometry (e.g. sheet metal thickness) and / or the material (e.g. material) of the flexible body 1 can be taken into account.
  • a tool geometry is determined in a third step 32.
  • the kinematics ratio of the bending device 2 or of the at least one bending element 3 used in the bending device 2 can be taken into account.
  • a fourth step 33 an iterative calculation of the movement curve or the desired bending information 18 of the at least one bending element 3 is carried out.
  • a fifth step 34 the producibility is estimated, information on the process limits, in particular on the bending limit, being taken into account. I.e. it is checked for plausibility whether the bending body 1 z. B. can even perform such bending movements without cracking. If cracks should arise on the bending body 1, the geometry of at least one bending element 3 can be changed, for example, and in this case the check can be carried out by running through the third to fifth steps 32, 33, 34 again. If the estimate of manufacturability leads to a positive result, an FEM simulation of the bending process is carried out in a sixth step 35.
  • a change can be made of the bending body 1, this changed bending body 1 being checked again starting with the second step 31.
  • the FEM simulation of the bending process (6th step 35) is positive, in a seventh step 36 the curvature profile is compared from an actual condition to a target condition. If there is an intolerable difference between the target curvature course and an actual
  • the movement curves are transferred to the bending device 2 in an eighth step 37.
  • a ninth step 38 a bending body 1 based on the movement curves or based on the
  • the method leads to a target bending information item 18 and thus to a control signal 5, which allows the bending device 2 to be used to manufacture bending bodies 1 that can be produced and that are similar to or correspond to a target geometry.
  • the iterative calculation of the movement curves and thus the fourth step 33 can proceed as shown in FIG.
  • a bending line is imported into a software program.
  • a calculation point i is selected.
  • the bending line is then transformed into a first coordinate system 8 in a third sub-step 42.
  • the position of the bending element 3 is determined, for example the distance between the bending element 3 and the first coordinate system
  • a second, in particular local, coordinate system 9 is generated or set up.
  • B. a support curve 25 supplementing the desired bending information 18 can be imported or modeled.
  • a torsion angle is determined between the first and second coordinate systems 8, 9. The first is compared Coordinate system 8 with the second coordinate system 9.
  • This torsion angle can, for example, in an optional seventh sub-step 46, by taking into account torsion-specific compensation factors, lead to nominal bending information 18 with a compensated profile torsion.
  • a further (e.g. third), rotated coordinate system is built up, this being dependent on the torsion angle.
  • a ninth substep 48 the determination of total distances between the bending element 3 and the further, rotated coordinate system takes place.
  • a tenth and eleventh sub-step 49 and 50 the rotation and translation of the bending element 3 is determined, followed by a calculation of the ratio of translation and rotation of the bending element 3 carried out in a twelfth sub-step 51.
  • it can optionally be done in a thirteenth sub-step 52 Total distances are compensated for, for which purpose correction factor information relating to the translation can be incorporated.
  • the compensated translation and the rotation are calculated.
  • the sub-step sequence beginning with the second sub-step 41 and ending with the fourteenth sub-step 53 can be carried out iteratively for each point on the bending line in order to provide a continuous image for the formation of the desired bending information 18 or the
  • Control signal 5 to achieve.
  • at least parts of the desired bending information 18 determined in this way or the control signal 5 determined in this way can be exported via a fifteenth sub-step 54 as movement curves or desired bending information 18 and thus also as control signal 5 and transferred to a control unit accordingly
  • Bending device for controlling at least one bending element 3 of a bending device 2 can be used.

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Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Biegeprozesses zum Biegen eines Biegekörpers (1), insbesondere eines Biegeprofils, wobei eine Biegevorrichtung (2) eine mit wenigstens einem Biegeelement (3) versehene Biegeeinrichtung aufweist und das wenigstens eine Biegeelement (3) auf Grundlage eines Steuerungssignals (5) eine definierte Bewegung ausführt, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: - Ausführen eines Datenverarbeitungsprozesses (17) in welchem durch Vergleich wenigstens zweier Koordinatensysteme (8, 9) eine Zielgeometrie des gebogenen Biegekörpers (1) in einer Sollbiegeinformation (18) beschrieben wird, und - Ausführen eines Biegeprozesses, wobei vor und/oder während des Biegeprozesses das das wenigstens eine Biegeelement (3) steuernde Steuerungssignal (5) auf Grundlage der Sollbiegeinformation (18) verwendet wird, um durch das wenigstens eine Biegeelement (3) den Biegekörper (1) zu biegen.

Description

Verfahren zur Steuerung eines Biegeprozesses zum Biegen eines
Biegekörpers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Biegeprozesses zum Biegen eines Biegekörpers, insbesondere eines Biegeprofils. Der Biegeprozess kann vorzugsweise dem Freiformbiegen zugeordnet werden, wobei eine Biegekontur bzw. die Zielgeometrie nicht werkzeuggebunden, sondern von einer Werkzeugkinematik, d. h. von einer gezielten Relativbewegung wenigstens eines Biegeelements, insbesondere mehrerer relativ zueinander beweglicher Biegeelemente, beeinflusst wird.
Entsprechende Verfahren sind aus dem Stand der Technik dem Grunde nach bekannt. Beispielsweise umfasst das Freiformbiegen das im Stand der Technik bekannte, so genannte Drei-Rollen-Schubbiegen, bei welchem das Biegeprofil zwischen einer Biegerolle und wenigstens einer Stützrolle geführt wird und in einer Transporteinheit bzw. einer ein Vorschubmittel aufweisenden Vorschubeinheit fixiert ist. Durch Zustellen der Umformrolle quer zur Profillängsachse und anschließendem oder auch gleichzeitigem Profil Vorschub über die Transporteinheit bzw. über das Vorschubmittel wird das Profil gebogen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren anzugeben, welches ins besondere im Hinblick auf eine einfache, präzise sowie kostengünstige Maßnahme die Ansteuerung eines Biegeprozesses zum Biegen eines dreidimensionalen Biegekörpers erlaubt und damit die Herstellung von dreidimensionalen Biegekörper mit einer höheren Qualität und einer höheren Genauigkeit ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung eines Biegeprozesses zum Biegen eines Biegekörpers gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen des Verfahrens.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Biegeprozesses zum Biegen eines Biegekörpers, insbesondere eines Biegeprofils, wobei eine Biegevorrichtung eine mit wenigstens einem Biegeelement versehene Biegeeinrichtung aufweist und das wenigstens eine Biegeelement auf Grundlage eines Steuerungssignals eine definierte Bewegung ausführt, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: (a) Ausführen eines
Datenverarbeitungsprozesses in welchem durch Vergleich wenigstens zweier Koordinatensysteme eine Zielgeometrie des gebogenen Biegekörpers in einer Sollbiegeinformation beschrieben wird und (b) Ausführen eines Biegeprozesses, wobei vor und/oder während des Biegeprozesses das das wenigstens eine Biegeelement steuernde Steuerungssignal auf Grundlage der Sollbiegeinformation verwendet wird, um durch das wenigstens eine Biegeelement den Biegekörper zu biegen. Hiermit wird ein definiertes und präzises Biegen des Biegekörpers durch die Biegevorrichtung erreicht. Der durch den Biegeprozess der Biegevorrichtung herzustellende Biegekörper kann typischerweise einen dreidimensionalen Biegekörper umfassen. So kann die Zielgeometrie des Biegekörpers eine Krümmung des Biegekörpers in wenigstens einer Raumachse, vorzugsweise in wenigstens zwei nicht zusammenfallenden Raumachsen aufweisen. Beispielsweise weist die Zielgeometrie des Biegekörpers eine erste Krümmung des Biegekörpers an einer ersten Biegestelle des Biegekörpers um eine erste Biegeachse bzw. Raumachse und eine zweite Krümmung desselben Biegekörpers an einer zweiten Biegestelle des Biegekörpers um eine zweite Biegeachse bzw. Raumachse auf, wobei die erste Biegeachse und die zweite Biegeachse nicht zusammenfallen bzw. in deren Projektion in eine Ebene einen Winkel ungleich 0° einschließen, insbesondere einen Winkel im Bereich von 15° bis 165° einschließen. Da im Stand der Technik keine standardisierten Verfahren zur Beschreibung von 3D- Raumstrukturen für Biegekörper vorliegen, kann dies auf effektive und präzise Weise durch das hierin genannte Verfahren erreicht werden. Zum Erreichen von dreidimensionalen Biegekonturen bzw. Biegelinien kann der Biegekörper bzw. das Biegeprofil im Kontakt mit wenigstens einem biegevorrichtungsseitigen rotierbaren Biegeelement um die Längsachse des Biegekörpers gedreht werden. Mit anderen Worten wird damit eine Torsion bzw. ein Verdrillen des Biegekörpers zumindest abschnittsweise ermöglicht. Zur Erzeugung einer Biegelinie bzw. mit einer Funktion n-ten Grades, auch als Spline bezeichnet, kann das wenigstens eine Biegeelemente zumindest abschnittsweise in wenigstens zwei unterschiedlichen Bewegungsfreiheitsgraden bewegt werden, während der Vorschub des Biegeköpers, insbesondere kontinuierlich und/oder insbesondere mit gleichbleibender Geschwindigkeit, erfolgt. Alternativ oder zusätzlich kann der Vorschub des Biegekörpers zumindest abschnittsweise mit einer variablen Geschwindigkeit erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Anwendung des hierin beschriebenen Biegeverfahrens bei einem als Matrizen- Druckbiegeverfahren und/oder Druckbiegen mit bewegter Matrize bezeichneten Verfahren. In der Literatur finden sich hierfür auch Bezeichnungen wie MOS-Bending, Freiformbiegen nach Nissin oder Freiformbiegen nach Neu.
