DE19521369C2 - Bearbeitungsmaschine zum Umformen von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine zum Umformen von Werkstücken, insbesondere zum Abkanten von Blechen, mit einem Um­ formstempel mit einer Umformkante und einer mit dem Umformstempel zusammenwirkenden Umformmatrize zum Abbiegen wenigstens eines Werkstückteils gegenüber dem restlichen Werkstück sowie mit we­ nigstens einer Einrichtung zur Bestimmung der Lage des abgeboge­ nen Werkstückteils gegenüber dem restlichen Werkstück, welche we­ nigstens zwei relativ zu dem Umformstempel und gegen das Werk­ stück bewegbare Tastelemente zur Aufnahme der Lage des abgeboge­ nen Werkstückteils gegenüber dem restlichen Werkstück aufweist, wobei an dem Umformstempel wenigstens eine Führungsaufnahme für die Tastelemente vorgesehen ist und wobei jeweils wenigstens zwei Tastelemente einander zugeordnet und die einander zugeordneten Tastelemente in der Meßstellung jeweils an dem abgebogenen Werk­ stückteil und/oder an dem restlichen Werkstück anlegbar sind.

Eine derartige Bearbeitungsmaschine ist aus der Druckschrift CH 649 726 A5 bekannt. Diese Vorveröffentlichung offenbart im einzelnen eine Winkelmeßvorrichtung für eine Abkantpresse mit Führungsaufnahmen für Tastelemente, wobei die werkstückseitigen Öffnungen der Führungsaufnahmen seitlich gegenüber einer Biege­ kante versetzt angeordnet sind. Infolgedessen müssen die Schenkel der mit der vorbekannten Abkantpresse erstellten Blechwinkel in Querrichtung der von der Bearbeitungsrichtung sowie der Biegekan­ te aufgespannten Ebene eine verhältnismäßig große Mindestlänge aufweisen, damit die Tastelemente an ihnen zur Anlage gebracht werden können.

Ausgehend von dem gattungsbildenden Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorbekannte Bearbeitungsma­ schine dahingehend weiterzubilden, daß auch im Falle von ledig­ lich schmalen abgebogenen Werkstückteilen deren Lage gegenüber dem restlichen Werkstück bestimmt werden kann.

Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß an einer Bearbeitungsmaschine der eingangs genannten Art die Führungsauf­ nahme oder die Führungsaufnahmen für die Tastelemente in die Um­ formkante des Umformstempels mündet oder münden. An der erfin­ dungsgemäßen Bearbeitungsmaschine sind die Tastelemente in den Umformstempel integriert. Zweckmäßigerweise ist dabei die Füh­ rungsaufnahme oder sind die Führungsaufnahmen für die Tastelemen­ te möglichst nahe an der Umformkante des Umformstempels angeord­ net. Je näher die Führungsaufnahme oder die Führungsaufnahmen für die Tastelemente an die Umformkante des Umformstempels heran­ reicht oder heranreichen, desto näher lassen sich auch die Ta­ stelemente an die Umformkante des Umformstempels heranführen. Dementsprechend können erfindungsgemäß die Tastelemente auch dann in Meßstellung an dem abgebogenen Werkstückteil angelegt werden, wenn letzteres lediglich schmal ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bearbei­ tungsmaschine ist, daß die Führungsaufnahme oder die Führungsauf­ nahmen für die Tastelemente schlitzartig ausgebildet ist oder sind und als Tastelemente wenigstens zwei mit ihrem radialen Au­ ßenumfang an dem abgebogenen Werkstückteil und/oder an dem rest­ lichen Werkstück anlegbare Tastscheiben vorgesehen sind. Bei der­ artigen Tastscheiben handelt es sich um Tastelemente, die sich mit geringem Fertigungsaufwand herstellen lassen. Sind sie ent­ sprechend dünn ausgebildet, so ergibt sich in der Meßstellung ei­ ne punktähnliche Berührung mit dem zugeordneten Werkstückbereich. Diese "Berührungspunkte" stellen die Meßpunkte dar, anhand derer die Lage des abgebogenen Werkstückteils gegenüber dem restlichen Werkstück bestimmt wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist außerdem vorgesehen, daß die schlitzartigen Führungsaufnahmen die Tastscheiben um eine in Richtung der Umformkante des Umformstempels verlaufende Achse schwenkbar aufnehmen.

