AT401896B - Verfahren zum biegen eines werkstückes aus blech sowie blechbiegemaschine - Google Patents

Description

AT 401 896 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen eines Werkstückes aus Blech sowie eine Blechbiege-maschine zur Durchführung des Verfahrens, umfassend einen Rahmen, am Rahmen angeordnete, relativ zueinander aufeinander zu und voneinander weg bewegbare obere und untere Biegewerkzeuge zum Biegen eines zwischen sie eingeführten Werkstückes aus Blech.

Das Kaltbiegen von Blechen wird gegenwärtig mit Abkantpressen durchgeführt, wofür in Fig.1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispieles schematisch dargestellt ist.

Diese Pressen haben einen Rahmen 10 aus einem oder mehreren starken C-förmigen Bauteilen. Der Rahmen 10 trägt zwei starke parallele Stahlträger 12 und 14, die üblicherweise in einer vertikalen Ebene angeordnet sind. Einer der Träger, beispielsweise der obere Träger 14, ist bewegbar, so daß er zum unteren Träger 12 hin und von diesem weg bewegt werden kann, wobei er dauernd seine parallele Lage zu jenem beibehält. Der Doppelpfeil Z zeigt die Bewegungsrichtung des oberen Trägers 14 oder jedenfalls die Richtung der Relativbewegung der beiden Träger zueinander. Diese Richtung wird nachfolgend in herkömmlicher Weise als "Arbeitsrichtung" bezeichnet.

Die beiden Träger 12 und 14 stellen die zugehörigen Werkzeughalter für ein Paar zusammenwirkender Werkzeuge in Form eines Unterstempels 16 und eines Oberstempels 18 dar, die üblicherweise V-förmig gestaltet sind. Das zwischen den Unterstempel 16 und den Oberstempel 18 eingeführte Blech wird in die Gestalt dieser Werkzeuge gebogen, wenn sie gegeneinander gepreßt werden.

Bei herkömmlichen Pressen werden die Bewegung des bewegbaren Trägers 14 und die Kraft, mit welcher er gegen den anderen, üblicherweise ortsfesten Träger 12 gepreßt wird, durch einen Mechanismus erzielt, der die Kraft an einem einzigen Punkt aufbringt, wenn die Maschine klein ist (gewöhnlich zum Biegen von Längen von weniger als 1 m), oder an zwei symmetrisch an den Enden des bewegbaren Trägers 14 gelegenen Punkten bei mittleren und großen Abkantpressen. Dieser Mechanismus kann verschiedene Bauarten aufweisen, wobei die Kraft gewöhnlich mit Hydraulikzylindern oder Hydraulikmotoren aufgebracht wird.

Im Falle einer Präzisions-Abkantpresse, bei welcher der Abstand zwischen Unterstempel und Oberstempel genau eingestellt werden muß, um einen Biegewinkel mit engen Toleranzen zu erzielen (z.B. mit einem Winkelfehler von einigen Bogenminuten), ist es erforderlich, numerisch gesteuerte Antriebsmotoren einzusetzen. Diese bekannte Technik erfordert die ständige und automatische Messung des Abstandes zwischen dem Unterstempel 16 und dem Oberstempel 18. Für diesen Zweck ist ein Hydraulikantrieb (Zylinder oder Motoren), wie er gewöhnlich wegen der Möglichkeit der Ausübung einer hohen Kraft mit sehr kleinen Bauteilen bevorzugt wird, nicht besonders geeignet. Tatsächlich arbeiten hydraulische Servomechanismen nicht nur nicht besonders genau, sondern es ist ihre Funktion auch während eines Arbeitstages merklichen Änderungen unterworfen, wenn sich die Hydraulikflüssigkeit allmählich erwärmt. Darüberhinaus wird ein großer Anteil der entwickelten Wärme auf den Rahmen der Maschine übertragen und kann eine Verformung desselben verursachen, wodurch die Genauigkeit des Systems weiter herabgesetzt wird.

Ans den vorstehend erörterten Gründen werden gegenwärtig elektrische Servomotoren bevorzugt, da diese sehr genau und gleichmäßig arbeiten. Ferner erzeugen solche Servomotoren wegen ihres hohen Wirkungsgrades viel weniger Wärme als Hydraulikzylinder und Hydraulikmotoren.

Ein Nachteil elektrischer Servomotoren besteht darin, daß sie für eine gegebene Leistung voluminöser und teurer sind als Hydraulikantriebe und kinematische Mechanismen, wie den Träger 14 gemäß Fig. 1, erfordern, der zum Übertragen der Antriebsbewegung auf den bewegbaren Werkzeughalter dient und ebenfalls kostspieliger ist.

Die AT-372 882 B betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Parallelführung des Stößels einer Abkantpresse, wobei mittels eines Schalters von einer erhöhten Geschwindigkeit während der Zuführung auf eine Betriebsgeschwindigkeit, welche entsprechend verringert ist, -durch eine Änderung der Ölzufuhr in einem Zylinder umgeschaltet wird. Gemäß diesem bekannten Stand der Technik wird zur Erzielung unterschiedlicher Geschwindigkeiten die Fluidzufuhr zu einem Antrieb variiert. Weiters ist der AT-B 372 882 eine spezielle Verriegelung des Stößels einer Abkantpresse zu entnehmen, wofür entsprechende Steuerventile vorgesehen sind.

Die EP-0 029 465 A1 betrifft eine Umformprese mit wenigstens einem Werkzeugpaar, wobei eine Verstelleinrichtung mit einem Motor zum Antrieb einer Spindel versehen ist, wobei die Spindel über einen Pressenschlitten jeweils einen Stempel beaufschlagt.

Weiters zeigt und beschreibt die GB-1 448 120 A ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pressen mit unterschiedlichen Drücken bzw. Geschwindigkeiten durch zwei Kolben mit unterschiedlichem Durchmesser, wobei auf eine einfache Konstruktion einer Blechbiegemaschine mit geringen Abmesungen abgezielt wird.