Das Biegeelement kann als Matrize bzw. als Biegematrize ausgebildet sein, dabei wirkt das Biegeelement formbeeinflussend bzw. biegend auf den Biegekörper der im Zuge des Vorschubs berührend an dem Biegeelement vorbeigeführt wird ein. Der wenigstens eine Biegekörper wirkt zumindest von einer Richtung, vorzugsweise von wenigstens zwei Richtungen auf den Biegekörper ein.
In einem vorgelagerten Verfahrensschritt/Prozessschritt wird ein Datenverarbeitungsprozesses, insbesondere ein Berechnungsprozess, ausgeführt, in welchem durch Vergleich wenigstens zweier Koordinatensysteme eine Zielgeometrie des gebogenen Biegekörpers in einer Sollbiegeinformation beschrieben wird. Durch die Verwendung zweier Koordinatensysteme und durch deren Vergleich wird es ermöglicht eine Zielgeometrie des Biegekörpers präzise zu beschreiben und in eine Sollbiegeinformation zu überführen. Diese Sollbiegeinformation ist eingerichtet, als Steuerungssignal für die Ansteuerung wenigstens eines beweglichen Biegeelements einer Biegevorrichtung verwendbar zu sein. Vorzugsweise handelt es sich bei wenigstens einem der verwendeten Koordinatensysteme um ein geradliniges, ein krummliniges, ein geradlinig orthogonales oder ein krummlinig orthogonales Koordinatensystem. Die Art des Koordinatensystems kann beispielsweise für zwei, insbesondere für sämtliche, innerhalb eines Biegeprozesses zur Bildung eines Biegekörpers verwendeten Koordinatensysteme gleich sein. Beispielsweise werden für ein erstes und ein zweites Koordinatensystem jeweils ein Kugelkoodinatensystem verwendet, um die Zielgeometrie des Biegekörpers bzw. Sollbiegeinformation zu beschreiben. Auch kann optional die Sollbiegeinformation eine Soll-Biegelinie zur Beschreibung von 3D-Raumbiegungen umfassen, sodass hiervon ausgehend ein Steuerungssignal ableitbar sein, welches geeignet ist, die Soll-Bewegungskurven von wenigstens einem biegevorrichtungsseitig zu bewegenden Biegeelement zu steuern. Der Vergleich der wenigstens zwei in dem Datenverarbeitungsprozess, insbesondere in dem Berechnungsprozess, verglichenen Koordinatensysteme kann beispielsweise hinsichtlich einer translatorischen und/oder rotatorischen Verschiebung bzw. Veränderung erfolgen. Die wenigstens zwei Koordinatensysteme können zu zumindest zu deren jeweiligen Betrachtungszeitpunkt mit einem vordefinierten Punkt oder Bereich des Biegekörpers zusammenfallen bzw. diesen repräsentieren. Durch die Ermittlung des Unterschieds der den Biegekörper darstellenden Koordinaten kann die räumliche Veränderung bzw. der räumliche Verlauf des Biegekörpers bzw. die Biegelinie zu den den jeweiligen Koordinatensystemen zugeordneten Bereichen des Biegekörpers beschrieben werden. Beispielsweise kann der Biegekörper in einem ersten Punkt auf einer Mittellängsachse des Biegekörpers durch ein erstes Koordinatensystem und in einem zweiten, von dem ersten Punkt unterschiedlichen Punkt auf der Mittellängsachse des Biegekörpers durch das zweite Koordinatensystem abgebildet werden. Die beiden Punktbetrachtungen können durch Iteration, Durchschnittswertermittlung oder andere mathematische Methoden zu einem stetigen Abbild der Biegeinformation bzw. der Biegelinie für den Biegekörper und damit zur Sollbiegeinformation führen.
Es ist möglich, dass ein erstes Koordinatensystem an oder in einem Führungsbereich, insbesondere an oder in einem statischen Führungsabschnitt, der Biegevorrichtung und ein zweites Koordinatensystem an oder in einem von dem Führungsbereich in Verlagerungsrichtung des Biegekörpers in die Biegevorrichtung weisender Richtung angeordnet ist. Insbesondere ist das zweite Koordinatensystem innerhalb eines Wirkbereichs des wenigsten einen Biegeelements angeordnet. Der Führungsbereich kann einen statischen Führungsabschnitt und/oder eine statische Führungsöffnung für einen unverformten oder einen nicht in der Zielgeometrie vorliegenden, zu biegenden Biegekörper bilden, wobei dieser statische Führungsabschnitt und/oder die, insbesondere statische, Führungsöffnung von dem Biegekörper durchlaufen werden muss, um in Kontakt mit dem Biegeelement zu gelangen. Durch ein Vorschubmittel bzw. ein Transportmittel kann der Biegekörper „angeschoben“ werden und so über die Führungsöffnung bzw. eine Einführöffnung in Bereich überführt werden, in welchem wenigstens ein Biegeelement angeordnet ist, das durch Kontakt mit dem Biegekörper auf diesen einen verbiegenden Einfluss nimmt. Typsicherweise kann die Führungsöffnung bzw. die Einführöffnung als ein statischer, d. h. ortsfester Bereich, der Biegevorrichtung vorgesehen sein, womit eine, insbesondere automatisierte, Zuführung des zu verbiegenden Biegekörpers an oder in die Biegevorrichtung erleichtert wird. In einer optionalen Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass ein die Führungsöffnung bzw. die Einführöffnung bildender Führungsabschnitt der Biegevorrichtung translatorisch und/oder rotatorisch beweglich ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann ein für den Biegekörper als Führung zumindest abschnittsweise wirksamer Führungsabschnitt, z. B. die Führungselemente, der Biegevorrichtung translatorisch und/oder rotatorisch bewegbar ausgebildet sein.
Ein zweites, neben dem in dem Führungsbereich angeordnete erste Koordinatensystem kann im Bereich des wenigstens einen beweglichen Biegeelements angeordnet sein. Hierzu kann das zweite Koordinatensystem ausgehend von dem ersten Koordinatensystem in Bewegungsrichtung bzw. in Verlagerungsrichtung des Biegekörpers folgend angeordnet sein. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Bewegung bzw. die Bewegbarkeit des Biegeelements durch ein relativ zu dem Biegeelement fixiertes Koordinatensystem abgebildet wird. Mit anderen Worten kann das zweite Koordinatensystem das Biegeelement oder zumindest einen Bereich des Biegeelements repräsentieren, derart, dass eine Bewegung des Biegeelements durch eine entsprechende Bewegung des dem Biegeelement zugeordneten Koordinatensystems abbildbar ist. In dem Fall, dass das erste Koordinatensystem den ortsfesten Führungsbereich bzw. die ortsfeste Führungsöffnung bzw. Einführöffnung repräsentiert bzw. dort angeordnet ist und das zweite Koordinatensystem das bewegliche Biegeelement repräsentiert bzw. dort angeordnet ist, ergibt sich folglich ein erstes, ortsfestes, insbesondere globales, Koordinatensystem und ein zweites, variables, insbesondere lokales, Koordinatensystem.