Zur Vereinfachung und Beschleunigung der Werkstückbearbeitung stehen die Tastelemente mit einer Auswerteeinrichtung, vorzugs­ weise einem Rechner, in Verbindung, mittels derer anhand der Lage der Tastelemente wenigstens in der Meßstellung die Lage des abge­ bogenen Werkstückteils gegenüber dem restlichen Werkstück be­ stimmbar ist.

Zur Automatisierung des Umformvorgangs steht die Auswerteeinrich­ tung mit einer programmierbaren Maschinensteuerung in Verbindung. Mittels der Auswerteeinrichtung kann während und/oder nach dem Umformen die Abweichung der Ist-Lage des abgebogenen Werkstück­ teils von der Soll-Lage gegebenenfalls ermittelt werden. Ist bei­ spielsweise ein hergestellter Biegewinkel größer als ein vorgege­ bener Soll-Winkel, so war bei dem vorausgegangenen Umformvorgang der Umformstempel nicht ausreichend tief in die Umformmatrize eingedrungen. Diese Information wird der programmierbaren Maschi­ nensteuerung zugeführt, welche daraufhin für die nachfolgende korrigierende Werkstückbearbeitung eine größere Eindringtiefe des Umformstempels vorgibt. Nachdem korrigierenden Bearbeitungsvor­ gang wird die sich dann ergebende Ist-Lage des abgebogenen Werk­ stückteils erneut mit dessen Soll-Lage verglichen. Sofern mittels der Auswerteeinrichtung nach wie vor eine Abweichung der Ist-Lage des abgebogenen Werkstückteils von dessen Soll-Lage festzustellen ist, wird über die Maschinensteuerung erneut die Eindringtiefe des Umformstempels verändert und ein weiterer korrigierender Be­ arbeitungsvorgang eingeleitet, ohne daß das Bedienungspersonal der Bearbeitungsmaschine zu diesem Zweck tätig werden müßte. Kor­ rigierende Bearbeitungsvorgänge werden durch die Bearbeitungsma­ schine so lange selbsttätig wiederholt, bis die Ist-Lage des ab­ gebogenen Werkstückteils mit der vorgegebenen Soll-Lage überein­ stimmt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand beispielhafter schemati­ scher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine Schnittdarstellung zu einer Ausführungsform ei­ ner Bearbeitungsmaschine in Form einer hydraulischen Abkantpresse mit einer Meßeinrichtung zur Bestimmung des Biegewinkels an abgekanteten Blechen,

Fig. 1b eine ausschnittweise Draufsicht auf den Biegestempel der Abkantpresse gemäß Fig. 1a,

Fig. 2 eine der Erläuterung des Funktionsprinzips der in den Fig. 1a und 1b ausschnittweise gezeigten Vorrich­ tung dienende perspektivische Gesamtansicht einer Ab­ kantpresse mit einer Meßeinrichtung zur Bestimmung des Biegewinkels an abgekanteten Blechen,

Fig. 3a bis 3c Prinzipdarstellungen zur Funktionsweise der Meßein­ richtung an der Abkantpresse gemäß Fig. 2 und

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer hydraulischen Ab­ kantpresse in der Draufsicht.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Abkantpresse handelt es sich um eine Gesenkbiegepresse 1 mit einem zwei Ständer 2, 3 umfassenden Maschinengestell. Zwischen den Ständern 2, 3 ist eine Oberwange 4 in vertikaler Richtung heb- und senkbar geführt. Die Oberwange 4 geht an ihrem unteren Ende in einen Preßbalken 5 über, der sich über die gesamte Maschinenfront erstreckt. Zum Anheben und Absen­ ken der Oberwange 4 dienen hydraulische Preßzylinder 6, 7, welche an dem Preßbalken 5 angreifen. In einer hinterschnittenen Längs­ nut des Preßbalkens 5 ist ein leistenartiger Umformstempel in Form eines durchgehenden Biegestempels 8 gehalten, der nach unten hin in einer Umformkante 19 endet. Der Biegestempel 8 wirkt mit einer als Biegegesenk 9 ausgebildeten Umformmatrize zusammen, welche auf einem Tisch 10 der Gesenkbiegepresse 1 gelagert und mit einer Nut 20 versehen ist. Von einem Steuerpult 11 aus wird der Umformvorgang an der Gesenkbiegepresse 1 überwacht und ge­ steuert, in dessen Verlauf ein Werkstück, nämlich eine Blechtafel 12, abgekantet wird. In ihrer Ausgangslage ist die Blechtafel 12 in Fig. 2 mit ausgezogenen Linien dargestellt. Ihre Lage nach dem Umformen ist gestrichelt angedeutet. In Fig. 2 ebenfalls andeu­ tungsweise erkennbar ist eine Winkelmeßeinrichtung 13.