Die Erfindung zielt darauf ab, ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ein Verfahren zum Biegen eines Werkstückes aus Blech sowie eine Blechbiegemaschine hoher Genauigkeit zu schaffen, wobei für eine gegebene Biegekraft und eine gegebene Biegezeit Servomotoren mit nur sehr geringer Leistung 2

AT 401 896 B erforderlich sein sollen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einem Verfahren zum Biegen eines Werkstückes aus Blech gelöst, welches im wesentlichen gekennzeichnet ist durch folgende Schritte: - einen Annäherungsschritt zum Bewegen der oberen und/oder unteren Biegewerkzeuge aufeinander zu mit hoher Geschwindigkeit mit einem ersten Antrieb vor Beginn des Biegevorganges; und - einen Biegeschritt in Luft zum Bewegen des oberen und/oder unteren Biegewerkzeuges an das zwischen den oberen und unteren Biegewerkzeugen befindliche Werkstück mit geringer Geschwindigkeit und zum Biegen des Werkstückes in Luft mit einem zweiten Antrieb mit Keil-Kraftverstärkung.

Eine erfindungsgemäße Blechbiegemaschine zur Durchführung des oben genannten Verfahrens ist ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik zur Lösung der Aufgabe im wesentlichen gekennzeichnet durch: - einen am Rahmen in vertikaler Richtung bewegbar angeordneten ersten Stößel, - einen vom ersten Stößel in vertikaler Richtung verschiebbar getragenen zweiten Stößel, - einen vom zweiten Stößel abgestützten Werkzeugträger zum Abstützen des oberen oder unteren Werkzeuges, - einen ersten Antrieb zum Bewegen des zweiten Stößels mit hoher Geschwindigkeit, - einen zweiten Antrieb zum Bewegen des ersten Stößels mit geringer Geschwindigkeit, und - eine Kupplungs-/Entkupplungs-Vorrichtung zum Verbinden oder Lösen des zweiten Stößels mit bzw. von dem ersten Stößel.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform ist eine erfindungsgemäße Blechbiegemaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß ein hydraulisches oder pneumatisches Stellglied an einem Rahmen befestigt ist und eine vertikale Bewegung eines ein Werkzeug abstützenden, bewegbaren Trägers bewirkt, daß ein Reaktionsriegel an dem Rahmen in einer ersten horizontalen Richtung bewegbar angeordnet ist, welche zu einer Ebene des bewegbaren Trägers normal steht, und daß ein Keil an dem bewegbaren Träger in einer zweiten, horizontalen Richtung bewegbar angeordnet ist, welche zur Ebene des bewegbaren Trägers parallel ist, wobei der Keil zwischen den Reaktionsriegel und dem bewegbaren Träger einführbar ist, wenn der Reaktionsriegel zu einer vordersten Position bewegt ist.

Die vorliegende Erfindung weist im wesentlichen die folgenden Vorteile bzw. Merkmale auf. Erfindungsgemäß sind zwei voneinander unabhängige und unterschiedliche Antriebe, und zwar ein erster Antrieb und ein zweiter Antrieb, vorgesehen, so daß die erfindungsgemäße Blechbiegemaschine zur Durchführung der unterschiedlichen Bewegungen mit besonders effizienten Antrieben ausgestattet ist. Die oberen und unteren Werkzeuge können in einem ersten Annäherungschritt mit entsprechend höherer Geschwindigkeit bewegt werden, während sie nachfolgend während bzw. unmittelbar vor dem Biegevorgang mit entsprechend geringerer Geschwindigkeit bewegt werden. Erfindungsgemäß sind weiters zwei Stößel und Kopplungs-bzw. Entkopplungsvorrichtungen vorgesehen, so daß die Biegewerkzeuge langsam und präzise bewegt werden können und gleichzeitig der Mechanismus entsprechend vereinfacht wird. Darüberhinaus ist der zweite Stößel gleitend am ersten Stößel gelagert-weicher selbst wiederum am Rahmen geführt ist, so daß die Position des Werkzeugträgers, welcher am zweiten Stößel festgelegt ist, einfach bestimmbar ist und als Grundlage in einem entsprechenden Steuersystem verwendet werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher ein gegenwärtig bevorzugtes Ansführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Blechbiegemaschine bzw. Abkantpresse dargestellt ist. Es zeigt: Fig.1 eine schematische Darstellung der Konstruktion einer herkömmlichen Abkantpresse; Fig.2 schematisch drei mit einer bevorzugten Ansführungsform einer erfindungsgemäßen Blechbiegemaschine bzw. Abkantpresse ausgeführte Biegephasen; Fig.3 schematisch in Seitenansicht bzw. im Schnitt die Abkantpresse entsprechend der bevorzugten Ausführungsform; Fig.4 im Vertikalschnitt schematisch eine Einzelheit des in Fig.3 mit dem Pfeil IV bezeichneten Teiles in größerem Maßstab; Fig.5 schematisch einen Horizontalschnitt nach der Horizontalebene V-V von Fig.4; Fig.6 eine schematische Draufsicht auf eine Abkantpresse gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform; Fig.7 schematisch einen Schnitt nach der Vertikalebene Vll-Vll von Fig.6 in größerem Maßstab; Fig.8 schematisch eine teilweise Seitenansicht gemäß dem Reil VIII von Fig.6, und Fig.9 eine schematische Vorderansicht nach dem Pfeil IX von Fig.7.

Zunächst wird die Theorie, auf welcher die Erfindung beruht, an Hand der Fig.2 erläutert, die schematisch drei Phasen A, B und C des Biegens eines Bleches zeigt.