Alternativ oder zusätzlich kann es in einer beispielshaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass ein erstes Koordinatensystem an einem ersten Wirkbereich eines ersten beweglichen Biegeelements der Biegevorrichtung und ein zweites Koordinatensystem an einem zweiten Wirkbereich eines zweiten, von dem ersten beweglichen Biegeelement unterschiedlichen Biegeelement der Biegevorrichtung angeordnet ist. Insbesondere erfolgt bei Bewegung des ersten und/oder zweiten Biegeelements eine entsprechende Bewegung des dem jeweiligen Biegeelement zugeordneten Koordinatensystems. Es können dabei eines oder beide Biegeelemente jeweils für sich beweglich in der Biegevorrichtung gelagert sein. Dadurch, dass die jeweiligen Koordinatensysteme die jeweiligen Bewegungen der entsprechenden Biegeelemente „mitmachen“, kann eine präzise Abbildung der Bewegungsabläufe der Biegeelemente zur Bildung der Zielgeometrie des Biegekörpers erreicht werden. Die Wirkbereiche der Biegeelemente sind jeweils als die Kontaktflächen von Biegeelement und Biegekörper zu verstehen, durch deren Zusammenwirken eine definierte Verformung bzw. ein Biegen des Biegekörpers resultiert.
Es kann sich als zweckmäßig erweisen, wenn auf Grundlage von wenigstens einer den Biegeprozess beeinflussenden Randbedingungsinformation die Sollbiegeinformation gezielt geändert bzw. gezielt beeinflusst wird. Insbesondere kann hierbei die Randbedingungsinformation eine Materialinformation zu einem Material des Biegekörpers, einer Geometrieinformation des Biegekörpers und/oder einer Biegevorrichtungsinformation zu der Biegevorrichtung umfassen. Die Randbedingungsinformation kann hierbei vor oder während des Biegeprozesses die Sollbiegeinformation gezielt verändern bzw. modifizieren oder auch während des Datenverarbeitungsprozesses in die Ermittlung bzw. Erzeugung der Sollbiegeinformation mit einfließen. Die geänderte bzw. die die Randbedingungsinformation berücksichtigende Sollbiegeinformation wird als Grundlage des Steuerungssignals zur Bewegungssteuerung von wenigstens einem Biegeelement verwendet. Mit anderen Worten kann durch die Berücksichtigung von wenigstens einer Randbedingungsinformation bei der Bildung der Sollbiegeinformation bzw. durch eine Anreicherung der Sollbiegeinformation mit wenigstens einer Randbedingungsinformation ein realistisches Abbild für die Ansteuerung der Biegevorrichtung, insbesondere des wenigstens einen beweglichen Biegeelements der Biegevorrichtung, erreicht werden. Beispielsweise kann hierbei aufgrund von Berechnungen basierend der Bauteilgeometrie und/oder den Biegekörpereigenschaften eine erste Sollbiegeinformation ermittelt bzw. berechnet werden. Diese erste Sollbiegeinformation kann basierend auf einer Randbedingungsinformation eine Modifikation erfahren, wobei die Randbedingungsinformation beispielsweise eine ein kinematisches Verhalten der Biegevorrichtung abbildende Kinematikinformation, eine auf einer FEM Simulation des Biegeprozesses basierende FEM-Information und/oder eine auf einem Abgleich wenigstens eines Musterbauteils mit einer Zielgeometrie basierende Abgleichinformation umfasst.
Die wenigstens eine Randbedingungsinformation kann zumindest teilweise vor oder während des Biegeprozesses ermittelt und/oder erfasst werden. Beispielsweise kann eine vor dem Biegeprozess ermittelte oder vorliegende Randbedingungsinformation eine Information hinsichtlich der Geometrie des noch nicht den vorgesehenen Biegeprozess durchlaufenden Biegekörpers (Ausgangsgeometrie des zu biegenden Biegekörpers) und/oder hinsichtlich des Werkstoffs des Biegekörpers bilden. Diese Informationen können beispielsweise aus einer Datenbank entnommen werden und z. B. von Seiten eines Herstellers des Ausgangsmaterials oder des Halbzeugs bzw. des zu biegenden Biegekörpers bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann durch eine manuelle Dateneingabe, durch eine kabelgebundene oder kabellose Datenübermittlung und/oder durch eine Erfassungseinrichtung noch vor dem Durchlaufen des Biegeprozesses eine, beispielsweise eine Charge von zu biegenden Biegekörpern betreffende Chargeninformation zumindest einen Bestandteil einer vor dem Biegeprozess ermittelten oder erfassten Randbedingungsinformation bilden. Alternativ oder zusätzlich kann ein, insbesondere an oder in der Biegevorrichtung angeordnetes, Erfassungsmittel vorgesehen sein, welches zur Gewinnung von Informationen betreffend den Biegekörper und/oder die Biegevorrichtung während des Biegeprozesses erfasst und zur Bildung und/oder Beeinflussung von Randbedingungsinformation verwendet wird. So kann beispielsweise über eine als Kraftmesseinrichtung ausgebildete Erfassungseinrichtung wenigstens eine innerhalb der Biegevorrichtung wirkende Kraft ermittelt werden und der Biegevorrichtung zur gezielten Beeinflussung des der Biegevorrichtung zugeführten Steuerungssignals zur Ansteuerung wenigstens eines beweglichen Biegeelements verwendet werden. Die ermittelte Kraft kann hierbei vorzugsweise bereichsspezifisch die Kraftentwicklung abbilden, d. h., dass die Kraftermittlung für wenigstens zwei unterschiedliche Bereiche des Biegekörpers und/oder der Biegevorrichtung erfolgt und die Kraftinformation eine entsprechende bereichsspezifische Aussage zulässt. Beispielsweise können damit biegevorrichtungsspezifische Merkmale bzw. Charakteristiken betreffend deren Alterung, insbesondere Verschleiß, deren Toleranzverhalten, insbesondere Toleranzen von beweglichen Bauteilen wie zum Beispiel die Achsparallelität und/oder deren Positionsgenauigkeit wenigstens eines beweglichen Biegeelements in die Bildung des Steuerungssignals und damit in die Ansteuerung des wenigstens einen beweglichen Biegeelements berücksichtigt werden. Diese Maßnahmen können zu einer schnellen und präzisen Ansteuerung der Biegevorrichtung führen. Die Erfassungseinrichtung kann beispielsweise wenigstens einen optischen, haptischen und/oder thermischen Sensor umfassen, dessen Sensorergebnis zumindest zur gezielten Beeinflussung bzw. zur Modifikation der Randbedingungsinformation führt. Hierzu kann die Erfassungseinrichtung beispielsweise als optische Kamera, als Berührungssensor und/oder als Wärmebildkamera ausgebildet sein.
Die Materialinformation des Biegekörpers kann wenigstens eine, insbesondere bereichspezifische, chemische und/oder physikalische Eigenschaft des Biegekörpers vor, während und/oder nach dem Biegeprozess umfassen, vorzugsweise umfasst die physikalische Eigenschaft, insbesondere bereichsspezifisch, die Dichte, die spezifische Wärmekapazität, den spezifischen Widerstand, den Temperaturkoeffizient, den Wärmeausdehnungskoeffizenten, den Normalschmelzpunkt, die Permeabilität, den Brechungsindex, das Elastizitätsmodul und/oder das Schubmodul des Biegekörpers. Derartige Materialinformationen des Biegekörpers können für eine präzise Berechnung der Wechselwirkung zwischen dem Biegekörper und der Biegevorrichtung während des Biegeprozesses dienen. Insbesondere ein Rückfederverhalten des biegend beanspruchten Biegekörpers kann insbesondere durch Betrachtung von dessen physikalischen Eigenschaften präziser vorhergesehen werden.
Die Geometrieinformation kann die geometrische Form des Biegekörpers vor, während und/oder nach dem Biegeprozess umfassen, insbesondere umfasst die Geometrieinformation wenigstens abschnittsweise (a) eine Wanddicke eines zumindest abschnittsweise als Hohlkörper ausgebildeten Biegekörpers, (b) eine Längen- und/oder Breitenerstreckung eines Biegekörpers, (c) eine Flächenerstreckung des Biegekörpers und/oder (d) eine Volumenerstreckung des Biegekörpers. Die Berücksichtigung einer Geometrieinformation für die Randbedingungsinformation kann dahingehend für die Ansteuerung der Biegevorrichtung und insbesondere der beweglichen Biegeelement der Biegevorrichtung hilfreich sein, da durch die Geometrieinformation ein Biegewiderstandsmoment und/oder ein Torsionswiderstandsmoment für den zu biegenden Biegekörper ermittelbar ist. Eine Berücksichtigung des Biegewiderstandsmoments und/oder des Torsionswiderstandsmoments erlaubt eine zielgenauere Ansteuerung der Biegevorrichtung zur Erlangung eines der Zielgeometrie entsprechenden bzw. übereinstimmenden Biegekörpers.
