DE3781887T2

DE3781887T2 - Adaptivsteuerungssystem fuer hydraulische abkantpresse.

Info

Publication number: DE3781887T2
Application number: DE8787901231T
Authority: DE
Inventors: J Graf; D Tucker
Original assignee: Cincinnati Inc
Current assignee: Cincinnati Inc
Priority date: 1986-09-17
Filing date: 1987-01-21
Publication date: 1993-04-01
Anticipated expiration: 2007-01-22
Also published as: WO1988001916A1; JPH01501127A; EP0282493A1; US4819467A; EP0282493B1; DE3781887D1

Description

Die vorliegende Erfindung zielt auf ein Steuersystem für Abkantpressen, insbesondere auf ein Steuersystem, das für hydraulische Abkantpressen verwendet wird, um den genauen Punkt der Stößelumkehr im voraus anzugeben, was erforderlich ist, um einen gewünschten Biegungswinkel in einem blechartigen Werkstück zu erzeugen; die Vorausangabe basiert auf Messungen, die während des Form- oder Biegungsarbeitszyklus gemacht werden.
Bei konventionellen Abkantpressen, mit denen Bleche oder dergleichen zu einem vorbestimmten Winkel gebogen werden, stellt sich beim Abheben des Oberstempels vom Unterstempel allgemein das Problem der Rückfederung des Materials in eine Lage, die nicht ganz der gewünschten Biegung entspricht. Im allgemeinen wird die endgültige Stößelposition manuell von einer Bedienungsperson so gewählt, daß zur Herstellung eines gewünschten Biegungswinkels der Stößelhub an einem vorbestimmten Punkt umkehrt. Die Wahl des Umkehrpunktes durch die Bedienungsperson ist folglich ein Vorgang, der ein hohes Maß an Erfahrung und Können erfordert, um sicherzustellen, daß das Metallblech gerade soviel zu weit gebogen wird, daß es beim Zurückfedern den gewünschten Winkel bildet. Dieses Verfahren gründet sich im allgemeinen auf die Korrektur von Fehlern und auf die Erfahrung der Bedienungsperson.
Der geeignete Punkt für die Stößelumkehr bei einem speziellen Biegungswinkel hängt von den Eigenschaften des zu biegenden Materials, der Geometrie von Unter- und Oberstempel und dem jeweils gewünschten Winkel ab. Dieser Punkt wird häufig dadurch gefunden, daß mehrere Biegungsversuche durchgeführt werden, um den Umkehrpunkt empirisch zu bestimmen, bei dem der beste Biegungswinkel unter Berücksichtigung des Rückfederns hergestellt wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß, ist dieser Punkt einmal festgelegt, er sich von einer Biegung zur anderen ändert, weil Dicke und physikalische Eigenschaften des Materials sich ändern.
In Figur 1 ist die Geometrie eines typischen Abkantpressenoberstempels P und eines V-Unterstempels D mit einer Öffnungsweite VW schematisch dargestellt. Für einen typischen Biegungsvorgang wird ein flaches metallenes Werkstück W mit einer Dicke T im dargestellten entspannten, nicht gebogenen Zustand auf die Oberfläche eines V-Unterstempels D gebracht. Obgleich zum Zwecke der beispielhaften Darstellung der vorliegenden Erfindung hier eine Abkantpresse mit nach unten bewegbarem Oberstempel dargestellt ist, kann die Erfindung selbstverständlich für jede Art von formgebender Maschine eingesetzt werden.
Wird der Oberstempel P nach unten bewegt, tritt er in die V-förmige Vertiefung des V-Unterstempels D ein und biegt dabei Werkstück W zu einem besonderen Winkel, wie dies aus Figur 2 hervorgeht.
Erreicht der Oberstempel P den Endpunkt seiner Abwärtsbewegung wird das Werkstück W zu einem Belastungswinkel θ&sub1; gebogen, der etwas größer ist als der gewünschte Flankenwinkel. Kehrt die Bewegungsrichtung des Oberstempels P um, federt das Werkstück W zu einem geringfügig kleineren Winkel zurück und nimmt, wenn völlig unbelastet, einen unbelasteten Flankenwinkel an, der mit θu bezeichnet ist. Der Betrag, um den das Werkstück W zurückfedert, hängt von den besonderen Eigenschaften und der Größe des verwendeten Material sowie den Parametern von Ober- und Unterstempel ab. Daraus geht hervor, daß für die Abwärtsbewegung des Oberstempels P üblicherweise ein etwas tieferer Endpunkt eingestellt werden muß, um den gewünschten unbelasteten Flankenwinkel θu zu erzielen.
In der Figur 3 sind die Belastungs- und Entlastungscharakteristika des Werkstückes W graphisch dargestellt; die Stößelkraft ist als Funktion des Biegungs- oder Flankenwinkels dargestellt. Der lineare, elastische Anfangsbereich der mit a bezeichneten Kurve stellt elastisches Biegen des Werkstückes W dar. Wird an irgendeinem Punkt dieses Kurvenabschnittes die Bewegungsrichtung des Oberstempels P umgkehrt, so kehrt das Werkstück in seine ursprüngliche, ungebogene Form zurück.
Wird der Biegungs- oder Flankenwinkel θ über den elastischen Bereich der in Figur 3 dargestellten Kurve hinaus vergrößert, dann wird der plastische Bereich erreicht, wo das Werkstück bei Abheben des Oberstempels P eine permanent gebogene Form behält. Dieser Bereich erstreckt sich bis zu dem Punkt der Stößelumkehr, der bei belastetem Flankenwinkel θ&sub1; erreicht ist.
Wenn sich die Bewegungsrichtung des Oberstempels P bei Erreichen des Umkehrpunktes umkehrt, entspannt sich das Werkstück entlang des elastischen Entlastungsabschnittes der in Figur 3 dargestellten Kurve und federt endlich zurück in einen entspannten oder unbelasteten Flankenwinkel θu. Die Differenz zwischen dem belasteten und unbelasteten Flankenwinkel (d.h. θ&sub1; - θu) ist also der Betrag der Materialrückfederung. Um ein Werkstück mit einem gewünschten endgültigen Flankenwinkel θu herzustellen, muß das Werkstück bis zu einem belasteten Flankenwinkel θ&sub1; gebogen werden.
Es sind bereits Verfahren zur automatischen Berechnung des Stößelumkehrpunktes bekannt, bei denen zur Herstellung eines gewünschten Biegungswinkels in einem Werkstück Messungen während des Arbeitsvorganges zugrundegelegt werden. In der U.S. Patentschrift Nr 4 408 471, veröffentlicht am 11. Oktober 1983 unter dem Titel "Press Brake Having Spring-Back Compensating Adaptive Control", wird der Stößelumkehrpunkt auf der Basis des Biegungsmomentes des Werkstückes berechnet. Bei der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens wird die Berechnung der "Anpassungseigenschaften", die bei dem Zusammenwirken von Werkstück und Stempel auftreten, genutzt. In dieser Schrift wird eine Abkantpresse zum Biegen von plattenförmigen Werkstücken aus metallischem Material oder dergleichen bis zu einem erwünschten Biegungswinkel beschrieben mit einem bewegbaren Formglied und einem feststehenden Formglied sowie einer geeigneten Werkzeuganordnung, die einen Oberstempel enthält, der an dem bewegbaren oder dem festen Formglied befestigt ist, und einen V-Unterstempel enthält, der an dem anderen der Formglieder befestigt ist zum Erzeugen des gewünschten Biegungswinkels an dem Werkstück; mit Mitteln zum Bewegen des bewegbaren Formgliedes in Richtung auf das feststehende Formglied sowie Umkehrmitteln zum Entfernen des bewegbaren Formgliedes von dem feststehenden Formglied; mit Mitteln zum Abtasten der Position des bewegbaren Formgliedes und Erzeugen eines Signals, das die Position des bewegbaren gegenüber dem feststehenden Formglied darstellt; mit Mitteln zum Abtasten der von dem bewegbaren Formglied während eines Biegevorganges auf das Werkstück tatsächlich ausgeübten Kraft und Erzeugen eines dementsprechenden Signals und mit einem Digitalrechner, der die Positions- und Kraftsignale verarbeitet.
Ein weiteres Verfahren ist in der U.S.-Patentschrift Nr. 4 511 976, veröffentlicht am 16. April 1985 unter dem Titel "Press Brake Having Spring-Back Compensation Stroke Reversal Control", dargestellt. Bei diesem Verfahren wird ein Sensor eingesetzt, der zum Überwachen des tatsächlichen Biegungswinkels mit dem Werkstück mechanischen Kontakt hat, um den theoretischen Umkehrpunkt des Stößels auf der Basis der berechneten Intersektion des plastischen Bereiches der Belastungskurve mit der elastischen Entlastungskurve zu bestimmen. Dieser Punkt entspräche dem berechneten Belastungsflankenwinkel, der als Ergebnis den erwünschten unbelasteten Flankenwinkel erzeugt.