In Fig.2 sind wieder der Unterstempel mit 16, der Oberstempel mit 18 und die Arbeitsrichtung mit Z bezeichnet. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die zum Bewirken des Biegens erforderliche Bewegung in zwei Phasen und in gewissen Fällen in drei Phasen unterteilt werden kann. 3

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Fig.2 zeigt bei A eine "Annäherung$"-Phase. Diese Phase beginnt in einem Zustand, in welchem die Presse vollständig oder teilweise offen ist (der Oberstempel 18 befindet sich in einer Höhe H über dem Blech W, welches auf dem Unterstempel 16 aufruht). Dieser Zustand ist erforderlich, um das Ausbringen des vorangehenden Werkstückes zu ermöglichen. Die Phase A endet, wenn die Kante des Oberstempels 18 das Werkstück W berührt. Die Phase B ist die eigentliche Biegestufe, in welcher der Oberstempel und der Unterstempel gegeneinander Vordringen und das zwischen ihnen befindliche Blech W biegen. In dieser Phase bewegt sich der Oberstempel 18 um einen Abstand K, der viel kleiner ist als der Abstand H, relativ zum Unterstempel 16.

Eine Phase C kommt nur beim Biegen oder Abkanten mit höchster Genauigkeit vor, welcher Vorgang als Prägen, Formstanzen, Nachschlagen oder Fertigziehen bekannt ist.

Wenn der Biegevorgang nach der Phase B beendet wird und das Blech freigegeben wird, federt es um ein gewisses Ausmaß zurück; dies bedeutet, daß der endgültige Biegewinkel nicht genau mit dem von der Maschine aufgezwungenen Winkel übereinstimmt. Wenn jedoch in der Phase C ein Prägen oder Formstanzen mit Kräften ausgeführt wird, die das Fünffache oder mehr der in der Biegephase B erforderlichen Kräfte ausmachen, gerät das Metall in einen Zustand vollständiger Plastizität (Zustand vollständigen Fließens), so daß der endgültige Winkel des Bleches jenem entspricht, der von der Maschine aufgeprägt wurde. Während des Prägens ist die Relativbewegung L zwischen Oberstempel 18 und Unterstempel 16 nahezu Null und ist nachfolgend in herkömmlicher Weise als "virtuelle Verschiebung" bezeichnet.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die drei Phasen A, B und C sich durch die Werte von Kraft und Verschiebung sowie durch wesentlich unterschiedliche Arten der Verschiebung voneinander unterscheiden, was nachfolgend noch näher erläutert wird.

Phase A

Die Verschiebung H (etwa 100 bis 200 mm) ist am größten und normalerweise etwa zehnmal so groß wie die Verschiebung K in der Phase B.

Die Kraft ist sehr gering, entsprechend dem Gewicht des bewegbaren Trägers 14 und des Oberstempels 18, welches in manchen Fällen vollständig kompensiert werden kann. Die Kraft verursacht keine Verformung der Konstruktion oder des Rahmens 10;

Die Verschiebung H muß so schnell wie möglich vor sich gehen und kann durch eine Zweipunkt-Steuerung bewirkt werden.

Phase B

Die Kraft ist sehr groß. Sie steigt sehr rasch an, weil sich der Zustand des Materials in der Biegezone von einem elastischen Zustand zu einem Zustand örtlichen Fließens verändert. Danach bleibt die Kraft im wesentlichen konstant, während der Biegewinkel zunimmt. Dies bezieht sich auf die sogenannte "Biegephase in Luft". An dem Punkt, an welchem das Blech zu beiden Seiten der Biegekante sich parallel zu den Seitenflächen des Unterstempels 16 und des Oberstempels 18 ausrichtet, steigt die Biegekraft plötzlich an. Dieser Zustand ist als "volles Biegen" bekannt.

Die gesamte Verschiebung in der Phase B setzt sich aus zwei Komponenten K und K’ zusammen: in dieser Phase, in welcher der Unterstempel 16 und der Oberstempel 18 über das Blech W miteinander in Berührung stehen, verformt sich die Konstruktion oder der Rahmen 10 der Maschine durch die Biegekraft in einem gewissen Ausmaß. Der diese Bewegung bewirkende kinematische Mechanismus muß daher insgesamt eine Verschiebung K (Relativbewegung zwischen Unterstempet 16 und Oberstempel 18) bewirken, die zwischen etwa 5 und 20 mm liegt, plus K' (die Verformung der Maschinenkonstruktion), wobei K' gewöhnlich viel kleiner ist als K. In jedem Fall ist K + K' viel kleiner als H;

Die relative Verschiebung zwischen dem Unterstempel 16 und dem Oberstempel 18 in dieser Phase muß fortschreitend sein und von der numerischen Steuerung genau gemessen werden, u.zw. durch Messung der Verlagerung unter Ausschluß der durch die Verformung der Konstruktion bedingten Komponente. Die Ausführung der Stufe B unter numerischer Steuerung ermöglicht die Erzielung eines hochgenauen "Biegens in Luft" über verschiedene Winkel, sofern der Wert des Rückfederns der Biegestelle aus Untersuchungen von Probestücken bekannt ist. In jedem Fall kann der das Blech handhabende Roboter dem Werkstück genau folgen. 4

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Phase C

Die Kraft ist extrem hoch, entsprechend wenigstens dem fünffachen Wert von Phase B. Der Betrag der Kraft muß in Abhängigkeit von der Größe und Materialstärke des Werkstückes W sowie der Art des Materials genau bemessen werden, damit die Biegezone nicht in unzulässiger Weise verformt wird.

Die durch den Antriebsmechanismus bewirkte Verschiebung ist aus zwei Komponenten zusammengesetzt, wobei L (die Relativbewegung zwischen Unterstempel 16 und Oberstempel 18) sehr klein ist (zwischen einigen Zehntel mm bis etwas mehr als 1 mm), während die Verformung der Konstruktion, als L' bezeichnet, etwas größer als L sein kann. Als Ergebnis ist die Größe von L + L' vergleichbar mit der Größe K + K' in Phase B.

Die Ausübung der Prägekraft kann durch eine nicht-stetige Steuerung bewirkt werden (Alles oder nichts). Die Verschiebung ergibt sich daraus und braucht nicht überprüft zu werden.