Zur Berücksichtigung von biegevorrichtungsspezifischen Parametern kann die Biegevorrichtungsinformation herangezogen werden, welche wenigstens (a) eine eine Alterung der Biegevorrichtung betreffende Alterungsinformation, (b) eine eine Toleranz zumindest eines beweglichen Biegeelements der Biegevorrichtung betreffende Toleranzinformation, (c) eine eine Temperatur der Biegevorrichtung, insbesondere eines Biegeelements, betreffende Temperaturinformation umfasst. Da die Erlangung der Zielgeometrie des Biegekörpers nicht ausschließlich auf die Beschaffenheit des Biegekörpers zurückzuführen ist, sondern in einem Zusammenspiel des Biegekörpers mit der Biegevorrichtung steht, kann es zielführend sein, wenn biegevorrichtungsspezifische Aspekte zur Bildung einer modifizierten Sollbiegeinformation bzw. einer die Biegevorrichtung ansteuernden Steuerungsinformation berücksichtigt werden. Beispielswiese kann die Biegeinformation einen, vorzugsweise variablen, Parameter der Biegevorrichtung umfassen. Auch kann die Biegevorrichtung mit wechselweise in Verwendung stehenden, insbesondere beweglichen, Biegeelement betrieben werden, so dass die Biegevorrichtungsinformation das konkret für das Biegen eines definierten Biegekörpers zum Einsatz vorgesehene Biegeelement angeben kann.
Wenigstens eine Randbedingungsinformation kann beispielsweise in einer, insbesondere biegevorrichtungsseitigen, Datenspeichereinheit abgelegte werden oder ablegbar sein und zur Bildung eines Steuerungssignals verwendet und schließlich einer, vorzugsweise biegevorrichtungsseitigen, Steuereinheit zur Bildung eines Steuerungssignals übermittelt werden. Auch kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Sollbiegeinformation durch eine Korrekturinformation geändert bzw. modifiziert wird oder änderbar bzw. modifizierbar ist, wobei die Korrekturinformation auf Grundlage einer durch einen FEM-Prozess simulierten Biegeprozess erzeugte bzw. ermittelte FEM-Information und/oder auf Grundlage einer durch Herstellung eines Testbiegebauteils durch die Biegevorrichtung und dessen Abgleich mit der Zielgeometrie erzeugte bzw. ermittelte Abweichungsinformationen gebildet wird. Damit kann die durch eine FEM- Information und/oder eine Abweichungsinformationen umfassende Korrekturinformation zu einer, gegebenenfalls weiteren, Änderung bzw. Modifikation der Sollbiegeinformation führen.
1 :02
Die Biegevorrichtung kann wenigstens ein Biegeelement umfassen, das in zumindest einem translatorischen und/oder rotatorischen Freiheitsgrad, insbesondere relativ zu einem weiteren für das Biegen des Biegekörpers biegewirksamen Biegeelement, bewegbar angeordnet oder ausgebildet ist. Durch eine längs- und/oder drehbewegliche Lagerung des wenigstens einen Biegeelements innerhalb der Biegevorrichtung kann eine frei gestaltbare Verbiegung des Biegekörpers erreicht werden. Es kann vorgesehen sein, dass ein erstes Biegeelement dreh- und/oder längsbeweglich innerhalb der Vorrichtung gelagert ist und ein zweites Biegeelement starr bzw. ortsfest in oder an der Biegevorrichtung platziert ist.
Es ist möglich, dass eine Biegevorrichtung verwendet wird, die wenigstens zwei Biegeelemente umfasst, wobei ein erstes Biegeelement vor oder während des Biegeprozesses eine Bewegung entlang wenigstens eines ersten Freiheitsgrads und ein zweites Biegeelement vor oder während des Biegeprozesses eine Bewegung entlang wenigstens eines zweiten, insbesondere von dem ersten unterschiedlichen, Freiheitsgrad ausführt. Insbesondere kann wenigstens ein Biegeelement derart in oder an der Vorrichtung gelagert sein, dass dieses Biegeelement wenigstens in zwei unterschiedliche Freiheitsgrade, beispielsweise einem linearen und einen rotatorischen Freiheitsgrad, bewegbar ist.
Der aus dem hierin beschriebenen Verfahren resultierende gebogene Biegekörper kann vorzugsweise als Fahrzeugbauteil eingesetzt werden, insbesondere wird der Biegekörper als ein in einem Kraftfahrzeug verbautes Fahrzeugbauteil verwendet. Alternativ kann der gebogene Biegekörper auch zur Bildung sonstiger Bauteile oder Baugruppen eingesetzt werden, z. B. kann der Biegekörper zumindest einen Bestandteil eines Treppenlifts für Rollstuhlfahrer oder einen Bestandteil eines gebogenen Fahrradständers bilden. Neben dem Verfahren zur Steuerung eines Biegeprozesses zum Biegen eines Biegekörpers betrifft die Erfindung auch eine Steuereinrichtung zum Ansteuern wenigstens eines Biegeelements einer Biegevorrichtung zum Biegen eines Biegekörpers, insbesondere eines Biegeprofils, die zur Ausführung eines hierin beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Biegevorrichtung zum Biegen eines Biegekörpers, insbesondere eines Biegeprofils, die zur Ausführung eines hierin beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Schließlich betrifft die Erfindung ferner einen Biegekörper, insbesondere ein Kraftfahrzeugbauteil, welches in einem hierin beschriebenen Verfahren hergestellt wurde.
Die, insbesondere biegevorrichtungsseitig angeordnete, Steuereinrichtung steuert anhand des von Ihr verarbeiteten Steuerungssignals wenigstens ein Biegeelement. Das Steuerungssignal kann von einer, insbesondere biegevorrichtungsseitig angeordneten, Steuereinheit unter Berücksichtigung wenigstens einer Information, z. B. einer Randbedingungsinformation erzeugt und/oder geändert werden. Die Steuereinrichtung und die Steuereinheit können in einem gemeinsamen Steuergehäuse angeordnet sein und/oder in einem Steuerungsmittel, das beide Funktionen umfasst umgesetzt sein.
Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auf die erfindungsgemäße Steuereinrichtung, die erfindungsgemäße Biegevorrichtung sowie auf den erfindungsgemäßen Biegekörper übertragbar bzw. anzuwenden.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Biegevorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Biegevorrichtung gemäß Fig. 1 in einem fortgeschrittenen Biegeprozesszeitpunkt; Fig. 3 eine perspektivische Prinzipdarstellung einer Sollbiegeinformation gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 4a, 4b eine schematische Darstellung eines Steuerungssignals für einen ersten (Fig. 4a) und für einen zweiten (Fig. 4b)
Bewegungsfreiheitsgrad eines Biegeelement gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines zeitlichen Ablaufs einer
Erzeugung bzw. Modifikation einer Sollbiegeinformationserzeugung und des daraus abgeleiteten Steuerungssignals gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines
Datenverarbeitungsprozesses gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 eine schematische Detaildarstellung von Unterschritten (Substeps) der iterativen Berechnung der Bewegungskurven der Biegevorrichtung aus dem Datenverarbeitungsprozesses gemäß Fig. 6.