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein elektronisches, computergestütztes Steuersystem, das mit der Abkantpresse zusammenwirkt und die Position des Stößels sowie die auf das Werkstück wirkende Kraft abtastet, um für die präzise Herstellung eines erwünschten Biegungswinkels im Werkstück mit einem einzigen Stößelhub den genauen Stößelumkehrpunkt zu berechnen. Da es sich um ein adaptives Steuersystem handelt, das Parameter aus der Betriebsphase der Abkantpresse während des Formvorganges zugrundelegt, sind Verfahren, die zum Finden des erforderlichen Stößelumkehrpunktes auf Fehlerkorrekturen während des Produktionsbetriebes beruhen, überflüssig, was zu einer Verringerung der für die Maschineneinrichtung erforderlichen Zeit führt.
Die vorliegende Erfindung schafft insbesondere eine Abkantpresse zum Biegen von plattenförmigen Werkstücken aus metallischem Material oder dergleichen bis zu einem erwünschten Biegungswinkel; mit einem bewegbaren Formglied und einem feststehenden Formglied sowie einer geeigneten Werkzeuganordnung, die einen Oberstempel enthält, der an dem bewegbaren oder dem festen Formglied befestigt ist, und einen V-Unterstempel enthält, der an dem anderen der Formglieder befestigt ist zum Erzeugen des gewünschten Biegungswinkels an dem Werkstück; mit Mitteln zum Bewegen des bewegbaren Formgliedes in Richtung auf das feststehende Formglied sowie Umkehrmitteln zum Entfernen des bewegbaren Formgliedes von dem feststehenden Formglied; mit Mitteln zum Abtasten der Position des bewegbaren Formgliedes und Erzeugen eines Signals, das die Position des bewegbaren gegenüber dem feststehenden Formglied darstellt; mit Mitteln zum Abtasten der von dem bewegbaren Formglied während eines Biegevorganges auf das Werkstück tatsächlich ausgeübten Kraft und Erzeugen eines dementsprechenden Signals und mit einem Digitalrechner, der die Positions- und Kraftsignale verarbeitet und eine Speicheranordnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalrechner nach einem Testwerkstück-Lehrverfahren und einem Produtkionswerkstück-Biegeverfahren arbeitet; daß Mittel zum Definieren mathematischer Beziehungen zwischen Materialfestigkeit, Materialdicke, der Position des bewegbaren Formgliedes und dem Biegungswinkel vorgesehen sind, indem während des Lehrverfahrens vorgenommene Messungen in eine allgemeine mathematische Formel eingesetzt werden; daß Mittel zum Speichern der Beziehungen in der Speicheranordnung und Mittel zur Verwendung von während des Verfahrens vorgenommenen Messungen der Materialdicke und -festigkeit bei dem Produktionswerkstück-Biegeverfahren in Kombination mit den gespeicherten Beziehungsdaten des Lehrverfahrens zum Errechnen und Bestimmen der genauen Umkehrposition, an der die Umkehrmittel zu aktivieren sind, vorgesehen sind, um das Entfernen des bewegbaren Formgliedes von dem feststehenden Formglied derart zu bewirken, daß die Rückfederung des Werkstückes kompensiert wird und mit der Ober- und Unterstempelanordnung der gewünschte Biegungswinkel bei jedem Werkstück der Produktion erreicht wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Adaptivsteuersystems nach der vorliegenden Erfindung enthält zum Abtasten der Stößelposition Positionskodierer (einen an jedem Ende) zum Erzeugen eines digitalen Stößelpositionssignals. Lastmeßwandler in Form von Meßelementen, die mit beiden hydraulisch betätigten Kolben und Zylindern des Stößels zusammenwirken, erzeugen ein Belastungssignal, das für die zu dem Zeitpunkt auf das Werkstück einwirkende Kraft repräsentativ ist. Zu diesem Zwecke können auch am Gehäuse angebrachte Dehnungsmeßvorrichtungen verwendet werden. Unter Verwendung dieser Information sowie feststehender Eingangsdaten, die sich auf den Aufbau der Stempel und das besondere Material des Werkstückes beziehen, berechnet der Prozessor (der ein digitaler Computer sein kann) den genauen Punkt der Umkehrbewegung des Stößels, der für die Herstellung einer Biegung mit einem besonderen entspannten Biegungswinkel erforderlich ist. Erreicht der Stößel den berechneten Punkt, wird die Bewegungsrichtung des Stößels umgekehrt, um den Oberstempel aus dem Kontakt mit dem Werkstück zu lösen. Nachfolgende Biegungen können in ähnlicher Weise ohne zusätzliches manuelles Einstellen der Abkantpresse durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung schlägt weiterhin ein Verfahren zum Biegen eines Produktionswerkstückes in einen gewünschten unbelasteten Biegungswinkel im Verlaufe eines Verformungszyklusses einer Abkantpresse vor, die eine Ober- und Unterstempelanordnung aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte enthält:
Beginn der Biegung eines Produktionswerkstückes mit Hilfe der Ober- und Unterstempelanordnung; Errechnen der Dicke des Produktionswerkstückes; Errechnen der für das Produktionswerkstück zum Erzielen des erwünschten Biegungswinkels bei Anwendung der Ober- und Unterstempelanordnung erforderlichen Umkehrposition unter Verwendung der Belastungseigenschaften des Produktionswerkstückes, vorbestimmter Beziehungen hinsichtlich der Umkehrposition, die für die Erzielung eines erwünschten Biegungswinkels für die Ober- und Unterstempelanordnung erforderlich ist, und der Dicke des Produktionswerkstückes und das Umsteuern des Oberstempels, wenn seine Position mit der ermittelten Umkehrposition übereinstimmt, gekennzeichnet durch ein vorangehendes Testwerkstück-Lehrverfahren, das die Schritte aufweist: Biegen einer Mehrzahl von Testwerkstücken zu einem oder mehreren erwünschten unbelasteten Winkeln, Messen der Belastungseigenschaften dieser Mehrzahl von Werkstücken während des Biegens der Testwerkstücke, Speichern von Stößelpositionsdaten für den Oberstempel während des Biegens der Testwerkstücke, Messen der Entlastungseigenschaften der Mehrzahl von Testwerkstücken während die Testwerkstücke aus dem belasteten in den unbelasteten Zustand zurückfedern, Messen der Dicke und des Biegungswinkels jedes Testwerkstückes und Berechnen der Beziehungen aus den Belastungsund Entlastungseigenschaften, der gemessenen Dicke, den gemessenen Biegungswinkeln und den Stößelpositionsdaten der Testwerkstücke.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt eine fragmentarische, vergrößerte Seitenansicht, die die relative Stellung von Ober- und Unterstempel unmittelbar vor dem Kontakt des Oberstempels mit dem Werkstück W darstellt;
Figur 2 zeigt eine fragmentarische, vergrößerte Seitenansicht, die die relative Position von Ober- und Unterstempel während der Formungsphase illustriert; eine alternative, entspannte Position des Werkstückes ist als gestrichelte Linie dargestellt;
Figur 3 zeigt eine graphische Darstellung der charakteristischen Stößelkraft/Flankenwinkel-Kurve für ein typisches Werkstück;
Figur 4 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm, das das Adaptivsteuersystem nach der vorliegenden Erfindung in der Kombination mit einer typischen, hydraulisch betriebenen Abkantpresse darstellt;
Figur 5A - Figur 5C zeigt ein Flußdiagramm für den in dem Adaptivsteuersystem nach der Erfindung ausgewählten Lehrmodusabschnitt;
Figur 6A - Figur 6D zeigt ein Flußdiagramm für die Unterprogramme des Steuerprogramms des Prozessors, wie sie in der adaptiven Steuerung nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
Figur 7A - Figur 7B zeigt ein Flußdiagramm für den ausgewählten Biegeverfahrensabschnitt des Prozessorsteuerprogramms in der adaptiven Steuerung nach der vorliegenden Erfindung;
Figur 8 zeigt eine graphische Darstellung der charakteristischen Stößelkraft/Oberstempelabstand-Kurve für ein typisches Werkstück, das nach der vorliegenden Erfindung bearbeitet wird;
Figur 9 zeigt eine vergrößerte, fragmentarische und diagrammartige Seitenansicht, mit der die beim Formen eines typischen Werkstückes auftretenden räumlichen Verhältnisse dargestellt sind.