Auf der Grundlage der vorstehenden Bemerkungen besteht die Erfindung in der Zuordnung von zwei Phasen A und B oder von drei Phasen A, B und C des Biegens an bestimmte Antriebsteile oder Motoren.

Zunächst wird eine Abkantpresse einer gebräuchlichen Bauart betrachtet, bei welcher ein Prägen oder Formstanzen nicht vorgesehen ist. In diesem Fall werden für die Anfangsphase A erste Antriebsmittel einer billigen Zweipunkt-Hochgeschwindigkeitsbauart beispielsweise ein oder mehrere Pneumatikzylinder, eingesetzt. Für die Verschiebung in Phase B werden dann allerdings ein oder mehrere elektrische Servomotoren mit zugehörigen kinematischen Mechanismen eingesetzt.

Bei herkömmlichen Pressen entspricht die Höchstgeschwindigkeit des Servomotors der Zustellgeschwindigkeit von Oberstempel und Unterstempel in Phase A. Damit die Zeitspanne für den Biegevorgang nicht unannehmbar lang wird, muß die Höchstgeschwindigkeit höher als (beispielsweise zehnmal so groß wie) die Geschwindigkeit für Phase B sein.

Da, wie bekannt, Servomotoren ein konstantes Drehmoment liefern, hat dies beim Betrieb des Motors in Phase B nach dem Stand der Technik zur Folge, daß bei einer Drehzahl mit einem Zehntel des Wertes die Motorleistung ebenfalls nur ein Zehntel seiner Nennleistung beträgt. Es ist zu beachten, daß ein einziger Motor, der für die beiden Phasen A und B eingesetzt wird, in der Phase B mit genauer Steuerung von Position und Drehzahl arbeiten muß, wogegen in Phase A die Vorrichtungen zum Erzielen der Genauigkeit völlig überflüssig sind.

Dagegen muß gemäß der Erfindung die Höchstdrehzahl des Servomotors für die Phase B allein der Höchstdrehzahl für die Phase B entsprechen, welche beispielsweise einem Zehntel des vorerwähnten Wertes entspricht. Es ist somit klar, daß ein Servomotor für die Phase B allein eine Nennleistung hat, die einem Zehntel der Nennleistung eines für beide Phasen A und B einzusetzenden Motors entspricht.

Nachfolgend wird eine Abkantpresse vorausgesetzt, die auch die Präge- oder Formstanzphase C ausführen kann. Wie erwähnt, erfordert diese Phase eine Gesamtverschiebung L + L' des kinematischen Mechanismus, welche in der gleichen Größenordnung liegt wie die Verschiebung K + K’ in Phase B, wobei aber die auszuübende Kraft wenigstens fünfmal so groß ist wie jene in Phase B. Für diesen Fall ist die erforderliche Leistung des einzigen Servomotors nach dem Stand der Technik klarerweise fünfmal so groß wie die für die Phase B erforderliche Leistung, wenn eine recht lange Ausführungszeit für die Phase C wie jene für die Phase B (die mehrere Sekunden beträgt) in Kauf genommen wird, während es aber wünschenswert wäre, den Präge- oder Formstanzvorgang nahezu momentan auszuführen. Weiters ist zu beachten, daß es in der Phase C erforderlich ist, nicht die Verschiebung, die sich aus der Plastizität des Bleches und der Nachgiebigkeit der Maschinenkonstruktion ergibt, sondern die entwickelte Kraft zu bemessen.

Bei einer einfachen Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, erste Antriebsmittel nur für die Zustellbewegung in Phase A und zweite Antriebsmittel sowohl für die Biegephase B als auch für die Prägephase C einzusetzen.

Eine bevorzugte Lösung besteht jedoch darin, gegenüber den ersten und zweiten Antriebsmitteln unterschiedliche dritte Antriebsmittel für die Ausführung der Prägephase C zu verwenden.

In den Fig.3 bis 5 ist ein einem der Teile 10 von Fig.1 entsprechender Rahmen wieder mit 10 bezeichnet. Je nach der Dimensionierung kann eine Presse einen oder mehrere dieser Bauteile aufweisen. Im Fall der Fig.3 bis 5 ist eine Presse mit nur einem solchen Bauteil 10 gezeigt. Im Fall von zwei oder mehr Bauteilen 10 ist jeder Bauteil in der in den Fig.3 bis 5 dargestellten Weise angeordnet und die verschiedenen noch zu beschreibenden Antriebsvorrichtungen werden gemeinsam betätigt.

In den Fig.3 bis 5 ist der untere ein Werkzeug haltende Träger wieder mit 12 und der obere ein Werkzeug haltende Träger mit 14 bezeichnet. Der Unterstempel (unteres Biegewerkzeug) ist wieder mit 16 und der Oberstempel (oberes Biegewerkzeug) wieder mit 18 bezeichnet. Die Linie W in Fig.3 deutet das gebogene Blech an. 5

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Die Arbeitsrichtung ist mit Z bezeichnet.

Der untere und der obere Schenkel der C-förmigen Konstruktion sind mit 22 bzw. 24 bezeichnet.

Im oberen Schenkel 24 befindet sich ein erster Stößel 26. Der Stößel ist in der Arbeitsrichtung Z mittels komplementärer prismatischer Führungen 28, 30 bewegbar angeordnet, welche vom Stößel selbst bzw. vom oberen Schenkel 24 getragen sind.

Der erste Stößel 26 ist kastenförmig ausgebildet und enthält einen zweiten Stößel 32. Der zweite 32 ist in der Arbeitsrichtung Z mittels komplementärer prismatischer Führungen 34 und 36 bewegbar angeordnet, welche vom Stößel 32 selbst bzw. vom ersten Stößel 26 getragen sind.

Der das Werkzeug haltende Träger 14 ist mit dem zweiten Stößel 32 starr verbunden.

Zwischen dem ersten Stößel 26 und dem zweiten Stößel 32 ist eine erste Antriebsvorrichtung mit einem doppeltwirkenden pneumatischen oder hydraulischen linearen Stellglied 38 kinematisch eingefügt. Der Körper 40 des Stellgliedes 38 ist mit dem ersten Stößel 26 verbunden. Seine Kolbenstange 42 ragt vertikal heraus, d.h. parallel zur Arbeitsrichtung Z.