Wie die Fig. 3a bis 3c im einzelnen zeigen, dient die Winkelmeß­ einrichtung 13 als Einrichtung zur Bestimmung der Lage eines ab­ gebogenen Werkstückteils in Form eines Blechschenkels 14 gegen­ über einem restlichen Werkstück, d. h. gegenüber einer restlichen Blechtafel 15. Wesentliche Bestandteile der Winkelmeßeinrichtung 13 sind Tastelemente in Form stabförmiger Tastfühler 16. Diese sind beidseits des Biegestempels 8 jeweils paarweise in einem blockartigen Führungskörper 17 in vertikaler Richtung verschieb­ bar gehalten. An ihrer der Blechtafel 12 zugewandten Seite enden die Tastfühler 16 in kugelförmigen Kontaktkörpern 18.

Die Funktionsweise der Winkelmeßeinrichtung 13 ergibt sich wie folgt:

Gemäß Fig. 3a ist der in Richtung auf das Biegegesenk 9 abgesenk­ te Biegestempel 8 auf die Blechtafel 12 aufgelaufen, ohne diese jedoch bislang verformt zu haben. Die Tastfühler 16 befinden sich in ihrer Ausgangslage, in der die Kontaktkörper 18 eines jeden beidseits des Biegestempels 8 vorgesehenen Tastfühlerpaares so­ wohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung eine defi­ nierte Lage zueinander einnehmen. Der horizontale Abstand der Kontaktkörper 18 der Tastfühlerpaare wird bestimmt durch den ho­ rizontalen Abstand der an den Führungskörpern 17 vorgesehenen Längsführungen für die Tastfühler 16. Die Relativlage der Kon­ taktkörper 18 in vertikaler Richtung ist ebenfalls konstruktiv festgelegt und bekannt. Im dargestellten Fall ist der vertikale Abstand der einander paarweise zugeordneten Kontaktkörper 18 je­ weils gleich Null.

Bei fortgesetzter Absenkbewegung des Biegestempels 8 dringt die­ ser unter Beaufschlagung der Blechtafel 12 mehr und mehr in die Nut 20 an dem Biegegesenk 9 ein. Unter der Wirkung der von dem Biegestempel 8 ausgeübten Umformkraft wird an der Blechtafel 12 der Blechschenkel 14 gegenüber der restlichen Blechtafel 15 abge­ bogen. Der nach oben schwenkende Blechschenkel 14 sowie die gleichfalls nach oben schwenkende restliche Blechtafel 15 schla­ gen dabei an die Kontaktkörper 18 der Tastfühler 16 an und ver­ schieben letztere in vertikaler Richtung nach oben, bis der Bie­ gestempel 8 seine in Fig. 3b gezeigte untere Totpunktlage er­ reicht hat. Von dem Blechschenkel 14 bzw. der restlichen Blechta­ fel 15 beaufschlagt haben sich die Tastfühler 16 eines jeden Tastfühlerpaares in vertikaler Richtung auch relativ zueinander verschoben. Der Betrag der Relativverschiebung ist in Fig. 3b mit "d₁" bezeichnet. Um diesen Betrag hat sich der ursprüngliche ver­ tikale Abstand der Kontaktkörper 18 eines jeden Tastfühlerpaares gegenüber der Ausgangsstellung vergrößert. Nachdem der horizonta­ le Abstand der Kontaktkörper 18 unveränderlich und bekannt ist, läßt sich über eine einfache Winkelfunktion die Größe derjenigen Winkel bestimmen, welche der Blechschenkel 14 sowie die restliche Blechtafel 15 mit der Vertikalen einschließen. Als Summe dieser beiden Winkel ergibt sich der Biegewinkel als annähernd rechter Winkel zwischen dem Blechschenkel 14 und der restlichen Blechta­ fel 15 in Fig. 3b.