Detaillierte Beschreibung

In der Figur 4 ist in der Form eines vereinfachten Blockdiagramms das Steuersystem nach der vorliegenden Erfindung zur Steuerung einer konventionellen zweizylindrigen, hydraulischen Abkantpresse dargestellt, wie sie in stark vereinfachter Form in Figur 1 erscheint. Als beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird sie zwar im Zusammenhang mit einer hydraulischen Abkantpresse beschrieben, das System kann jedoch mit geeigneten Modifikationen für jede Art von Abkantpresse verwendet werden.
Die Presse 1 weist, wie es Stand der Technik ist, einen starren Konstruktionsrahmen 2 auf, an dem ein erstes Formglied fest angebracht ist. Dieses Formglied enthält einen unteren Tisch 3, der auf seiner oberen Oberfläche einen waagerecht ausgerichteten V-Stempel D trägt, dessen äußere Form geeignet ist, einem Werkstück W die gewünschte Form zu geben.
Am Rahmen 2 sind ebenfalls zwei senkrecht ausgerichtete, hydraulisch betriebene Zylinder 4 angebracht. Jeder der Hydraulikzylinder 4 steht mit einem senkrecht auf und ab bewegbaren Kolben 5 in Verbindung, dessen unteres Ende fest mit einem Ende eines zweiten Formgliedes oder Stößels 6 verbunden ist. Am untersten Rand des Stößels 6 ist ein waagerecht ausgerichteter Oberstempel P angebracht, der mit einem V-Unterstempel D so zusammenwirkt, daß die räumlich gewünschte Biegung im Werkstück W wie oben beschrieben hergestellt wird.
Der Zu- und Abfluß hydraulischen Fluids an oder von den Zylindern 4 wird mit Hilfe einer konventionellen Hydrauliksteuerung 7 gesteuert, die über ein elektrisches Steuersignal an Leitung 8 betätigt wird.
Es ist bekannt, daß, wird ein geeignetes elektrisches Signal über Leitung 8 an die Hydrauliksteuerung 7 gegeben, ein Eintritt hydraulischen Fluids in das obere Ende der Zylinder 4 verursacht werden kann, was eine Abwärtsbewegung der Kolben 5 und des zugeordneten Stößels 6 bewirkt, so daß der Oberstempel P während des Form- oder Biegeschrittes in Angriff mit dem Werkstück W kommt. Nach Beendigung des Biegevorganges bewirkt das Anlegen eines geeigneten elektrischen Steuersignals über Leitung 8 an die Hydrauliksteuerung 7, daß das Hydraulikfluid in den unteren Teil der Zylinder 4 eintritt, wodurch der Stößel 6 nach oben bewegt wird, der Oberstempel P von dem Werkstück abhebt und so den Biegevorgang beendet.
Um eine absolut waagerechte Stellung jedes Endes des Stößels 6 gegenüber dem Tisch 3 und damit der waagerechten Stellung des Oberstempels P zu gewährleisten, ist jedes Ende der Maschine mit einem konventionellen digitalen Positionskodierer 9 ausgerüstet. Im allgemeinen sind diese Kodierer außerhalb des Gehäuses angebracht, und zwar so, daß die Kodierskalen am Stößel und die Leseköpfe am Tisch angebracht sind, damit die Kodierer die relative senkrechte Position zwischen Tisch und Stößel lesen können. Die Positionskodierer 9 erzeugen einen digitalen Impuls auf Ausgangsleitungen 10 der Positionskodierer für jede inkrementelle Entfernung, um die sich der Stößel 6 fortbewegt. Das Ausgangssignal auf Leitungen 10 kann, alternativ, auch ein Digitalsignal sein, das die absolute Position des Stößels 6 darstellt.
Mit beiden Kolben 5 wirken konventionelle Lastmeßwandler 11 zusammen und erzeugen elektrische Signale an Leitungen 12, die der vom Oberstempel P auf das Werkstück W ausgeübten Kraft proportional sind. Die Lastmeßwandler 11 können beispielsweise konventionelle Meßelemente umfassen, die aus einem Stück Stahl gebildet sind, das am Ende der Kolben 5 oder am Gehäuse 2 Dehnungsmeßvorrichtungen vorsieht, um eine konventionelle Brückenschaltung zu bilden, wie dies in dem C.W. Koors et al erteilten U.S. Patent Nr. 3 564 883 "Hydraulic Press Control", veröffentlicht am 23. Februar 1971, beschrieben ist.
Die an Leitung 12 erscheinenden Ausgangssignale der elektrischen Lastmeßwandler werden von Analog-Digital-Wandlern 13 in Digitalsignale umgewandelt. Über Leitungen 14 werden die Ausgangssignale der A/D-Wandler 13 dem Prozessor 15 zugeleitet. Der Prozessor 15 kann ein digitaler Allzweck-Computer, ein digitaler Spezialcomputer oder ein Mikroprozessor sein. Wie als Stand der Technik bekannt ist, enthält Prozessor 15, wenn er als Computer ausgelegt ist, ein Read-Only-Memory (ROM).
Unter Verwendung der von den Positonskodierern 9 bzw. den Lastmeßwandlern 11 empfangenen Positions- und Kraftdaten erzeugt der Prozessor 15 auf nachfolgend beschriebene Weise auf der Leitung 8 ein Ausgangssignal, um über die Hydrauliksteuerung 7 die Bewegungsrichtung des Stößels 6 genau an dem Punkt der Oberstempelpenetration umzukehren, der den gewünschten Biegungswinkel erzeugt.
In den Figuren 5A-5C, 6A-6D und 7A-7B ist ein Flußdiagramm für das im Zusammenhang mit dem Prozessor 15 eingesetzte Steuerprogramm der Adaptivsteuerung nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie in der Computer/Prozeßrechner-Technik bekannt ist, kann das in diesen Flußdiagrammen dargestellte Steuerprogramm als Hardware oder Firmware im ROM des Prozessors 15 vorhanden sein.
Geeignete Eingangssteuersignale und -befehle können von einem konventionellen Tastenfeld 17 oder anderen bekannten Eingabemitteln wie Schaltern oder dergleichen über eine Leitung 16 an den Prozessor 15 gegeben werden.
In den Figuren 5A-5C ist das Verfahren des Lehrmodus im Betriebsablauf nach der vorliegenden Erfindung illustriert.
Bei diesem Modus werden bestimmte Parameter, die für die Biegecharakteristika einer Gruppe von Werkstücken reprasentativ sind, auf der Basis von Messungen an einer begrenzten Zahl von repräsentativen Musterwerkstücken oder von mehreren Biegungen in demselben Musterwerkstück während des Ablaufens des Formungsvorganges vorgenommen. Das heißt, das Steuersystem "lernt" den geeigneten Umkehrpunkt für die Stößelbewegung zur Herstellung des gewünschten Biegungswinkels für Werkstücke mit ähnlichen oder gleichen Eigenschaften, indem die Kraft/Abstand-Charakteristika an einer begrenzten Anzahl von Werkstücken gemessen werden.
Eine Bedienungsperson (Figur 5A) gibt Daten zur Kennzeichnung des besonderen Stempelsatzes sowie das Maß der Stempelöffnung VW ein. Diese Information wird im System eingesetzt um sicherzustellen, daß die geeigneten Betriebsparameter für die besondere, verwendete Stempelanordnung gewählt werden.
Als nächstes wird ein Kalibrierstempelblock auf der oberen Fläche des V-Stempels D positioniert und der Stößel heruntergelassen, bis der Oberstempel P den Stempelblock gerade berührt. Bei diesem hier beschriebenen Beispiel mißt der Stempelblock genau 1,27 cm (0,500 Zoll). Auf diese Weise speichert Prozessor 15 unter Verwendung der Positionsinformation vom Positionskodierer 9 die angenäherte Senkrechtposition, die dem oberen Ende des Stempels D entspricht, d.h. DTPRUF. Diese Information wird im Prozessorspeicher zur späteren Verwendung gespeichert.
Während des ersten Durchgangs des Meßverfahrens wird jedes von vier Testwerkstücken, die alle die gleiche nominelle oder durchschnittliche Dicke T aufweisen, zu einem anderen gewünschten Winkel gebogen. Bei nachfolgenden Durchgängen des Meßverfahrens werden Testwerkstücke mit unterschiedlicher Dicke eingesetzt.
Die Bedienungsperson gibt dann die durchschnittliche oder nominelle Dicke T des ersten Satzes von vier Testwerkstücken sowie die Länge des Materials ein. Diese Information wird gespeichert, um das System präzise zu kalibrieren und wird bei nachfolgenden Berechnungen verwendet.