Das untere Ende der Kolbenstange 42 trägt eine Gabel 44, in welcher ein Zahnrad 46 drehbar gelagert ist. Die beiden Stößel 26 und 32 tragen einander zugewendete Sätze von Zähnen 48, 52, mit welchen das Zahnrad 46 gleichzeitig kämmt.

Zwei Zahnstangen 54 mit Sägezähnen entlang der Arbeitsrichtung Z sind am zweiten Stößel 32 befestigt. Im ersten Stößel 26 ist eine Vorrichtung 56 verschiebbar angeordnet, welche entsprechende Zahnstangen 58 mit Sägezähnen trägt, die in die Zähne der Zahnstangen 54 eingreifen können. Die Vorrichtung 56 ist mittels eines einfachwirkenden hydraulischen und pneumatischen Stellgliedes 60, mit dessen Kolben 62 die Vorrichtung 56 über eine Stange 64 verbunden ist, horizontal hin- und herbewegbar. Eine im Stellglied 60 befindliche Feder 66 spannt die Vorrichtung 56 in eine Stellung vor (nach links in Fig.4), in welcher die Zähne der Zahnstangen 58 mit jenen der Zahnstangen 54 in Eingriff stehen, wenn das Stellglied 60 nicht unter Druck steht.

Im oberen Schenkel ist eine zweite Antriebsvorrichtung 22 zum Ausführen der vorher beschriebenen Biegephase B untergebracht. Diese zweite Antriebsvorrichtung umfaßt einen numerisch gesteuerten Elektromotor 68, dessen Welle ein Ritzel 70 trägt. Das Ritzel 70 überträgt das Drehmoment auf einen getriebenen Zahnkranz 72, beim gezeigten Ausführungsbeispiel über einen Zahnriemen 74.

Der Zahnkranz 72 ist mit einer in Lagern 78 gelagerten Ringmutter 76 starr verbunden.

Die Ringmutter 76 greift an einer horizontalen Stange 80 an, die normal zur Arbeitsrichtung Z verläuft. Die Stange 80 weist einen in die Ringmutter 76 eingreifenden Gewindeabschnitt 82 und einen prismatischen Abschnitt 84 auf. Der prismatische Abschnitt 84 ist mit einer sogenannten Auslösebremse 86 bekannter Bauart verbunden. Die Wirkungsweise dieser Bremse wird nachfolgend erläutert.

An dem der Ringmutter 76 entgegengesetzten Ende trägt die Stange 80 ein Paar Keile 88, die mit diesen zugewendeten Keilflächen Zusammenwirken, welche von Rollenebenen 90, 92 gebildet sind. Die Rollenebene 90 befindet sich am oberen Teil des ersten Stößels 26 und ist in gleicher Weise geneigt wie die entsprechende Fläche des Keiles 88. Die Rollenebene 92 befindet sich auf einem inneren Querträger 94 des Schenkels 24, verläuft horizontal und wirkt mit einer zugeordneten horizontalen Fläche des Keiles 88 zusammen.

Zwischen dem Schenkel 24 und dem ersten Stößel 26 sind Druckfedern 42 eingesetzt. Diese Federn dienen zum Abstützen des Gewichtes der gesamten beweglichen Einrichtung, die aus den beiden Stößeln 26 und 32 besteht, wenn diese miteinander verbunden sind, und stellt das dauernde Anliegen der Rollenebenen 90 und 92 mit den Keilen 88 während der Biege- und Prägephasen sicher, worüber nachfolgend noch mehr gesagt werden wird.

Eine sich parallel zur Arbeitsrichtung Z erstreckende optische Skala 96 ist dem ersten Stößel 26 zugeordnet. Ein (nicht dargestellter) optoelektronischer Wandler wirkt mit dieser optischen Skala 96 zusammen und ermöglicht das Schließen der Schleife zum Aktivieren des Servomotors 68.

Der untere Schenkel 22 des Rahmens 10 enthält eine Antriebsvorrichtung für die vorstehend beschriebene Prägephase C.

Gemäß Fig.3 umfaßt diese dritte Antriebsvorrichtung einen doppeltwirkenden Pneumatikzylinder 98, dessen Körper mit dem Rahmen 10 fest verbunden ist. Der Kolben 100 dieses Stellgliedes 98 sitzt an einer horizontalen Kolbenstange 102, die normal zur Arbeitsrichtung Z verläuft. An ihrem Ende trägt die Kolbenstange 102 einen Keil 104, dessen Wirkungsweise jener der Keile 88 ähnlich ist.

Der untere ein Werkzeug haltende Träger 12 bildet einen Teil des Schlittens 106, der im Schenkel 22 geführt und in Arbeitsrichtung Z bewegbar ist. Der Keil 104 wirkt mit diesem zugewendeten Keilflächen zusammen, die von Rollenebenen 108, 110 gebildet sind, deren erste von einem ortsfest angeordneten Block 112 und deren zweite von dem Schieber 106 getragen ist.

Die Wirkungsweise der in den Fig.3 bis 5 gezeigten Presse ist die folgende. 6

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Beim Start der Anfangsphase A wird der zweite Stößel 32 vom ersten Stößel 26 gelöst und in eine der Position des bewegbaren ein Werkzeug haltenden Trägers 14 entsprechende Position, die mit der Linie 14a (Fig.4) angedeutet ist, angehoben.

Sobald das Werkstück W in die Presse eingesetzt ist, wird das Stellglied 38 unter Druck gesetzt und die Stange 42 in Richtung des Pfeiles Fi abgesenkt. Über den kinematischen Vervielfachermechanismus 46-48-52 wird der zweite Stößel 32 über den Weg H gemäß Fig.2A in den ersten Stößel 26 abwärtsbewegt, wobei der Abstand H doppelt so groß ist wie der von der Stange 42 zurückgelegte Weg. Am Ende des Anfangshubes befindet sich der das Werkzeug haltende Träger 14 in der in Fig.4 durch die Linie 14b angedeuteten Position.