Wird nun der Biegestempel 8, wie in Fig. 3c dargestellt, angeho­ ben, bis er drucklos an dem Blechwinkel anliegt, so federn der Blechschenkel 14 sowie die restliche Blechtafel 15 in Richtung ihrer Ausgangslage zurück. Mit dieser Rückstellbewegung geht ein Öffnen des von dem Blechschenkel 14 und der restlichen Blechtafel 15 eingeschlossenen Biegewinkels einher. Damit verbunden ist eine erneute Relativverschiebung der Tastfühler 16 der beiden Tastfüh­ lerpaare in vertikaler Richtung. Gegenüber der in Fig. 3a gezeig­ ten Ausgangsstellung ist der vertikale Abstand der Kontaktkörper 18 eines jeden Tastfühlerpaares gemäß Fig. 3c um den Betrag d₂ vergrößert. Die Ermittlung des Biegewinkels gemäß Fig. 3c kann nach dem zu Fig. 3b erläuterten Verfahren erfolgen. Weicht der Biegewinkel gemäß Fig. 3c von dem vorgegebenen Soll-Winkel ab, deckt sich also die Ist-Lage des Blechschenkels 14 gegenüber der restlichen Blechtafel 15 nicht mit der Soll-Lage, so schließt sich an den beschriebenen Umformvorgang ein korrigierender Ar­ beitsgang an, nach dessen Beendigung erneut eine Messung des Bie­ gewinkels vorgenommen wird. Stimmt der Biegewinkel gemäß Fig. 3c mit dem Soll-Winkel überein, so ergibt sich die Abweichung des Biegewinkels nach Fig. 3b von dem Soll-Winkel als Differenz der beiden ermittelten Biegewinkel.

An der Gesenkbiegepresse nach den Fig. 1a und 1b dienen als Tastelemente Tastscheiben 16a. Die Tastscheiben 16a sind in schlitzartigen Führungsaufnahmen 23, 24 eines Biegestempels 8a in vertikaler Richtung relativ zueinander sowie relativ zu dem Bie­ gestempel 8a verschiebbar geführt. Sie sind wesentlicher Bestand­ teil einer Einrichtung 13a zur Bestimmung der Lage eines Blech­ schenkels 14a gegenüber einer restlichen Blechtafel 15a. In der insbesondere in Fig. 1a erkennbaren Meßstellung stützen sich die Tastscheiben 16a an ihrem radialen Außenumfang an dem abgebogenen Werkstückteil in Form des Blechschenkels 14a sowie an dem restli­ chen Werkstück in Form der restlichen Blechtafel 15a ab. Dabei werden die Tastscheiben 16a mittels nicht dargestellter Federn gegen den Blechschenkel 14a sowie die restliche Blechtafel 15a gedrückt. Neben den Führungsaufnahmen 23, 24 dienen Schäfte 25, 26 zur Führung der Tastscheiben 16a in vertikaler Richtung. Die Schäfte 25, 26 sind an ihren unteren Enden jeweils mit einem Längsschlitz zur teilweisen Aufnahme der zugeordneten Tastscheibe 16a versehen. Der schwenkbaren Lagerung der Tastscheiben 16a an dem jeweiligen Schaftende dienen Stifte 27.

Die Schäfte 25, 26 sichern die Tastscheiben 16a gegen Herausfal­ len aus den in die Umformkante des Biegestempels 8a mündenden Führungsaufnahmen 23, 24. Gleichzeitig dienen die Schäfte 25, 26 als Meßstifte.

Die Meßeinrichtung 13a gemäß den Fig. 1a und 1b arbeitet nach einem gegenüber der vorstehend beschriebenen Wirkungsweise modi­ fizierten Funktionsprinzip. So wird der Biegestempel 8a mit den daran angebrachten Tastscheiben 16a vor Beginn des Bearbeitungs­ vorgangs zunächst in eine Eichstellung überführt, in welcher die Anordnung an einem Eichwinkel zur Anlage gebracht wird. An diesem Eichwinkel, der beispielsweise an dem dem Biegestempel 8a zuge­ ordneten Biegegesenk vorgesehen sein kann, verlaufen die Winkel­ schenkel in der Soll-Lage, welche auch für die Relativlage des Blechschenkels 14a gegenüber der restlichen Blechtafel 15a vorge­ geben ist. Als Eichwinkel kann unter Umständen auch die Nut des Biegegesenks verwendet werden.

Liegen nun die Tastscheiben 16a in der Eichstellung an dem Eich­ winkel an, so nehmen Sie diejenige Position ein, welche sie inne­ haben, wenn der Blechschenkel 14a nach der Werkstückbearbeitung seine Soll-Lage gegenüber der restlichen Blechtafel 15a einnimmt.

In dieser Soll-Lage der Tastscheiben 16a wird ihr vertikaler Ab­ stand aufgenommen.