Dann errechnet der Prozessor den Nachgiebigkeitsfaktor MC für die besondere Maschine, wobei nach jeder konventionellen Methode verfahren werden kann, die vorhergspeicherte Informationen von voraufgegangenen Biegungen und die Biegungslängendaten verwendet, die von der Bedienungsperson eingegeben werden. Der Nachgiebigkeitsfaktor kann auch manuell errechnet und von der Bedienungsperon eingegeben werden. Wie bekannt ist, ist der Nachgiebigkeitswert für eine gegebene Maschine oder Maschinenkonstruktion konstant und variiert lediglich entsprechend der Länge der Last, die durch die Eingabe der Länge der Testwerkstücke als Kalibrierparameter bekannt ist. Der Nachgiebigkeitsfaktor wird zur Korrektur der Stößelpositionsdaten und für Tisch- und Stößelabweichungen verwendet.
Die Bedienungsperson gibt dann vier gewünschte Biegungswinkel für die Testwerkstücke ein. Generell wird der eingegebene Biegungswinkelbereich den zu erwartenden Bereich an Biegungswinkeln während der Herstellung von Produktionswerkstücken abdecken. Liegt z.B. der zu erwartende Bereich an Biegungswinkeln zwischen 0 und 60º, so wird jedes der vier Testwerkstücke zu einem anderen Biegungswinkel gebogen, so daß dieser Bereich abgedeckt wird; z.B. zu Winkeln, die jeweils um 15º zunehmen, also 15º, 30º, 45º und 60º. Diese Information wird als Grobmaß für den gewünschten Biegungswinkel THETARUF eingegeben.
Die Steuerung berechnet dann einen Grobwert für den Stößelumkehrpunkt YL (d.h. die Stößelposition, die zu dem belasteten Flankenwinkel θ&sub1; gehört), um den Punkt zu bestimmen, an dem die Stößelrichtung umgekehrt werden muß, um den gewünschten unbelasteten Biegungswinkel THETARUF herzustellen. Dieser Stößelumkehrpunktgrobwert YL wird errechnet, indem trigonometrische Relationen einer einfachen angenommenen Biegungsformannäherung verwendet werden, wie dies in Figur 9 dargestellt ist, wo die Relation verwendet wird:
wobei
V&sub1; = die Weite der Stempelöffnung ist, wobei eine begradigte Oberkante angenommen wird
V = die tatsächliche Öffnungsweite
R&sub2; = der Stempelkantenradius
φ = die Hälfte des Stempelöffnungswinkels
D = die Oberstempeleindringtiefe bei Stößelumkehr
θ = der tatsächliche Flankenwinkel
T = die Materialdicke
R&sub1; = der Oberstempelradius ist.
Aus der errechneten Tiefe des Eindringens D kann der gewünschte Stößelumkehrpunkt bestimmt werden.
Ein Steuersignal des Prozessors 15 wird dann über Leitung 8 an die Hydrauliksteuerung 7 gegeben und bewirkt, daß der Stößel 6 seine Abwärtsbewegung beginnt. An einer Mehrzahl von vertikal angeordneten Positionen wird die tatsächliche Vertikalposition des Stößels 6 mit Hilfe der Positionkodierer 9 abgetastet und bestimmt und im Speicher des Prozessors 15 gespeichert. Es werden jedoch erst dann Positionsinformationen im Prozessor 15 gespeichert, wenn der Oberstempel sich nahe am Werkstück befindet, um Speicherkapazität zu sparen. Dies wird von dem Testblock in Figur 5A bestimmt, der feststellt, ob die tatsächliche Stößelposition (RAMPOS(K)) weniger oder gleich der Position der Oberkante des V-Stempels D (DTPRUF) zuzüglich der Dicke des Werkstückes T und zuzüglich einer gewählten kleinen Entfernung von 0,254 cm (0,1 Zoll) ist. Das Meßverfahren beginnt jeweils von vorn, bis diese Bedingung erfüllt ist.
Ist diese Bedingung erfüllt, was bedeutet, daß das untere Ende des Oberstempels P in unmittelbarer Nähe der oberen Fläche des Werkstückes W angekommen ist, dann schaltet das System auf die Subroutine Kraftuntergrenze, die in Figur 6A angegeben ist. Diese Subroutine ist erforderlich, um die Lastmeßwandler 11 so zu kalibireren, daß das Gewicht des Stößels 6 und dazugehöriger Werkzeuge sowie Reibung usw. kompensiert werden.
Das Unterprogramm Kraftuntergrenze errechnet die durchschnittliche Kraftausgangsgröße vom Lastmeßwandler 11 für den kleinen Bewegungsweg des Stößels, der dem Kontakt des Oberstempels P mit der oberen Fläche des Werkstückes W unmittelbar vorangeht. Das heißt, es werden 100 Messungen der Kraft (IFORCE) durchgeführt und deren Durchschnittswert wird ermittelt, um daraus den "Kraftuntergrenzwert" IFAVG zu errechnen. Wie aus der Figur 8, die eine graphische Darstellung der von den Lastmeßwandlern 11 gemessenen Kraft als Funktion eines abnehmenden Abstandes zwischen Oberstempel P und der oberen Fläche des V-Stempels D ist, zu entnehmen ist, stellt der Wert IFAVG eine Kraftuntergrenze dar, die für alle nachfolgenden Kraftmessungen als Referenz dient.
Nach Rückkehr des Unterprogrammes Kraftuntergrenze in das Prozessorhauptprogramm nach Figur 5A, springt die Datenverarbeitung in das Unterprogramm Datenerhebung, das anhand des Flußdiagramms der Figur 6B dargestellt ist. Dieses Unterprogramm soll die charakteristischen Parameter für den elastischen Belastungsbereich des Werkstückbiegens errechnen.
Das Unterprogramm Datenerhebung beginnt mit dem Sammeln von Belastungskraftdatenwerten ATODI2 (IFORCE) und damit im Zusammenhang stehender Datenwerte (RAMPOS(K)) und setzt die Untergrenze des Kraftfensters, um solche Daten, die zu dem unteren "Knie" der Kraft/Abstand-Kurve für das Werkstück gehören, auszuscheiden. Dies wird erreicht, indem ein kleiner fester Kraftwert, XLOAD, zum Wert IFAVG für die Kraftuntergrenze addiert wird, um das erste Kraft/Abstand Datenpaar IFIRST/YFIRST zu bestimmen. Es wird bemerkt, daß keine Daten gespeichert werden, bis die tatsächlich gemessene Kraft (IFORCE) größer ist als IFIRST. Ist diese Bedingung erfüllt, wird das erste Datenpaar in den Speicher gegeben.
Die Obergrenze des Datensammelbereiches für den Belastungsabschnitt der Kraft/Abstand-Kurve ist erreicht, wenn der Stößel eine Entfernung von etwa 3% der Weite des V-Stempels (0,03 VW) unter den ersten Kraftdatenpunkt (IFIRST) nach unten zurückgelegt hat, was dem Wert Y1 entspricht.
Nachdem diese Berechnung durchgeführt wurde, wird die vom Stößel ausgeübte und von den Lastmeßwandlern 11 bestimmte Kraft (IFORCE) bei jeder inkrementellen Stößelposition (RAMPOS(K)), wie sie von den Positionkodierern 9 bestimmt wird, gespeichert.
Die tatsächliche Kraft (FACTR(I)) wird dann über das Verhältnis FACTR(I) = (IFORCE - IFAVG)* GAIN berechnet, wobei GAIN ein Verstärkungsfaktor ist.
Auf ähnliche Weise wird die tatsächliche Stößelposition (YACTR(I)) aus dem Verhältnis
YACTR(I) = RAMPOS(K) - MC * FACTR(I)/KAPAZITÄTSBELASTUNG
wobei KAPAZITÄTSBELASTUNG die maximale mögliche Belastung der verwendeten Abkantpresse und MC der wie weiter oben beschrieben berechnete Nachgiebigkeitsfaktor ist.
Dann wird ein Test durchgeführt, um festzustellen, ob der Stößel die Position Y1 erreicht hat. Ist diese Bedingung erfüllt, wird der Abstand zwischen YFIRST und der letzten Stößelpositionsausgabe als YOBS1 berechnet und die letzte Kraftangabe (FOBS1) wird abgelesen. Beide Werte werden gespeichert.
Danach bestimmt der Prozessor die Parameter, die mit dem plastischen Bereich der Belastungskurve zusammenhängen, indem zuerst ein Wert Y2 (s. Figur 8) berechnet wird. Dann sammelt der Prozessor Kraft/Abstand-Daten, die für Stößelpositionen zwischen Y1 und Y2 gelten und berechnet, wie beschrieben, die tatsächliche Kraft FACT und den Stößelabstand YACT. Dieser Betrieb wird fortgesetzt, bis die tatsächliche Stößelposition weniger als Position Y2 oder gleich dieser ist.
An diesem Punkt wird ein Wert YOBS2 als Distanz zwischen Y2 und YFIRST errechnet und der entsprechende Kraftwert FOBS2 wird bestimmt (s.Figur 8). Beide Werte werden gespeichert.