Figur 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Biegevorrichtung 2 zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Steuerung eines Biegeprozesses zum Biegen eines Biegekörpers 1 , insbesondere eines Biegeprofils, wobei die Biegevorrichtung 2 eine mit wenigstens einem Biegeelement 3 versehene Biegeeinrichtung 4 aufweist und das wenigstens eine Biegeelement 3 auf Grundlage eines Steuerungssignals 5 eine definierte Bewegung ausführt. In den Figuren 1 und 2 ist die Bewegung des aus, insbesondere zwei gegenüberliegenden,
Flächenabschnitten 6, 6‘ bestehenden Biegeelements 3 als ein Anteil einer translatorischen Bewegung in y-Richtung und als ein Anteil einer Drehbewegung um die z- bzw. z‘-Achse dargestellt und mit dem Pfeil 7 verdeutlicht. Mit anderen Worten weist das zweite Koordinatensystem 9 im Vergleich zu dem ersten Koordinatensystem 8 sowohl einen Abstand 55 in x-Richtung, einen Abstand 56 in y-Richtung sowie eine Verdrehung um die z-Achse auf. Die Biegevorrichtung 2 arbeitet derart, dass ein vorzugsweise zunächst geradliniger Biegekörper 1 in einem, insbesondere geradlinig verlaufenden und wenigstens zwei Führungselemente 12, 12‘ aufweisenden, Führungsbereich 10 der Biegevorrichtung 2 bereitgestellt bzw. eingebracht wird. Der Führungsbereich 10 ist in der dargestellten Ausführungsform als statischer, d. h. als ortsfester Führungsabschnitt 13 der Biegevorrichtung 2 ausgebildet und umfasst zwei statische bzw. ortsfeste Führungselemente 12, 12‘. Das zu dem wenigstens einen Biegeelement 3 weisende Ende der Führungselemente 12, 12‘ bildet eine Führungsöffnung 14 bzw. eine Einführöffnung, welche einen Beginn einer Strecke bildet, entlang dieser eine Verformung bzw. eine Biegung des zu biegenden Biegekörpers vermittels dem wenigstens Biegeelement 3 eingeleitet wird. Über die Vorschubbewegung (vgl. Pfeil 15) eines Vorschubmittels 11 wird der zu biegende Biegekörper 1 zu dem
Biegeelement 3 hinbewegt. Durch einen Kontakt des Biegeelements 3 mit dem zumindest an der Führungsöffnung 14 geführten Biegekörpers 1 wird eine zumindest an zwei Orten des Biegekörpers 1 erfolgende Führung erreicht, so dass durch gezielte Relativverlagerung der führenden Mittel zueinander eine eine Biegebeanspruchung auf den zu biegenden Biegekörper 1 resultierende Wirkung erreichbar ist. Mit anderen Worten wird durch das Drücken des Vorschubmittels 11 auf das dem Biegeelement 3 entgegengesetzten Ende des Biegekörpers 1 der Biegekörper 1 in eine durch die Flächenabschnitte 6, 6‘ des Biegeelements 3 gebildete Führungskontur gezwungen. Die Führungskontur des Biegeelements 3 und die Führungsöffnung 14 definieren einen Führungskanal, der zumindest durch seinen Anfangs- und Endpunkt definiert ist. Nachdem der Biegekörper 1 diesen Führungskanal durchlaufen hat, weist der Biegekörper 1 wenigstens einen gebogenen Abschnitt 16 auf. In Figur 1 ist der durch die Führungsöffnung 14 und das Biegeelement 3 gebildete Führungskanal geradlinig ausgebildet bzw. die Führungsöffnung 14 und das Biegeelement 3 koaxial zueinander ausgerichtet. In dieser Stellung wird keine Biegung des Biegekörpers 1 erreicht. Erst durch die Verlagerung des Biegeelements 3 relativ zu der Führungsöffnung 14 aus dieser in Figur 1 gezeigten Grundstellung kann eine Verbiegung des Biegekörpers 1 durch die Biegevorrichtung 2 ausgeführt werden.
Für die Anwendung des hierin beschriebenen Verfahrens werden zwei Koordinatensysteme 8, 9 verwendet. Beispielhaft kann gemäß Figur 1 ein erstes Koordinatensystem 8 an oder in der Führungsöffnung 14 und ein zweites Koordinatensystem 9 an oder in dem Biegeelement 3 angeordnet sein. Vorzugsweise ist das zweite Koordinatensystem 9 im Zentrum des Biegeelements 3 bzw. im Zentrum des den biegeelementseitigen Führungskanalsabschnitt bildenden Bereichs angeordnet.
Figur 3 zeigt einen Biegekörper 3, wobei die beiden miteinander zu vergleichenden Koordinatensystem 8, 9 eine Verdrehung bzw. Verdrillung um die Biegelinie 23 aufweisen. Mit anderen Worten erfolgt eine Torsionsbeanspruchung des Biegekörpers 3. Um diese in der Sollbiegeinformation präzise zu beschreiben kann zusätzlich eine Stützkurve 25 verwendet werden, welche z. B. auf oder an einem Oberflächenbereich des Biegekörpers 3 verläuft, in der dargestellten Ausführung gemäß Figur 3 weist der Biegekörper eine rechteckige Querschnittsform auf, wobei in der Mitte bzw. auf halber Höhe der in der Zeichnung links dargestellten kurzen Rechteckseite die Stützkurve 25 verläuft. Durch eine Betrachtung des Verlaufs der Stützkurve 25 relativ zu der Biegelinie 23 kann auf einfache Weise eine Verdrehung des Biegekörpers 3 entlang seiner Mittellängsachse bzw. der Biegelinie 23 beschrieben werden.
In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Datenverarbeitungsprozess 17 ausgeführt, wobei durch diesen über einen Vergleich zweier Koordinatensysteme 8, 9 eine Zielgeometrie des gebogenen Biegekörpers 1 beschreibende Sollbiegeinformation 18 erzeugt wird. In einem nachgelagerten Verfahrensschritt wird ein Biegeprozess ausgeführt, wobei vor und/oder während des Biegeprozesses ein das wenigstens eine Biegeelement 3 steuerndes Steuerungssignal 5 auf Grundlage der Sollbiegeinformation 18 verwendet wird, um durch das wenigstens eine Biegeelement 3 den Biegekörper 1 zu biegen. Das Steuerungssignal 5 steuert das wenigstens eine Biegeelement 3 derart an, dass dieses eine, insbesondere relativ zu einer Führungsöffnung 14, definierte Bewegung ausführt. Beispielhaft ist in den Figuren 4a und 4b jeweils ein Teil eines Steuerungssignals 5 zur Ansteuerung eines Biegeelements 3 dargestellt, wobei in Abhängigkeit von der Zeit und damit in Abhängigkeit des definierten Vorschubs des Biegekörpers 1 durch das Vorschubmittel 11 die Bewegung des Biegeelements 3 in den Translationsbewegungen entlang der Z-Achse (Fig. 4a) und entlang der Y-Achse (Fig. 4b) dargestellt ist. Analog hierzu kann ein Steuerungssignal 5 des Biegeelements 3 für eine Drehbewegung eine analog von der Zeit abhängige Drehwinkelinformation umfassen. Der Vergleich der wenigstens zwei in dem Datenverarbeitungsprozess 17, insbesondere in dem Berechnungsprozess, verglichenen Koordinatensysteme 8, 9 erfolgt insbesondere hinsichtlich einer translatorischen und/oder rotatorischen Verschiebung bzw. Veränderung. Mit anderen Worten wird der Unterschied der beiden Koordinatensysteme 8, 9 hinsichtlich einer translatorischen und/oder rotatorischen Veränderung verglichen. Die aus dem Vergleich resultierenden Informationen werden zur Beschreibung der Sollbiegeinformation 18 bzw. zur Erzeugung des auf Grundlage der Sollbiegeinformation 18 basierenden Steuerungssignals 5 verwendet.
Gemäß der Figuren 1 und 2 kann es vorgesehen sein, dass ein erstes Koordinatensystem 8 an einem Führungsbereich 10, insbesondere an einem statischen Führungsabschnitt 13, der Biegevorrichtung 2 und ein zweites Koordinatensystem 9 an einem von dem Führungsbereich 10 in Verlagerungsrichtung (vgl. Pfeil 19) des Biegekörpers 1 zu wenigstens einem Biegeelement 3 weisender Richtung angeordnet ist. Hierbei kann beispielsweise das zweite Koordinatensystem 9 innerhalb eines Wirkbereichs (z. B. die Flächenabschnitte 6, 6‘) des wenigsten einen Biegeelements 3 angeordnet oder ausgebildet, d. h., dass das zweite Koordinatensystem 9 nahe oder in bzw. an dem Kontaktbereich des Biegeelements 3 mit dem Biegekörper 1 angeordnet ist.
Alternativ oder zusätzlich kann ein erstes Koordinatensystem 8 an einem ersten Wirkbereich eines ersten beweglichen Biegeelements 3 der Biegevorrichtung 2 und ein zweites Koordinatensystem 9 an einem zweiten Wirkbereich eines zweiten, von dem ersten beweglichen Biegeelement 3 unterschiedlichen Biegeelement (nicht dargestellt) der Biegevorrichtung 2 angeordnet sein, insbesondere erfolgt bei Bewegung des ersten und/oder zweiten Biegeelements 3 eine entsprechende Bewegung des dem jeweiligen Biegeelement 3 zugeordneten Koordinatensystems 8, 9.