Unter diesen Bedingungen wird die Vorrichtung 56, deren Zahnstangen 58 von den Zahnstangen 54 entkuppelt wurden, durch den Druckabfall im Stellglied 60 angetrieben (Fig.4) und durch das Eingreifen der Zahnstangen 54 und 58 werden die beiden Stößel 26 und 32 fest miteinander verbunden.

An dieser Stelle der Phase B beginnt das Biegen unter numerischer Steuerung.

Der Servomotor 68 wird mit Energie versorgt und gemäß einem vorbestimmten Programm gesteuert, in welchem die aufeinanderfolgenden Positionen des Absenkens des Trägers 14 und des Oberstempels 18 an der optischen Skala 96 abgelesen werden. Die Betätigung des Servomotors 68 bewegt den Keil 88 in Richtung des Pfeiles F3 und bewirkt das gleichzeitige Absenken des Trägers 14 und des Oberstempels 18 in Richtung des Pfeiles F* über den Abstand K + K' gemäß Fig.2B.

Nach Vollendung der Biegephase B führt die Presse die Prägephase C nach Fig.2C aus.

Zum Ausführen des Prägens wird das Stellglied 98 in Richtung des Pfeiles F5 unter Druck gesetzt, wodurch der Keil 104 in Tätigkeit tritt. Mit der Bewegung des Keiles 104 führen der Stößel 106, der untere Träger 12 und der Unterstempel 16 eine virtuelle Aufwärtsverlagerung in Richtung des Pfeiles F6 über einen Abstand L + L' nach Fig.2C aus.

Die über den Keil 104 ausgeübte Prägekraft wird durch Veränderung des Druckes im Arbeitsraum des Stellgliedes 98 mittels eines elektrisch gesteuerten Druckreglers 114 bekannter Art genau bemessen. Während der Prägephase ist es erforderlich, daß die bewegbaren Teile, umfassend den Oberstempel 18, den diesen haltenden Träger 14 sowie die Stößel 32 und 26 mit Sicherheit daran zu hindern, sich unter der Prägekraft aufwärtszubewegen.

Der aus der Ringmutter 76 und dem Gewindeabschnitt 82 gebildete kinematische Reduktionsmechanismus ist allgemein reversibel, so daß er einen derartigen Rücklauf zulassen würde. Zum Verhindern eines derartigen Rücklaufes ist eine Auslösebremse 86 vorgesehen. Die Bremse 86 bietet weiters den Vorteil, daß sie die Reaktionskraft der Prägebearbeitung unmittelbar vom Keil 88 auf den Schenkel 24 des Rahmens 10 überträgt, ohne die Gewindekupplungseinheit 76-82 zu beeinträchtigen, da diese bezüglich der Prägekraft unterdimensioniert sein könnte.

Die in den Fig.3 bis 5 gezeigte praktische Ausführungsform stellt nicht die einzig mögliche Ausführungsform dar. Trotz des Umstandes, daß die Verwendung eines numerisch gesteuerten Servomotors 68 bevorzugt wird, ist die Verwendung eines hydraulischen Servomotors nicht ausgeschlossen.

Ferner wäre die dritte Antriebsvorrichtung für das Prägen an der Presse entbehrlich oder es könnte diese Vorrichtung mit einem dritten Schieber kombiniert werden, der im oberen Schenkel in der Vorrichtung der vorher beschriebenen ersten und zweiten Stößel eingebaut ist.

Nachfolgend wird eine andere Ausführung der Erfindung an Hand der Fig.6 bis 9 beschrieben.

Die Abkantpresse weist ein Paar C-förmiger Konstruktionsteile (erste Tragrahmen) 1100 auf. Ein einen Unterstempel (unteres Biegewerkzeug) 1104 tragender ortsfester Träger (ortsfester Schürzenteil) 1102 ist am unteren Schenkel des Konstruktionsteiles 1100 befestigt.

Ein den Oberstempel (oberes Biegewerkzeug) 1108 haltender bewegbarer oberer Träger (bewegbarer Schürzenteil) 1106 ist ausschließlich an den oberen Schenkeln des Konstruktionsteiles 1100 geführt. Im vorliegenden Fall wird angenommen, daß die beiden Träger 1102 und 1106 Durchlaufträger sind, wenngleich auch modulare Träger anwendbar wären.

Wie aus den Fig.6 und 8 hervorgeht, trägt die Oberseite jedes Konstruktionsteiles 1100 ein doppeltwirkendes hydraulisches oder pneumatisches Stellglied 1112 mit vertikaler Achse und der Zweipunkt-Betriebsart. Eine untere Stange 1114 jedes Stellgliedes 1112 trägt eine Stütze 1116, an welcher der bewegbare Träger 1106 aufgehängt ist.

Die beiden Stellglieder 1112 für je einen Konstruktionsteil 1100 werden gleichförmig betätigt, um den Zustellhub des Oberstempels 1108 für einen Biegevorgang zum Unterstempel 1104 hin und nach dem Biegevorgang den Rückhub von diesem weg zu bewirken.

Nach Ausführung des Zustellhubes liegt die Stütze 1116 an einem Endanschlag 1118 an, der gegen die Kraft einer Feder 120 nachgeben kann. Die Feder 120 ist vorgespannt, so daß das Gewicht der gesamten bewegbaren Masse des Trägers 1106 gehalten wird. 7

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Ferner weist die Presse eine Mehrzahl (n + 1) von wenigstens drei in gleichen Abständen angeordneten C-förmigen Bauteilen (zweite Stützteile) 122 auf, die entsprechend den vorher erörterten Prinzipien nur in der Biegestufe eingesetzt werden.