Der Prozessor errechnet dann über lineare Extrapolation den Kraftabschnitt FYR der linearen Annäherung zum plastischen Bereich der Belastungskurve am Abstandwert YFIRST. Das Unterprogramm Datenerhebung kehrt dann in das Prozessorhauptprogramm nach Figur 5A zurück, woraufhin ein Sprung in das Linear-Unterprogramm vorgenommen wird, wie dies im Zusammenhang mit Figur 6D beschrieben wird.
Das Ziel des Linear-Unterprogrammes ist das Berechnen gewisser Parameter aus den Kraft/Abstand-Daten, die als Ergebnis der Belastungscharakteristika des Werkstückes gespeichert sind. Diese Parameter werden später zur Berechnung des Stößelumkehrpunktes eingesetzt.
Um sicherzustellen, daß ausschließlich Daten des linearen Teiles des elastischen Abschnittes der Belastungskurve verwendet werden, werden Grenzwerte (FYMIN, FYMAX) von 25% bzw. 75% des vorher berechneten Wertes FYR (s. Figur 8) errechnet. Daten aus diesem Bereich werden dann zur Berechnung von Werten SX, SY, SXX und SXY ausgewählt, die nach einem Verfahren der Übereinstimmung der kleinsten Quadratwerte zur Errechnung der Gleichung für eine gerade Linie verwendet werden, die den elastischen Bereich der Belastungskurve darstellt. Diese Werte werden wiederum verwendet, um die Koeffizienten A0, A1 und A2 zu errechnen. Der Wert YU1 wird dann aus den Koeffizienten A0 und A1 als Schnittpunkt des elastischen Bereiches der Belastungskurve mit der Kraftuntergrenze IFAVG berechnet. Endlich wird die Neigung MTHETA1 (Mθ1) aus den Koeffizienten A1 und A2 berechnet. Das Linear-Unterprogramm kehrt dann in das Prozessorhauptprogramm nach Figur 5B zurück.
Bei weiterer Abwärtsbewegung des Stößels werden weiterhin Kraft- und Abstandsdaten (RAMPOS(K), ATODI12(IFORCE)) vom Prozessor 15 gelesen. Es wird dann in einem Test festgestellt, ob die tatsächliche Stößelposition den oben beschriebenen angenommenen Grobwert für den Umkehrpunkt YL erreicht hat. Bei dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel erfordert es der Test, daß das Stößelumkehrsignal geringfügig vor Erreichen des angenommenen Umkehrpunktes YL gegeben wird, um die über das Ziel hinausgehende Bewegung des Stößels, die aufgrund von Ventilumschaltzeit und Trägheit auftritt und durch eine Überhubkonstante OC dargestellt wird, kompensiert wird. Ist das Ziel dieses Tests erreicht, d.h. wird angezeigt, daß der Stößel eine Entfernung über dem Umkehrpunkt erreicht hat, die gleich der Überhubdistanz OC ist, dann wird vom Prozessor 15 an Leitung 8 ein Signal gegeben, um die Bewegungsrichtung des Stößels umzukehren, d.h. nach oben zu richten.
Die Kraft (ATODI12) am Stößelumkehrpunkt wird gespeichert, und es wird ein Test durchgeführt, um festzustellen, ob der Stößel begonnen hat, sich nach oben zu bewegen. Ist dies der Fall, springt der Prozessor zu einem Unterprogramm Falldaten, das in Figur 6C dargestellt ist. Ziel dieses Falldaten-Unterprogrammes ist es, Kraft/Abstand-Daten zu sammeln, während das Werkstück sich entlang der Entlastungskurve in ähnlicher Weise entspannt, wie dies weiter oben im Zusammenhang mit dem Unterprogramm Datenerhebung, Figur 6B, beschrieben wurde.
Zuerst wird ein Wert FYF errechnet als Kraftdifferential zwischen der gemessenen Kraft am Stößelumkehrpunkt und der Kraftuntergrenze IFAVG multipliziert mit einem geeigneten Verstärkungsfaktor GAIN. Bei weiterer Aufwärtsbewegung des Stößels werden zusätzliche Kraft- und Abstandsinformationen (RAMPOS(K), ATODI12 (IFORCE)) im Speicher des Prozessors 15 gespeichert. Der Prozessor errechnet dann ein Parameter FACTF(I), der gleich der tatsächlichen Kraft ist, sowie einen Ist-Abstandswert YACTF(I) aus der Beziehung:
RAMPOS(K) - MC * FACTF(I)/KAPAZITÄTSBELASTUNG
Das Falldaten-Unterprogramm kehrt in das Prozessorhauptprogramm nach Figur 5B zurück, wenn die berechnete tatsächliche Kraft unter den vorher aufgestellten IFIRST-Wert fällt.
Von dem Prozessorhauptprogramm nach Figur 5B springt die Datenverarbeitung dann wieder in das Linear-Unterprogramm, das im Zusammenhang mit der Darstellung in Figur 6D beschrieben wurde, um die Neigung Mθ2 der Entlastungskurve und YU2, den Schnittpunkt der Entlastungskurve und IFAVG, zu errechnen. Bei den während des Entlastungsbereiches des Werkstückbiegevorganges gesammelten Daten werden die Werte FYMIN und FYMAX als 25% bzw. 75% des Wertes FYF berechnet, um Daten auszugrenzen, die während des linearen Bereiches der Entlastungskurve auftreten. Wie bereits beschrieben, werden die Parameter SX, SY, SXX und SXY berechnet, um in einem Verfahren der Übereinstimmung der kleinsten Quadrate verwendet zu werden, um die Koeffizienten A0, A1 und A2 abzuleiten. Diese Koeffizienten wiederum werden verwendet, um den Schnittpunkt YU2 der Entlastungskurve mit der Kraftuntergrenze IFAVG zu berechnen sowie die linearisierte Neigung der Entlastungskurve MTHETA2 (Mθ2). Das Linear-Unterprogramm kehrt dann in das Prozessorhauptprogramm nach Figur 5B zurück.
Die theoretische Ist-Obergrenze des V-Stempels D wird dann errechnet, indem die Dicke T des Werkstückes von dem Stößelabstand YU1 subtrahiert wird, wobei YU1 den Schnittpunkt der Belastungskurve mit der Kraftuntergrenze IFAVG darstellt. Die Position YU1 stellt also den theoretischen Punkt dar, an dem der Oberstempel P die obere Fläche des Werkstückes berührt. Dann kann die Materialdicke T von der Positon YU1 subtrahiert werden, um die relative Position DIETOP der oberen Fläche des Unterstempels zu berechnen. Dieser theoretische Abstand, der mit der oberen Fläche des Unterstempels (DIETOP) korrespondiert, wird zu jedem der für die übrigen elf Testwerkstücke berechneten Werte DIETOP addiert (SUMDITP) und dann wird daraus der Durchschnitt gebildet, um die obere Fläche des Unterstempels zu finden, wie dies in Verbindung mit Figur 5C beschrieben wurde.
Das Verhältnis der Belastungs- und Entlastungsneigungen wird dann errechnet, um den Parameter RATHETA abzuleiten. Das Testwerkstück wird aus der Abkantpresse herausgenommen und die Bedienungsperson mißt manuell den tatsächlich im Werkstück erzeugten Biegungswinkel und trägt diesen Wert (THETA) über das Tastenfeld 17 in den Speicher ein.
Danach wird ein weiteres Testwerkstück derselben Dicke zum Formen einer Biegung eingesetzt, die dem nächsten Biegungswinkelschritt, z.B. 30º, entspricht. Dieses Verfahren wird für alle vier Biegungswinkel der Testwerkstücke mit gleicher Dicke wiederholt, wobei die entsprechenden, festgelegten Parameter errechnet werden.
Das gleiche Verfahren wird dann auf die Testwerkstücke mit den beiden anderen Materialdicken angewendet.
Nachdem alle 12 Testwerkstücke geformt wurden (s. Figur 5C) und die Daten für jedes Einzelstück gesammelt wurden, schreitet die Datenverarbeitung weiter zum Berechnen der Koeffizienten A, die zur Gleichung zweiter Ordnung gehören:
Sind Daten für 12 Testwerkstücke gesammelt, gibt es 12 Koeffizienten A0-A11; die zwölf sich ergebenden Gleichungen können für jeden A-Koeffizienten im Prozessor 15 nach jeder konventionellen Methode gelöst werden. Es wird darauf hingewiesen, daß diese Gleichungsform gewählt wurde, um auf akzeptable Weise passende Daten zu gewinnen.
Anschließend berechnet der Prozessor in ähnlicher Weise Koeffizienten B0-B11 aus den Beziehungen:
Auch hier kann jeder der B-Koeffizienten nach jeder konventionellen Methode errechnet werden, da 12 Datensätze gesammelt wurden und es 12 Koeffizienten gibt.