Gemäß dem in Figur 5 dargestellten Datenverarbeitungsprozess kann beispielhaft vorgesehen sein, dass zunächst in einem ersten Prozessschritt 20 eine Berechnung der Sollbiegeinformation 18 durch Vergleich wenigstens zweier Koordinatensysteme 8, 9 erfolgt. Zusätzlich kann in dem ersten Prozessschritt 20 wenigstens eine Randbedingungsinformation berücksichtigt werden, die zu einer gezielten Änderung bzw. Modifikation der Sollbiegeinformation 18 noch innerhalb des ersten Prozessschritts 20 führt. Beispielsweise kann als Randbedingungsinformation eine Materialinformation zu einem Material des Biegekörpers 1 , eine Geometrieinformation des Biegekörpers 1 und/oder eine Biegevorrichtungsinformation zu der Biegevorrichtung 2 verwendet werden.
Die Randbedingungsinformation kann zumindest teilweise vor oder während des Biegeprozesses ermittelt und/oder erfasst werden, insbesondere wird wenigstens eine Randbedingungsinformation zumindest teilweise durch ein, insbesondere biegevorrichtungsseitig angeordnetes, Erfassungsmittel 21 erfasst.
Die Materialinformation des Biegekörpers 1 kann wenigstens eine, insbesondere bereichspezifische, chemische und/oder physikalische Eigenschaft des Biegekörpers 1 vor, während und/oder nach dem Biegeprozess umfassen, vorzugsweise umfasst die physikalische Eigenschaft, insbesondere bereichsspezifisch, die Dichte, die spezifische Wärmekapazität, den spezifischen Widerstand, den Temperaturkoeffizient, den Wärmeausdehnungskoeffizenten, den Normalschmelzpunkt, die Permeabilität, den Brechungsindex, das Elastizitätsmodul und/oder das Schubmodul des Biegekörpers 1. Die Geometrieinformation kann beispielsweise die geometrische Form des Biegekörpers 1 vor, während und/oder nach dem Biegeprozess umfassen, insbesondere umfasst die Geometrieinformation wenigstens abschnittsweise (a) eine Wanddicke eines zumindest abschnittsweise als Hohlkörper ausgebildeten Biegekörpers 1 , (b) eine Längen- und/oder Breitenerstreckung eines Biegekörpers 1 , (c) eine Flächenerstreckung eines Biegekörpers 1 und/oder (d) eine Volumenerstreckung eines Biegekörpers 1.
Die Biegevorrichtungsinformation zu der Biegevorrichtung 2 kann beispielsweise wenigstens (a) eine eine Alterung der Biegevorrichtung 2 betreffende Alterungsinformation, (b) eine eine Toleranz zumindest eines beweglichen Biegeelements 3 der Biegevorrichtung 2 betreffende Toleranzinformation und/oder (c) eine eine Temperatur der Biegevorrichtung 2, insbesondere eines Biegeelements 3, betreffende Temperaturinformation, umfassen.
Die Randbedingungsinformation kann vorzugsweise in einer Datenspeichereinheit (nicht dargestellt) abgelegt oder ablegbar sein und über eine kabelgebundene oder kabellose Datenverbindung einer Steuereinheit (nicht dargestellt) zur Erzeugung eines Steuerungssignals 5 übermittelt werden.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Sollbiegeinformation 18 durch eine Korrekturinformation geändert bzw. modifiziert wird, wobei die
Korrekturinformation (a) auf Grundlage einer durch einen FEM-Prozess simulierten Biegeprozess erzeugten bzw. ermittelten FEM-Information und/oder (b) auf Grundlage einer durch Herstellung eines Testbiegebauteils durch die
Biegevorrichtung 2 und einen Abgleich des Testbiegebauteils mit der Zielgeometrie erzeugten bzw. ermittelten Abweichungsinformationen, gebildet wird. Diese Veränderung bzw. Modifizierung der Sollbiegeinformation kann z. B. innerhalb des ersten Prozessschritts 20 erfolgen.
Gemäß Figur 5 kann es vorgesehen sein, dass zu unterschiedlichen Zeitpunkten während eines Biegeverfahrens zum Biegen eines Biegekörpers eine Erzeugung bzw. eine Modifikation einer Sollbiegeinformation 18 ausgeführt wird. Beispielsweise können in einem ersten Prozessschritt 20 für den jeweiligen Biegekörper 1 standardisierte Informationen 27 zur Bildung der Sollbiegeinformation 18 und zur Bildung des Steuerungssignals 5 verwendet werden. In erster Linie werden hierzu typische Wertebereiche für die Sollbiegeinformation 18 herangezogen, welche auf Informationen beruhen können, die aus einem Muster- oder Testbiegeprozess, aus einem FEM-Prozess, aus einer allgemeinen Materialinformation des Biegekörpers 1 und/oder aus der allgemeinen bzw. typischen Geometrieinformation zu dem biegenden Biegekörpers abgeleitet wurden, für eine Vielzahl von Biegeprozesses verwendet und deshalb auch als standardisierte Information 27 bezeichnet werden kann. Um z. B. chargenspezifische bzw. vorbearbeitungsspezifische Schwankungen in den für das Biegeverhalten des Biegekörpers 1 beeinflussenden Eigenschaften des Biegekörpers 1 genauer zu berücksichtigen, kann eine auf standardisierten Informationen 27 beruhende Sollbiegeinformation 18 modifiziert werden. Hierzu kann eine Chargeninformation 28 verwendet werden, in welche z. B. chargenspezifische Materialkennwerte und/oder Geometriewerte des zu verbiegenden Biegekörpers 1 nach Wechsel der Charge der zu verbiegenden Biegekörper 1 im Zuge eines zweiten Prozessschritts 22 einfließen kann. Mit anderen Worten kann in einem zweiten Prozessschritt 22 eine chargenspezifische bzw. serienspezifische Information 28 in die Gestaltung der Sollbiegeinformation 18 und damit in die Gestaltung des Steuerungssignals 5 einfließen. Beispielsweise betrifft eine Charge bzw. eine Serie eine Gruppe von in einem identischen oder gleichartigen Fertigungsprozess erzeugter zu biegender Biegekörper 1. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist es vorgesehen, dass im Zuge eines weiteren, insbesondere dritten, Prozessschritts 24 kurz vor dem Biegeprozess oder während des Biegeprozess ermittelt Information, hier als Online-Information 29 bezeichnet, zur Modifizierung der Sollbiegeinformation 18 bzw. des
Steuerungssignals 5 berücksichtigt werden. So kann z. B. über das Erfassungsmittel 21 die Materialdicke des Biegekörpers 1 optisch erfasst werden und diese konkrete den aktuell zu biegenden Biegekörper 1 betreffende Information zur„Feinjustierung“ bzw. zur Online-Modifikation von Biegeprozessparameter bzw. des
Steuerungssignals 5 verwendet werden. Beispielsweise kann für diese, kurz vor dem Biegeprozess oder während des Biegeprozesses erfolgende Modifizierung der Sollbiegeinformation 18 wenigstens eine der folgenden Informationen berücksichtigt werden: (a) Krümmungsverlauf in einer Vorformzone, d. h. in einem zwischen zwei biegewirksamen Bereichen der Biegevorrichtung 2, (b) Kraft an einem Biegeelement 3, (c) Kraft an dem Vorschubmittel 11 , (d) Rückhaltekraft an einem Biegeelement 3, insbesondere an einem Biegedorn. Durch diese z. B. in Echtzeit bzw. Online während des Biegeprozesses für einen Biegekörper 1 erfolgende Erfassung und Modifizierung der für die Biegung dieses Biegekörpers 1 zur Anwendung kommenden Sollbiegeinformation 18 bzw. Steuerungssignals 5, kann ein genaueres Erreichen der Zielgeometrie des jeweils zu biegenden Biegekörpers 1 erreicht werden. Beispielsweise kann durch einen Onlineabgleich einer an dem Vorschubmittel 11 anliegenden Ist-Kraft mit einer Soll-Kraft im Falle einer Abweichung eine Nachregelung der Bewegungsteuerung des angesteuerten Biegeelements 3 derart erfolgen, dass zumindest Teilbereiche des zu biegenden Biegekörpers 1 in deren durch die Biegevorrichtung 2 ausgeführten Verbiegung beeinflusst werden.