Jeder dieser C-förmigen Konstruktionsteile 122 ist isostatisch angeordnet, beispielsweise an einem am unteren Träger 1102 befestigten horizontalen Zapfen 124, wie gezeigt. Gewünschtenfalls können die C-förmigen Konstruktionsteile 122 am unteren Träger 1102 so angebracht sein, daß sie um den horizontalen Zapfen 124 frei drehbar sind. Das Gewicht wird durch eine zugeordnete Feder 126 ausgeglichen, so daß der obere Schenkel des Konstruktionsteiles 122 in Anlage am bewegbaren oberen Träger 1106 über eine Rolle 128 gehalten ist.

Der obere Schenkel jedes C-förmigen Konstruktionsteiles 122 trägt eine allgemein mit 130 bezeichnete Reaktionseinheit. Die Reaktionseinheit 130 umfaßt ein hydraulisches oder pneumatisches Stellglied 138 der Zweipunkt-Betriebsart mit horizontaler Kolbenstange 134, die einen Reaktionsriegel 136 trägt.

Im Zusammenhang mit jedem Reaktionsriegel 136~trägt der bewegbare Träger 1106 eine Servomotoreinheit, die an Hand der Fig.9 beschrieben werden wird.

In Fig.7 ist die Position einer Servomotoreinheit 140 (oder 138) am Ende des Zustellhubes mit durchgehenden Linien und in der Position am Ende des Rückhubes strichliert dargestellt.

Jede Servomotoreinheit 140 (und 138) hat an der Oberseite eine bombierte Kappe 142. Wenn die Servomotoreinheit 140 das Ende des Zustellhubes erreicht hat, wird der Reaktionsriegel 136 in die in Fig.7 dargestellte Position vorgeschoben, um ein Anheben der Servomotoreinheit und des Trägers 1106 zu verhindern.

Gemäß Fig.9 weist jede Servomotoreinheit 140 (und 138) einen unteren Block oder Stützteil 144 auf, der an der Oberseite des bewegbaren Trägers 1106 in Übereinstimmung mit einem der Konstruktionsteile 122 angebracht ist. Dieser Block 144 hat eine obere Keilfläche 146, die als Rollentisch ausgebildet ist. Ein weiterer Block 148, von welchem die Kappe 142 einen Teil bildet, ist in vertikalen Führungen 150, die ebenfalls am bewegbaren Träger 1106 angebracht sind, vertikal verschiebbar angeordnet. Der Block 148 hat eine der Fläche 146 zugewendete geneigte Keilfläche 152 und ist ebenfalls als Rollentisch ausgebildet.

Zwischen den beiden Keilflächen 146 und 152 ist ein entsprechender Keil 154 angeordnet. Der Keil 154 ist mit einer als Gewindespindel ausgebildeten Betätigungsstange 156 verbunden.

Die Gewindespindel wirkt mit einer Ringmutter 158 zusammen, die in Lagern 160 drehbar gelagert ist, welche in einer Stütze 162 angeordnet sind, die mit der Oberseite des bewegbaren Trägers 1106 verbunden ist.

Weiters ist am bewegbaren Träger 1106 ein numerisch gesteuerter elektrischer Servomotor 164 angebracht, der die Ringmutter 158 über eine Antriebsverbindung 166, beispielsweise einen Zahnriemen, in Drehung versetzt.

Sobald der bewegbare Träger 1106 seinen Zustellhub durch Antrieb über die Bauteile 1112, 1114 und 146 vollendet hat, wird der jedem C-förmigen Konstruktionsteil 122 zugeordnete Servomotor 164 zum Einschieben des Keiles 154 zwischen die beiden Keilflächen 146 und 152 betätigt, wodurch der Biegehub ausgeführt wird.

In kinematischer Hinsicht sind alle Servomotoreinheiten im wesentlichen identisch und der einzige Unterschied besteht darin, daß die an den Enden des Trägers angeordneten Servomotoren der Einheiten 138 zum Ausüben einer Druckkraft P/[n(n-1)] ausgebildet ist, wobei n die Anzahl der C-förmigen Konstruktionsteile 122 bedeutet, wogegen die den zwischenliegenden Konstruktionsteilen 1122 zugeordneten Servomotoren der Einheiten 140 zum Ausüben einer Druckkraft P/(n-1) auf den bewegbaren Träger 1106 ausgebildet sind.

Bei der Ausführungsform nach den Fig.7 bis 9 ist weiters jeder C-förmige Konstruktionsteil 122 mit C-förmigen Hilfsdetektoreinrichtungen 170 und 172 ausgestattet. Die Einrichtung 170 mißt die relative Verschiebung zwischen Oberstempel und Unterstempel und weist einen mit dem unteren Träger 1102 verbundenen unteren Schenkel 174 sowie einen oberen Schenkel 176 auf, der einen mit einer optischen Leitung 180 zusammenwirkenden optoelektronischen Wandler 178 trägt.

Die andere Hilfseinrichtung 172 mißt die Verformung des Konstruktionsteiles 122 und ist erforderlich, weil im vorliegenden Fall der bewegbare Träger 1106 ein Durchlaufträger ist. Diese Einrichtung 172 weist einen mit dem unteren Schenkel des C-förmigen Konstruktionsteiles 122 verbundenen unteren Schenkel 180 sowie einen oberen Schenkel 182 auf, der einen Wandler 184 zum Detektieren der Verformung des Konstruktionsteiles 122 trägt und die Null-Position feststellt, wenn der Oberstempel 1108 und der Unterstempel 1104 in Berührung miteinander stehen, um dies dem Servosystem eines jeden der C-förmigen Konstruktionsteile 122 zu melden.