Danach wird die durchschnittliche oder nominelle Position DIETOP der oberen Fläche des V-Stempels D bestimmt und zusammen mit den A- und B-Koeffizienten und der Stempelanordnungsnummer gespeichert werden. Damit ist die Lehrmodusdatenverarbeitung beendet und das System kehrt zur Moduswahl zurück.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wurden zwölf Testwerkstücke verwendet, um in jeder der drei Materialdicken vier unterschiedliche Biegungswinkel zu formen. Die während des elastischen Entlastungsabschnittes der Biegungskurve gesammelten Daten wurden mit Daten verglichen, die während des elastischen Belastungsbereiches der Biegungskurve gesammelt wurden, um den Parameter RTHETA zu errechnen.
Bei einer alternativen Ausführungsform wird jedes von drei Testwerkstücken in der Folge zu vier zunehmend spitzeren Biegungswinkeln gebogen. Z.B. wird ein erstes Testwerkstück zu einem Winkel von 15º nach dem beschriebenen Verfahren gebogen. Die Bedienungsperson nimmt dann das Teststück aus der Abkantpresse, mißt den tatsächlich erzielten Biegungswinkel und gibt diese Daten, wie beschrieben, ein. Dasselbe Testwerkstück wird dann erneut in die Abkantpresse gegeben und zu einem größeren Flankenwinkel, z.B. 30º, gebogen, wobei wieder das bereits beschriebene Verfahren angewendet wird. Der tatsächlich erzielte Biegungswinkel wird wieder gemessen, die Daten eingegeben und das Verfahren für zwei zunehmend größere Flankenwinkel wiederholt.
Die gesamte Folge von Verfahrensschritten wird dann für die beiden übrigen Materialdickenbeispiele wiederholt. Bei dieser alternativen Ausführungsform können die erforderlichen Parameter im Lehrmodus mit weniger Testwerkstücken aufgestellt werden.
In einigen Fällen kann es sich als schwierig herausstellen, Daten während der elastischen Entlastungsphase der Biegungskurve zu sammeln, insbesondere, wenn das Entlasten des Testwerkstückes sich verhältnismäßig schnell vollzieht und der Prozessor verhältnismäßig langsam ist. Unter diesen Umständen können Daten, die während einer nachfolgenden elastischen Belastungsphase gesammelt werden, anstelle der Daten aus dem elastischen Entlastungsbereich desselben Biegungswinkels eingesetzt werden. Dies ist möglich, weil für einen gegebenen Biegungswinkel der elastische Belastungsabschnitt der Biegungskurve mit dem elastischen Entlastungsabschnitt der Kurve übereinstimmt.
Sind die oben beschriebenen Parameter während des Lehrmodus im Speicher des Prozessors 15 abgespeichert, kann eine folgende Biegung in Produktionswerkstücken automatisch hergestellt werden, indem der Biegungsmodus nach Figuren 7A-7B angewendet wird.
Nachdem die Bedienungsperson die Stempelsatznummer eingegeben hat, gibt das System automatisch die Koeffizienten A und B, die berechnete genaue Position der oberen Fläche des V-Stempels D und die Weite VW der Stempelanordnung. Die Bedienungsperson gibt dann die nominelle Dicke ein, (TNOM), die nominelle Biegungslänge und den gewünschten Biegungswinkel (THETA) für das Produktionswerkstück W. Die Steuerung errechnet dann, wie beschrieben, den Nachgiebigkeitsfaktor MC. Der Nachgiebigkeitsfaktor für eine Maschine ändert sich selbstverständlich nur bei Änderung der Biegungslänge.
Der Prozessor 15 löst dann die Abwärtsbewegung des Stößels aus (wenn die Bedienungsperson den Fußschalter niederdrückt), bis der Oberstempel P sich einem vorbestimmten Abstand (DIETOP + TNOM + 0,1) von der errechneten oberen Fläche des Unterstempels (DIETOP) nähert. An diesem Punkt springt der Prozessor zum Unterprogramm Kraftuntergrenze, das den Wert IFAVG wie oben im Zusammenhang mit der Datenverarbeitung des Lehrmodus beschrieben, errechnet.
Danach sammeln die Unterprogramme Datenerhebung und Linear Daten und berechnen die Parameter YU1 und MTHETA1, wie dies ebenfalls bereits beschrieben wurde.
Nach Rückkehr aus dem Linearunterprogramm in das Prozessorhauptprogramm nach Figur 7A berechnet der Prozessor 15 die genaue Ist-Dicke T des Werkstückes als Differenz zwischen dem berechneten Wert YU1 und der berechneten oberen Fläche des Unterstempels DIETOP. Es wird wieder darauf hingewiesen, daß der Wert YU1 der Abstand ist, der dem Schnittpunkt der Verlängerung des elastischen Bereiches der Belastungskurve mit der Kraftuntergrenze IFAVG entspricht.
Danach schreitet die Datenverarbeitung weiter, um die unbelastete Stößelposition YU2 aus den vorher gespeicherten Parametern A0-A11, THETA und der berechneten Materialdicke T zu errechnen.
Auf ähnliche Weise wird der Parameter RATHETA aus den vorher gespeicherten Parametern B0-B11, THETA und T errechnet.
Wie in Figur 7B dargestellt, kann dann die Neigung der Entlastungskurve MTHETA2 aus dem Produkt von RATHETA und MTHETA1 (der Neigung des elastischen Bereiches der Belastungskurve) errechnet werden.
Die Positions- und Kraftinformationen werden weiterhin in den Prozessor 15 eingegeben, während der Stößel das Werkstück biegt, wobei Kraft und Abstand entsprechend FACT bzw. YACT wie oben beschrieben korrigiert werden.
Die Datenverarbeitung sucht dann den Schnittpunkt des plastischen Abschnittes der Belastungskurve mit der Entlastungskurve, der den Punkt YL darstellt, an dem die Stößelbewegung umgekehrt werden muß. Dieser Stößelumkehrpunkt kann aus der Beziehung errechnet werden:
YL = YU2 - FACT/MTHETA2
Dieser Wert YL wird für jede der Ist-Kraftmessungen errechnet. Dann wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob die tatsächliche Stößelposition gleich der berechneten Position YL ist, wobei der Stößelüberhub OC, wie früher beschrieben, berücksichtigt wird. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, d.h. hat der Stößel noch nicht den berechneten Umkehrpunkt zur Herstellung des gewünschten Biegungswinkels erreicht, wird der Wert YL neu berechnet. Dieses Wiederholungsverfahren wird fortgesetzt, bis die Stößelposition innerhalb der Überhubdistanz der errechneten Stößelumkehrposition ist; dann wird vom Prozessor 15 an der Ausgangsleitung 8 ein Signal erzeugt, um die Bewegungsrichtung des Stößels umzukehren.
Die Position (YACTF(1)), an der das Umkehrsignal an der Prozessorausgangsleitung 8 gegeben wurde, wird gespeichert, und es wird geprüft, ob der Stößel begonnen hat, sich in die andere Richtung zu bewegen. Wird die Richtungsänderung festgestellt, wird die Stößelposition gespeichert und damit der tatsächliche Punkt (YACT(2)), an dem der Stößel seine Bewegungsrichtung umkehrte. Der Punkt, an dem der Stößel umkehren sollte (YACT(1)), minus dem Punkt, an dem der Stößel seine Bewegung tatsächlich umkehrte (YACT(2)), ist gleich dem neuen Überhubwert (OC). Dieser Wert OC für den Stößelüberhub wird dann bei nachfolgender Datenverarbeitung verwendet, um den Umkehrpunkt während der Biegevorgänge am folgenden Werkstück zu errechnen. Der Überhubfaktor korrigiert sich also selbst, nachdem die anfängliche Biegung gemacht wurde.
Das Prozessorhauptprogramm nach Figur 7B fährt dann fort, den Stößel anzuheben, und wartet auf einen nachfolgenden Befehl zur Durchführung eines weiteren Biegevorganges.
Nachdem also das Vorgehen bei der Datenerhebung und -verarbeitung von Parametern zur Herstellung von gewünschten Biegungswinkeln in Testwerkstücken bestimmter Dicke nach der vorliegenden Erfindung "gelehrt" wurde, kann das System eingesetzt werden, um präzise Biegungen in jedem anderen Produktionswerkstück innerhalb des programmierbaren Bereiches von Materialdicke und Biegungswinkel herzustellen.
Selbstverständlich sind verschiedene Änderungen an hier zur Verdeutlichung der Erfindung beschriebenen und dargestellten Details, Schritten, Materialien und Teileanordnungen möglich, die unter das Prinzip und in den Bereich der Erfindung fallen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt sind.