Auch kann es vorgesehen sein, dass das Biegeelement 3 derart ausgebildet ist, dass sich dieses in zumindest einem translatorischen und/oder rotatorischen Freiheitsgrad, insbesondere relativ zu einem weiteren für den Biegekörper 3 biegewirksamen Biegeelement (nicht dargestellt), bewegbar angeordnet oder ausgebildet ist. Insbesondere kann eine Biegevorrichtung 2 verwendet werden, die wenigstens zwei Biegeelemente 3 umfasst, und ein erstes Biegeelement 3 vor oder während des Biegeprozesses eine Bewegung entlang wenigstens eines ersten Freiheitsgrads und ein zweiten Biegeelement 3 vor oder während des Biegeprozesses eine Bewegung entlang wenigstens eines zweiten, insbesondere von dem ersten unterschiedlichen, Freiheitsgrad ausführt. Dadurch, dass mehrere jeweils gesondert in deren Bewegung ansteuerbare Biegeelemente 3 vorgesehen sind, kann eine schnellerer und/oder ein mit weniger mechanischer Belastung für das einzelne Biegeelement 3 auskommender Biegeprozess mit den Biegeelementen 3 dargestellt werden.
Der Biegekörper 1 kann nach seiner bestimmungsgemäßen Verbiegung bzw. Verformung als Fahrzeugbauteil, insbesondere als Kraftfahrzeugbauteil eingesetzt werden.
Anhand der Figur 6 ist eine weitere beispielshafte Ausführungsform schematisch dargestellt, wonach in einem ersten Schritt 30 ein Biegekörper 3, insbesondere gestützt auf einem CAD-System, modelliert wird. Anschließend erfolgt in einem zweiten Schritt 31 die Erzeugung einer Bauteilmittellinie, beispielsweise gemäß VDI 3430. Hierzu können Informationen zu der Geometrie (z. B. Blechdicke) und/oder dem Material (z. B. Werkstoff) des Biegekörpers 1 berücksichtigt werden. In einem dritten Schritt 32 erfolgt eine Bestimmung einer Werkzeuggeometrie. Hierbei kann das Kinematikverhältnis der Biegevorrichtung 2 bzw. des wenigstens einen, in der Biegevorrichtung 2 zum Einsatz kommenden Biegeelements 3 berücksichtigt werden. Danach wird in einem vierten Schritt 33 eine iterative Berechnung der Bewegungskurve bzw. der Sollbiegeinformation 18 des wenigstens einen Biegeelements 3 ausgeführt. In einem fünften Schritt 34 erfolgt eine Abschätzung der Herstellbarkeit, hierbei werden Informationen zu den Prozessgrenzen, insbesondere zur Biegegrenze, berücksichtigt. D. h. es wird plausibilisiert, ob der Biegekörper 1 z. B. überhaupt derartige Biegebewegungen ohne Rissbildung ausführen kann. Sofern sich hierbei Risse am Biegekörper 1 ergeben sollten, so kann beispielsweise eine Veränderung von der Geometrien wenigstens eines Biegeelements 3 ausgeführt und in diesem Fall die Überprüfung mit einem nochmaligen Durchlaufen des dritten bis fünften Schritts 32, 33, 34 ausgeführt werden. Sofern die Abschätzung der Herstellbarkeit zu einem positiven Ergebnis führt, wird in einem sechsten Schritt 35 eine FEM-Simulation des Biegeprozesses ausgeführt. Sofern diese zu einem negativen Ergebnis führt, kann eine Änderung des Biegekörpers 1 vorgenommen werden, wobei dieser geänderte Biegekörper 1 beginnend mit dem zweiten Schritt 31 nochmals überprüft wird. Im Falle, dass die FEM-Simulation des Biegeprozesses (6. Schritt 35) positiv verläuft, wird in einem siebten Schritt 36 ein Abgleich des Krümmungsverlaufs von einer Ist- Beschaffenheit zu einer Soll-Beschaffenheit durchgeführt. Falls es zu einem nicht tolerierbaren Unterschied zwischen dem Soll-Krümmungsverlauf und einem Ist-
Krümmungsverlauf kommen sollte, kann im Zuge einer Nachregelung der Bewegungskurven und einer anschließenden nochmaligen Abgleichprüfung vorgenommen werden. Sofern der Abgleich des Krümmungsverlaufs positiv ist, wird in einem achten Schritt 37 eine Übergabe der Bewegungskurven an die Biegevorrichtung 2 vorgenommen. Nachdem in einem neunten Schritt 38 ein Biegekörper 1 anhand der Bewegungskurven bzw. basieren auf der
Sollbiegeinformation 18 auf der Biegevorrichtung 2 hergestellt wurde, kann über einen Abgleich des Soll- und des Ist-Krümmungsverlaufs gegebenenfalls eine Kompensation der Bewegungskurven bzw. eine Feinjustierung der Bewegungskurven ausgeführt werden. Schließlich führt das Verfahren zu einer Sollbiegeinformation 18 und damit zu einem Steuerungssignal 5, das es erlaubt mit der Biegevorrichtung 2 produktionsfähige Biegekörper 1 die einer Zielgeometrie ähnlich sind bzw. dieser entsprechen herzustellen.
Gemäß einer beispielshaften Ausführungsform kann die iterative Berechnung der Bewegungskurven und damit der vierte Schritt 33 derart ablaufen, wie dies in Figur
7 unter Verweis auf mehrere Unterschritte (Substeps) gezeigt ist. In einem erstem Unterschritt 40 wird eine Biegelinie in ein Softwareprogramm importiert. In dem nachfolgenden zweiten Unterschritt 41 erfolgt eine Auswahl eines Berechnungspunktes i. Danach erfolgt eine Transformation der Biegelinie in ein erstes Koordinatensystem 8 in einem dritten Unterschritt 42. In einem vierten Unterschritt 43 wird die Position des Biegeelements 3 bestimmt, hierzu kann beispielsweise der Abstand des Biegeelements 3 zu dem ersten Koordinatensystem
8 berücksichtigt werden. In einem anschließenden fünften Unterschritt 44 wird ein zweites, insbesondere lokales, Koordinatensystem 9 erzeugt bzw. aufgebaut, hierbei kann z. B. eine die Sollbiegeinformation 18 ergänzende Stützkurve 25 importiert oder modelliert werden. Danach erfolgt in einem sechsten Unterschritt 45 eine Bestimmung eines Torsionswinkels zwischen dem ersten und zweiten Koordinatensystem 8, 9. Hierbei erfolgt der Vergleich des ersten Koordinatensystems 8 mit dem zweiten Koordinatensystem 9. Dieser Torsionswinkel kann beispielsweise in einem optionalen siebten Unterschritt 46 durch Berücksichtigung von torsionsspezifischen Kompensationsfaktoren zu einer Sollbiegeinformation 18 mit einer kompensierten Profiltorsion führen. Danach wird in einem achten Unterschritt 47 ein weiteres (z. B. drittes), verdrehtes Koordinatensystem aufgebaut, wobei dieses in Abhängigkeit zu dem Torsionswinkel steht. Nachdem das weitere, verdrehte Koordinatensystem erstellt bzw. modelliert ist, erfolgt in einem neunten Unterschritt 48 die Bestimmung totaler Abstände zwischen dem Biegeelement 3 und dem weiteren, verdrehten Koordinatensystem. Schließlich erfolgt in einem zehnten und elften Unterschritten 49 und 50 eine Bestimmung der Rotation und Translation des Biegeelements 3, gefolgt von einer in einem zwölften Unterschritt 51 ausgeführten Berechnung des Verhältnisses von Translation und Rotation des Biegeelements 3. Anschließend kann es optional in einem dreizehnten Unterschritt 52 zu einer Kompensation totaler Abstände kommen, hierzu kann eine, die Translation betreffende Korrekturfaktorinformationen einfließen. In einem vierzehnten Unterschritt 53 erfolgt eine Berechnung der kompensierten Translation und der Rotation. Die Unterschrittabfolge beginnend mit dem zweiten Unterschritt 41 und endend mit dem vierzehnten Unterschritt 53 kann iterativ für jeden Punkt auf der Biegelinie ausgeführt werden, um ein möglichst kontinuierliches Abbild zur Bildung der Sollbiegeinformation 18 bzw. des
Steuerungssignals 5 zu erreichen. Schließlich können zumindest Teile der auf diese Weise ermittelten Sollbiegeinformation 18 bzw. des auf diese Weise ermittelten Steuerungssignals 5 über einen fünfzehnten Unterschritt 54 als Bewegungskurven bzw. Sollbiegeinformation 18 und damit auch als Steuerungssignal 5 exportiert und durch entsprechende Übermittlung an eine Steuerungseinheit einer
Biegevorrichtung zur Ansteuerung wenigstens eines Biegeelements 3 einer Biegevorrichtung 2 eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste
1 Biegekörper
2 Biegevorrichtung
3 Biegeelement
4 Biegeeinrichtung
5 Steuerungssignal
6, 6‘ Flächenabschnitt