Bei der anschließenden Werkstückbearbeitung werden nun die sich im Laufe des Bearbeitungsvorgangs einstellenden vertikalen Ist- Abstände der Tastscheiben 16a verglichen mit dem in der Eichstel­ lung aufgenommenen vertikalen Soll-Abstand. Das Vergleichsergeb­ nis, also die Differenz zwischen dem ermittelten vertikalen Ist- Abstand der Tastscheiben 16a und dem in der Eichstellung aufge­ nommenen vertikalen Soll-Abstand ist ein Maß für die Abweichung der jeweiligen Ist-Lage des Blechschenkels 14a von seiner Soll- Lage gegenüber der restlichen Blechtafel 15a.

Nachdem sich die Schäfte 25, 26 mit den Tastscheiben 16a gekop­ pelt in vertikaler Richtung verschieben, können die Relativlagen der Schäfte 25, 26, welche diese in der Eichstellung sowie in der in Fig. 1a gezeigten Meßstellung der Tastscheiben 16a einnehmen, in der vorstehend beschriebenen Art und Weise zur Bestimmung der Lage des Blechschenkels 14a gegenüber der restlichen Blechtafel 15a herangezogen werden.

Die mittels des Stiftes 27 realisierte Schwenkbeweglichkeit der Tastscheiben 16a ist für den Fall vorgesehen, daß die vertikale Mittelachse des Biegestempels 8a beispielsweise aufgrund von To­ leranzen an dem Biegewerkzeug gegenüber der Winkelhalbierenden des geformten Blechwinkels versetzt ist. Im Falle einer derarti­ gen unerwünschten Exzentrizität erlaubt die Schwenkbeweglichkeit der Tastscheiben 16a deren Selbstzentrierung.

In Fig. 4 schließlich ist eine Gesenkbiegepresse dargestellt, welche an einem Biegestempel 8b insgesamt drei in dessen Längs­ richtung verteilt angeordnete Einrichtungen 13b zur Bestimmung der Lage eines abgebogenen Werkstückteils gegenüber einem restli­ chen Werkstück aufweist. Dabei werden Einrichtungen gemäß den vorstehenden Fig. 1a und 1b verwendet.

Claims (5)

1. Bearbeitungsmaschine zum Umformen von Werkstücken, insbeson­ dere zum Abkanten von Blechen, mit einem Umformstempel (8a; 8b) mit einer Umformkante und einer mit dem Umformstempel (8a; 8b) zusammenwirkenden Umformmatrize zum Abbiegen wenigstens eines Werkstückteils (14a) gegenüber dem restlichen Werkstück (15a) so­ wie mit wenigstens einer Einrichtung (13a; 13b) zur Bestimmung der Lage des abgebogenen Werkstückteils (14a) gegenüber dem rest­ lichen Werkstück (15a), welche wenigstens zwei relativ zu dem Um­ formstempel (8a; 8b) und gegen das Werkstück bewegbare Tastele­ mente (16a) zur Aufnahme der Lage des abgebogenen Werkstückteils (14a) gegenüber dem restlichen Werkstück (15a) aufweist, wobei an dem Umformstempel (8a; 8b) wenigstens eine Führungsaufnahme (23, 24) für die Tastelemente (16a) vorgesehen ist und wobei jeweils wenigstens zwei Tastelemente (16a) einander zugeordnet und die einander zugeordneten Tastelemente (16a) in der Meßstellung je­ weils an dem abgebogenen Werkstückteil (14a) und/oder an dem restlichen Werkstück (15a) anlegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsaufnahme oder die Führungsaufnahmen (23, 24) für die Tastelemente (16a) in die Umformkante des Umformstempels (8a; 8b) mündet oder münden.

2. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Führungsaufnahme oder die Führungsaufnahmen (23, 24) für die Tastelemente (16a) schlitzartig ausgebildet ist oder sind und als Tastelemente (16a) wenigstens zwei mit ihrem radialen Au­ ßenumfang an dem abgebogenen Werkstückteil (14a) und/oder an dem restlichen Werkstück (15a) anlegbare Tastscheiben (16a) vorgese­ hen sind.

3. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die schlitzartigen Führungsaufnahmen (23, 24) die Tast­ scheiben (16a) um eine in Richtung der Umformkante des Umform­ stempels (8a; 8b) verlaufende Achse schwenkbar aufnehmen.

4. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Tastelemente (16a) mit einer Aus­ werteeinrichtung, vorzugsweise einem Rechner, in Verbindung ste­ hen, mittels derer anhand der Lage der Tastelemente (16a) wenig­ stens in der Meßstellung die Lage des abgebogenen Werkstückteils (14a) gegenüber dem restlichen Werkstück (15a) bestimmbar ist.

5. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung mit einer pro­ grammierbaren Maschinensteuerung in Verbindung steht.