Claims

1. Abkantpresse zum Biegen von plattenförmigen Werkstücken aus metallischem Material (W) o.dgl. bis zu einem erwünschten Biegungswinkel;

mit einem bewegbaren Formglied (6) und einem feststehenden Formglied (3) sowie einer geeigneten Werkzeuganordnung, die einen Oberstempel (P) enthält, der an dem bewegbaren oder dem festen Formglied befestigt ist, und einen V-Unterstempel (D) enthält, der an dem anderen der Formglieder befestigt ist zum Erzeugen des gewünschten Biegungswinkels an dem Werkstück;

mit Mitteln (4, 5) zum Bewegen des bewegbaren Formgliedes in Richtung auf das feststehende Formglied sowie Umkehrmitteln (4, 5, 7) zum Entfernen des bewegbaren Formgliedes von dem feststehenden Formglied;

mit Mitteln (9) zum Abtasten der Position des bewegbaren Formgliedes und Erzeugen eines Signals, das die Position des bewegbaren gegenüber dem feststehenden Formglied darstellt;

mit Mitteln (11) zum Abtasten der von dem bewegbaren Formglied während eines Biegevorganges auf das Werkstück tatsächlich ausgeübten Kraft und Erzeugen eines dementsprechenden Signals; und

mit einem Digitalrechner (15), der die Positions- und Kraftsignale verarbeitet und eine Speicheranordnung aufweist; dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalrechner nach einem Testwerkstück-Lehrverfahren und einem Produktionswerkstück-Biegeverfahren arbeitet;

daß Mittel zum Definieren mathematischer Beziehungen zwischen Materialfestigkeit, Materialdicke, der Position des bewegbaren Formgliedes und dem Biegungswinkel vorgesehen sind, indem während des Lehrverfahrens vorgenommene Messungen in eine allgemeine mathematische Formel eingesetzt werden;

daß Mittel zum Speichern der Beziehungen in der Speicheranordnung und Mittel zur Verwendung von während des Verfahrens vorgenommenen Messungen der Materialdicke und -festigkeit bei dem Produktionswerkstück- Biegeverfahren in Kombination mit den gespeicherten Beziehungsdaten des Lehrverfahrens zum Errechnen und Bestimmen der genauen Umkehrposition, an der die Umkehrmittel zu aktivieren sind, vorgesehen sind, um das Entfernen des bewegbaren Formgliedes von dem feststehenden Formglied derart zu bewirken, daß die Rückfederung des Werkstückes kompensiert wird und mit der Ober- und Unterstempelanordnung der gewünschte Biegungswinkel bei jedem Werkstück der Produktion erreicht wird.

2. Abkantpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Testwerkstück-Lehrverfahren folgendes enthält:

- Mittel zum Speichern der gemessenen Dicke und des gemessenen Biegungswinkels jedes Testwerkstückes,

- Mittel zum Speichern erster Sätze von Datenpaaren, die die Position des bewegbaren Formgliedes und die Kraft während des Biegevorganges an einer Mehrzahl von Testwerkstücken darstellen,

- Mittel zum Ermitteln von Informationen aus den ersten Sätzen von Testwerkstück-Datenpaaren, welche Informationen die Belastungskennzeichen der Mehrzahl von Testwerkstücken darstellen,

- Mittel zum Speichern von zweiten Sätzen von Datenpaaren, welche die Position des bewegbaren Formgliedes und die Formkraft darstellen, die im Zusammenhang mit der Mehrzahl von Testwerkstücken während des Abhebens des bewegbaren Formgliedes nach Einleitung der Umkehrsteuerung auftreten,

- Mittel zum Ermitteln von Informationen aus den zweiten Sätzen von Testwerkstück-Datenpaaren, welche die Entlastungseigenschaften der Mehrzahl von Testwerkstücken darstellen,

- Mittel zum Ermitteln der Position des oberen Endes des Ober- und des Unterstempels, die jedes Testwerkstück haltern,

- Mittel zum Bestimmen einer ersten mathematischen Beziehung zwischen Materialfestigkeit, Materialdicke und Biegungswinkel aus den die Belastungseigenschaften und Entlastungseigenschaften, die gemessenen Dicken und gemessenen Biegungswinkel der Testwerkstücke darstellenden Informationen, und

- Mittel zum Bestimmen einer zweiten mathematischen Beziehung zwischen der Position des bewegbaren Gliedes, der Materialdicke und dem Biegungswinkel aus den Daten über die Position des bewegbaren Gliedes, der gemessenen Dicken und die gemessenen Biegungswinkel der Testwerkstücke;

und wobei das Biegeverfahren für Produktionswerkstücke enthält:

- Mittel zum Speichern erster Datenpaarsätze, die die Position des bewegbaren Formgliedes und der während des Biegens auftretenden Kraft für jedes mit dem genannten Ober- und Unterstempel bearbeitete Produktionswerkstück darstellen,

- Mittel zum Errechnen von Informationen aus den ersten Datenpaarsätzen, welche die Belastungseigenschaften jedes nachfolgenden Produktionswerkstückes darstellen,

- Mittel zum Errechnen der Materialdicke aus der vorher ermittelten oberen Position von Ober- und Unterstempel, und zwar für jedes nachfolgende Produktionswerkstück, und

- Mittel zum Errechnen der für jedes nachfolgende Produktionswerkstück erforderlichen Umkehrposition aus den Belastungseigenschaften jedes Produktionswerkstückes, aus den mathematischen Beziehungen und der Dicke jedes Produktionswerkstückes, um für jedes Werkstück den erwünschten Biegungswinkel mit dem besonderen Satz von Stempeln zu erzielen.

3. Abkantpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Testwerkstücken in Gruppen mit einer gleichen Anzahl von Testwerkstücken aufgeteilt ist, welche Testwerkstücke einer Gruppe alle die gleiche Dicke aufweisen, die Dicke der Testwerkstücke einer Gruppe jedoch von der Dicke anderer Gruppen abweicht, welche so ausgelegt ist, daß jedes Testwerkstück innerhalb einer Gruppe mit einem Biegungswinkel geformt wird, der von dem der anderen Testwerkstücke der Gruppe abweicht, und die Testwerkstücke der genannten Gruppen mit gleichen Biegungswinkeln geformt werden.

4. Abkantpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Testwerkstücke von unterschiedlicher Dicke ist, die so ausgelegt ist, daß jedes der Testwerkstücke aufeinanderfolgend in der gleichen Abfolge von zunehmend spitzeren Biegungswinkeln gebogen wird.

5. Abkantpresse nach Anspruch 2, gekennzeichnet, durch Mittel zum Errechnen eines Distanzwertes, der die über den erwünschten Biegungswinkel hinausgehende Bewegung des bewegbaren Formgliedes darstellt, und Mittel zur Korrektur des Umkehrpunktes mit Hilfe des Bewegungsüberschuß-Distanzwertes, um den Bewegungsüberschuß des bewegbaren Formgliedes nach der Aktivierung der Umkehrmittel zu kompensieren.

6. Abkantpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Speichern der ersten Datenpaarsätze, welche die Position des bewegbaren Formgliedes sowie die Umformkraft während des Biegens der Testwerkstücke und der Produktionswerkstücke darstellen, Mittel enthält, in denen nur Umformkraftdaten gespeichert werden, die über einer unteren, das unbelastete Gewicht und die Reibungskräfte des bewegbaren Formgliedes darstellenden Umformkraft liegen.

7. Abkantpresse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegen jedes Testwerkstückes und jedes Produktionswerkstückes eine Druck/Verformung-Kurve definiert, die einen Belastungsabschnitt und einen Entlastungsabschnitt enthält, wobei der Belastungsabschnitt einen elastischen Teil und einen plastischen Teil enthält, der bis zur Umkehrposition reicht, wobei der Entlastungsabschnitt den Rückfederungsabschnitt der Druck/Verformung-Kurve enthält, daß Mittel zum Begrenzen der ersten Datenpaarsätze für Testwerkstücke und Produktionswerkstücke vorgesehen sind zur Verwendung durch die genannten Mittel für das Errechnen der Belastungseigenschaften der Testwerkstücke und Produktionswerkstücke gegenüber den während eines vorbestimmten Abschnittes der elastischen Abschnitte der genannten Druck/Verformung-Kurven der Test- und Produktionswerkstücke gespeicherten Datenpaaren.

8. Abkantpresse nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Mittel zum Begrenzen der zweiten Datenpaarsätze der Testwerkstücke auf die Verwendung durch die Mittel zum Errechnen der Entlastungseigenschaften der Testwerkstücke gegenüber den während eines vorbestimmten Abschnittes des Rückfederungsabschnittes der Druck/Verformung-Kurven der Testwerkstücke gespeicherten Datenpaaren.

9. Abkantpresse nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel zum Ermitteln der Neigung der vorbestimmten Abschnitte der elastischen Teile der Belastungsabschnitte der Druck/Verformung-Kurven der Testwerkstücke und Mittel zum Errechnen der Neigung der vorbestimmten Abschnitte der Rückfederungsabschnitte der Druck/Verformung-Kurven der Testwerkstücke, wobei die Mittel zum Errechnen der ersten mathematischen Beziehung die ermittelten Neigungen zusammen mit den gemessenen Dicken und gemessenen Biegungswinkeln verwenden.

10. Abkantpresse nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Mittel zum Errechnen der Neigung des vorbestimmten Abschnittes des elastischen Teiles des Belastungsabschnittes der Kraft/Verformung-Kurve für jedes Produktionswerkstück und Mittel zum Errechnen der Neigung des Rückfederungsabschnittes der Kraft/Verformung-Kurve für jedes Produktionswerkstück, und Mittel zum Errechnen der Umkehrposition für jedes Produktionswerkstück, für das die Umkehrposition errechnet wird, sowie seine Dicke und die genannten Beziehungen.

11. Abkantpresse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Formglied einen Stößel und das feststehende Formglied einen Tisch der Abkantpresse aufweist.

12. Verfahren zum Biegen eines Produktionswerkstückes in einen gewünschten unbelasteten Biegungswinkel im Verlaufe eines Verformungszyklus einer Abkantpresse, die eine Ober- und Unterstempelanordnung aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte enthält:

Beginn der Biegung eines Produktionswerkstückes mit Hilfe der Ober- und Unterstempelanordnung;

Errechnen der Dicke des Produktionswerkstückes;

Errechnen der für das Produktionswerkstück zum Erzielen des erwünschten Biegungswinkels bei Anwendung der Ober- und Unterstempelanordnung erforderlichen Umkehrposition unter Verwendung der Belastungseigenschaften des Produktionswerkstückes, vorbestimmter Beziehungen hinsichtlich der Umkehrposition, die für die Erzielung eines erwünschten Biegungswinkels für die Ober- und Unterstempelanordnung erforderlich ist, und der Dicke des Produktionswerkstückes; und

das Umsteuern des Oberstempels, wenn seine Position mit der ermittelten Umkehrposition übereinstimmt, gekennzeichnet durch ein vorangehendes Testwerkstück-Lehrverfahren, das die Schritte aufweist:

Biegen einer Mehrzahl von Testwerkstücken zu einem oder mehreren erwünschten unbelasteten Winkeln;

Messen der Belastungseigenschaften dieser Mehrzahl von Werkstücken während des Biegens der Testwerkstücke;

Speichern von Stößelpositionsdaten für den Oberstempel während des Biegens des Testwerkstückes;

Messen der Entlastungseigenschaften der Mehrzahl von Testwerkstücken während die Testwerkstücke aus dem belasteten in den unbelasteten Zustand zurückfedern;

Messen der Dicke und des Biegungswinkels jedes Testwerkstückes; und

Feststellen der Beziehungen aus den Belastungs- und Entlastungseigenschaften, der gemessenen Dicke, den gemessenen Biegungswinkeln und den Stößelpositionsdaten der Testwerkstücke.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Messen der Belastungseigenschaften der Testwerkstücke und Produktionswerkstücke nur während ausgewählter linearisierter Abschnitte ihrer elastischen und plastischen Belastungskurven und das Messen der Entlastungseigenschaften der Testwerkstücke nur während ausgewählter linearisierter Abschnitte ihrer Enlastungskurven umfaßt.

14. Abkantpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Formglied einen Tisch und das bewegbare Formglied einen Stößel umfaßt, wobei der Oberstempel am Stößel und der V-förmige Unterstempel an dem Tisch angebracht sind, bei welcher der Digitalrechner ein gespeichertes Computerprogramm in den Speichermitteln aufweist, das enthält:

(a) das genannte Lehrverfahren, das folgende Schritte ausführt:

(i) Sammeln von Daten über Stößelkraft und -position während des Biegens einer Mehrzahl von Testwerkstücken;

(ii) Messen der Dicke und des Biegungswinkels jedes Testwerkstückes;

(iii) Ermitteln aus den Daten über Stößelkraft und -position sowie den Messungen von Dicke und Biegungswinkel Beziehungen hinsichtlich der zum Erzeugen eines erwünschten Biegungswinkels erforderlichen Stößel-Umkehrposition;

(iv) Ermitteln der Position der Oberseite des Unterstempels; und

(v) Speichern der festgestellten Beziehungen und der Position der Unterstempeloberfläche in den Speichermitteln;

(b) und das Biegeverfahren zum Biegen eines Produktionswerstückes in einen erwünschten Winkel die folgenden Schritte durchführt:

(i) Sammeln von Daten über Stößelkraft und -position während des Biegens des Produktionswerkstückes;

(ii) Abrufen der Oberflächenposition des Unterstempels aus dem Speicher;

(iii) Ermitteln der Dicke des Produktionswerkstückes unter Verwendung der Oberflächenposition des Unterstempels;

(iv) Abrufen der vorbestimmten Beziehungen aus den Speichermitteln;

(v) Errechnen der zum Erzeugen des erwünschten Biegungswinkels im Produktionswerkstück erforderlichen Stößelumkehrposition aus den abgerufenen Beziehungen, den Daten über Kraft und Position des Produktionswerkstückes sowie der Werkstückdicke;

(vi) Wiederholen von Schritt (b) (v), wenn die Stößelposition die errechnete Stößelumkehrposition nicht erreicht hat; und

(vii) Betätigen der Stößelumkehrmittel zum Umsteuern des Stößels, wenn die Stößelposition den errechneten Stößelumkehrpunkt erreicht hat.

15. Abkantpresse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Computerprogramm außerdem den Schritt der Korrektur der Stößelumkehrposition für die Stößelüberschußbewegung während des Biegeverfahrens durchführt.