7 Pfeil
8 erstes Koordinatensystem
9 zweites Koordinatensystem
10 Führungsbereich
11 Vorschubmittel
12, 12‘ Führungselement
13 Führungsabschnitt
14 Führungsöffnung
15 Pfeil
16 gebogener Abschnitt
17 Datenverarbeitungsprozess
18 Sollbiegeinformation
19 Pfeil
20 erster Prozessschritt
21 Erfassungsmittel
22 zweiter Prozessschritt
23 Biegelinie
24 dritter Prozessschritt
25 Stützkurve
26 standardisierte Information
27 Chargeninformation
28 Online-Information
30 erster Schritt
31 zweiter Schritt
32 dritter Schritt
33 vierter Schritt 34 fünfter Schritt
35 sechster Schritt
36 siebter Schritt
37 achter Schritt
38 neunter Schritt
39 zehnter Schritt
40 erster Unterschritt
41 zweiter Unterschritt
42 dritter Unterschritt 43 vierter Unterschritt
44 fünfter Unterschritt
45 sechster Unterschritt
46 siebter Unterschritt
47 achter Unterschritt 48 neunter Unterschritt
49 zehnter Unterschritt
50 elfter Unterschritt
51 zwölfter Unterschritt
52 dreizehnter Unterschritt 53 vierzehnter Unterschritt
54 fünfzehnter Unterschritt
55 Abstand
56 Abstand

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Steuerung eines Biegeprozesses zum Biegen eines Biegekörpers (1), insbesondere eines Biegeprofils, wobei eine
Biegevorrichtung (2) eine mit wenigstens einem Biegeelement (3) versehene Biegeeinrichtung aufweist und das wenigstens eine Biegeelement (3) auf Grundlage eines Steuerungssignals (5) eine definierte Bewegung ausführt, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:
- Ausführen eines Datenverarbeitungsprozesses (17) in welchem durch
Vergleich wenigstens zweier Koordinatensysteme (8, 9) eine Zielgeometrie des gebogenen Biegekörpers (1) in einer Sollbiegeinformation (18) beschrieben wird und
- Ausführen eines Biegeprozesses, wobei vor und/oder während des Biegeprozesses das das wenigstens eine Biegeelement (3) steuernde
Steuerungssignal (5) auf Grundlage der Sollbiegeinformation (18) verwendet wird, um durch das wenigstens eine Biegeelement (3) den Biegekörper (1) zu biegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich der wenigstens zwei in dem Datenverarbeitungsprozess (17), insbesondere in dem Berechnungsprozess, verglichenen Koordinatensysteme (8, 9) hinsichtlich einer translatorischen und/oder rotatorischen Veränderung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Koordinatensystem (8) an oder in einem Führungsbereich (10), insbesondere an oder in einem statischen Führungsabschnitt (13), der
Biegevorrichtung (2) und ein zweites Koordinatensystem (9) an oder in einem von dem Führungsbereich (10) in Verlagerungsrichtung (19) des Biegekörpers (1) in die Biegevorrichtung (2) weisender Richtung angeordnet ist, insbesondere ist das zweite Koordinatensystem (9) innerhalb eines Wirkbereichs des wenigsten einen Biegeelements (3) angeordnet. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erste Koordinatensystem (8) an einem ersten Wirkbereich eines ersten beweglichen Biegeelements (3) der
Biegevorrichtung (2) und ein zweites Koordinatensystem (9) an einem zweiten Wirkbereich eines zweiten, von dem ersten beweglichen Biegeelement (3) unterschiedlichen Biegeelement der Biegevorrichtung (2) angeordnet ist, insbesondere erfolgt bei Bewegung des ersten und/oder zweiten Biegeelements (3) eine entsprechende Bewegung des dem jeweiligen Biegeelement (3) zugeordneten Koordinatensystems.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage von wenigstens einer den
Biegeprozess beeinflussenden Randbedingungsinformation die Sollbiegeinformation (18) gezielt geändert wird, insbesondere umfasst die Randbedingungsinformation eine Materialinformation zu einem Material des Biegekörpers (1), einer Geometrieinformation des Biegekörpers (1) und/oder einer Biegevorrichtungsinformation zu der Biegevorrichtung (2).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Randbedingungsinformation zumindest teilweise vor oder während des Biegeprozesses ermittelt und/oder erfasst wird, insbesondere wird wenigstens eine Randbedingungsinformation zumindest teilweise durch ein, insbesondere biegevorrichtungsseitig angeordnetes, Erfassungsmittel (21) erfasst.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialinformation des Biegekörpers (1) wenigstens eine, insbesondere bereichspezifische, chemische und/oder physikalische Eigenschaft des Biegekörpers (1) vor, während und/oder nach dem Biegeprozess umfasst, vorzugsweise umfasst die physikalische Eigenschaft, insbesondere bereichsspezifisch, die Dichte, die spezifische Wärmekapazität, den spezifischen Widerstand, den Temperaturkoeffizient, den Wärmeausdehnungskoeffizenten, den Normalschmelzpunkt, die Permeabilität, den Brechungsindex, das Elastizitätsmodul und/oder das Schubmodul des Biegekörpers (1).
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrieinformation die geometrische Form des Biegekörpers (1) vor, während und/oder nach dem Biegeprozess umfasst, insbesondere umfasst die Geometrieinformation wenigstens abschnittsweise
- eine Wanddicke eines zumindest abschnittsweise als Hohlkörper ausgebildeten Biegekörpers (1),
- eine Längen- und/oder Breitenerstreckung eines Biegekörpers (1),
- eine Flächenerstreckung des Biegekörpers (1) und/oder
- eine Volumenerstreckung des Biegekörpers (1).
Verfahren nach der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegevorrichtungsinformation zu der Biegevorrichtung (2) wenigstens
eine eine Alterung der Biegevorrichtung (2) betreffende Alterungsinformation,
- eine eine Toleranz zumindest eines beweglichen Biegeelements (3) der Biegevorrichtung (2) betreffende Toleranzinformation, und/oder
- eine eine Temperatur der Biegevorrichtung (2), insbesondere eines Biegeelements (3), betreffende Temperaturinformation,
umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbiegeinformation (18) durch eine Korrekturinformation geändert wird, wobei die Korrekturinformation auf Grundlage einer, durch einen FEM-Prozess simulierten Biegeprozess ermittelten FEM-Information und/oder auf Grundlage einer, durch Herstellung eines Testbiegebauteils durch die Biegevorrichtung (2) und Abgleich des Testbiegebauteils mit der Zielgeometrie ermittelten Abweichungsinformationen gebildet wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Biegeelement (3) verwendet wird, das in zumindest einem translatorischen und/oder rotatorischen Freiheitsgrad, insbesondere relativ zu einem weiteren für den Biegekörper (1) biegewirksamen Biegeelement, bewegbar angeordnet oder ausgebildet ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Biegevorrichtung (2) verwendet wird, die wenigstens zwei Biegeelemente (3) umfasst, und ein erstes Biegeelement
(3) vor oder während des Biegeprozesses eine Bewegung entlang wenigstens eines ersten Freiheitsgrads und ein zweiten Biegeelement (3) vor oder während des Biegeprozesses eine Bewegung entlang wenigstens eines zweiten, insbesondere von dem ersten unterschiedlichen, Freiheitsgrad ausführt.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegekörper (1) als Fahrzeugbauteil, insbesondere als ein in einem Kraftfahrzeug verbautes Fahrzeugbauteil, verwendet wird.
14. Steuereinrichtung zum Ansteuern wenigstens eines Biegeelements (3) einer Biegevorrichtung (2) zum Biegen eines Biegekörpers (1), insbesondere eines
Biegeprofils, die zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
15. Biegevorrichtung (2) zum Biegen eines Biegekörpers (1), insbesondere eines Biegeprofils, die zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 eingerichtet ist.
16. Biegekörper (1), insbesondere Kraftfahrzeugbauteil, hergestellt in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13.
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