Wenngleich bevorzugte Ausführungsformen dargestellt und vorstehend beschrieben sind, ist es klar, daß verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu 8

Claims (11)

1. AT 401 896 B verlassen. Beispielsweise können bei den in den Fig.2 bis 5 und in den Fig.6 bis 9 dargestellten Biegemaschinen der oberen Träger ortsfest angeordnet und der untere Träger in den allgemeinen Ebenen vertikal bewegbar angeordnet sein. Patentansprüche 1. Verfahren zum Biegen eines Werkstückes aus Blech, gekennzeichnet durch folgende Schritte: - einen Annäherungsschritt zum Bewegen der oberen und/oder unteren Biegewerkzeuge aufeinander zu mit hoher Geschwindigkeit mit einem ersten Antrieb vor Beginn des Biegevorganges: und - einen Biegeschritt in Luft zum Bewegen des oberen und/oder unteren Biegewerkzeuges an das zwischen den oberen und unteren Biegewerkzeugen befindliche Werkstück mit geringer Geschwindigkeit und zum Biegen des Werkstückes in Luft mit einem zweiten Antrieb mit Keil-Kraftverstärkung.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prägeschritt zum Ausführen einer Prägehearbeitung des Werkstückes nach Vollendung des Biegens in Luft mit einem dritten Antrieb durchgeführt wird.
3. 3. Blechbiegemaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen Rahmen, am Rahmen angeordnete, relativ zueinander aufeinander zu und voneinander weg bewegbare obere und untere Biegewerkzeuge zum Biegen eines zwischen sie eingeführten Werkstückes aus Blech, gekennzeichnet durch: - einen am Rahmen (10) in vertikaler Richtung bewegbar angeordneten ersten Stößel (26), - einen vom ersten Stößel (26) in vertikaler Richtung verschiebbar getragenen zweiten Stößel (32), - einen vom zweiten Stößel (32) abgestützten Werkzeugträger (14,32) zum Abstützen des oberen oder unteren Werkzeuges (18,16), - einen ersten Antrieb (38,42,46,48,52) zum Bewegen des zweiten Stößels (32) mit hoher Geschwindigkeit, - einen zweiten Antrieb (68,82,84,88) zum Bewegen des ersten Stößels mit geringer Geschwindigkeit, und - eine Kupplungs-/Entkupplungs-Vorrichtung (54,58) zum Verbinden oder Lösen des zweiten Stößels (32) mit bzw. von dem ersten Stößel (26).
4. 4. Blechbiegemaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Antrieb (100,102,104) zum Ansführen einer Formstanz- oder Prägebearbeitung in den letzten Stufen eines Biegevorganges vorgesehen ist.
5. 5. Blechbiegemaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antrieb einen elastischen Bauteil (42a), welcher am Rahmen (10) angebracht ist, zum elastischen Halten des ersten Stößels (26) und einen vierten Antrieb (38,42,46,48,52) zum Bewegen des ersten Stößels (26) in vertikaler Richtung umfaßt.
6. 6. Blechbiegemaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte Antrieb einen horizontalen Keil (88) mit einer vertikal geneigt verlaufenden Fläche für das Bewegen des ersten Stößels (26), um diesen bei Verschiebung mit hoher Geschwindigkeit in horizontaler Richtung in vertikaler Richtung mit geringer Geschwindigkeit zu bewegen, und einen elektrischen Servomotor (68) zum Bewegen des Keiles (88) in horizontaler Richtung umfaßt.
7. 7. Blechbiegemaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte Antrieb eine Bremseinrichtung zum Anhalten der Bewegung des Keiles (88) in horizontaler Richtung aufweist.
8. 8. Blechbiegemaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungs-/Entkupplungs-Vorrichtung - einen ersten, am Werkzeugträger (14) vorgesehenen Kupplungsteil (58), - einen vom ersten Stößel (26) getragenen zweiten Kupplungsteil (54), der zum Kuppeln mit oder Entkuppeln von dem ersten Kupplungsteil (58) ausgebildet ist, und 9 ΑΤ 401 896 Β - eine Steuereinrichtung (60,62,64,66) zum Steuern des Kuppeins oder Entkuppelns des ersten oder zweiten Kupplungsteiles (54,58), umfaßt.
9. 9. Blechbiegemaschine nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antrieb - eine am ersten Stößel (26) angebrachte erste Zahnstange (48), - eine am zweiten Stößel (32) gegenüber der ersten Zahnstange (48) angebrachte zweite Zahnstange (52), - ein vom ersten Stößel (26) getragenes pneumatisches Zylinder-Kolbenaggregat (38,40,42), und - ein Zahnrad (46), das am freien Ende der Kolbenstange des Zylinder-Kolbenaggregates frei drehbar gelagert ist und gleichzeitig in die erste und in die zweite Zahnstange (48,52) eingreift, umfaßt.
10. 10. Blechbiegemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Antrieb - einen am Rahmen (10) in vertikaler Richtung bewegbar angeordneten dritten Stößel (106), - einen am Rahmen (10) in horizontaler Richtung bewegbar angeordneten, vertikal geneigt verlaufenden, zweiten Keil (104) zum Bewegen des dritten Stößels (106) in vertikaler Richtung, und - einen fünften Antrieb (100,102) zum Bewegen des zweiten Keiles (104) in horizontaler Richtung umfaßt.
11. 11. Blechbiegemaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen Rahmen, am Rahmen angeordnete, relativ zueinander aufeinander zu und voneinander weg bewegbare obere und untere Biegewerkzeuge zum Biegen eines zwischen sie eingeführten Werkstückes aus Blech, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydraulisches oder pneumatisches Stellglied (1112) an einem Rahmen (1100,122) befestigt ist und eine vertikale Bewegung eines ein Werkzeug (1108) abstützenden, bewegbaren Trägers (1106) bewirkt, daß ein Reaktionsriegel (136) an den Rahmen (1100,122) in einer ersten horizontalen Richtung bewegbar angeordnet ist, welche zu einer Ebene des bewegbaren Trägers normal steht, und daß ein Keil (154) an dem bewegbaren Träger (1106) in einer zweiten, horizontalen Richtung bewegbar angeordnet ist, welche zur Ebene des bewegbaren Trägers (1106) parallel ist, wobei der Keil (154) zwischen den Reaktionsriegel (136) und dem bewegbaren Träger (1106) einführbar ist, wenn der Reaktionsriegel (136) zu einer vordersten Position bewegt ist. Hiezu 7 Blatt Zeichnungen 10