EP1342514B1 - Vorrichtung zur Erfassung eines Ringbiegewinkels, sowie ein Verfahren zur Regelung einer Biegemaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Erfassung eines Ringbiegewinkels, sowie ein Verfahren zur Regelung einer Biegemaschine Download PDF

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EP1342514B1
EP1342514B1 EP20030004720 EP03004720A EP1342514B1 EP 1342514 B1 EP1342514 B1 EP 1342514B1 EP 20030004720 EP20030004720 EP 20030004720 EP 03004720 A EP03004720 A EP 03004720A EP 1342514 B1 EP1342514 B1 EP 1342514B1
Authority
EP
European Patent Office
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bending
angle
bent
measuring
machine
Prior art date
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EP20030004720
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English (en)
French (fr)
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EP1342514A3 (de
EP1342514A2 (de
Inventor
Heinrich Rapp
Eberhard Rapp
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RASI Maschinenbau GmbH
Original Assignee
RASI MASCHINENBAU und -HANDELS GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/14—Bending rods, profiles, or tubes combined with measuring of bends or lengths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/08—Bending rods, profiles, or tubes by passing between rollers or through a curved die

Definitions

  • the invention relates to a bending machine with a device for detecting a bending angle of a movable in a feed direction of a bending part, wherein the bending machine has bending rollers through which the bending part is transported during the bending operation in the feed direction, while the bending part in the bending machine of the action of a in a to the feed direction different bending direction acting bending tool is subjected, and a method for controlling a bending machine.
  • the known methods for detecting a directional angle disadvantageously allow only the bending radius after a certain rolling distance, which may be up to 600 mm long, depending on the bending geometry and the roller arrangement of the bending machine.
  • a certain rolling distance which may be up to 600 mm long, depending on the bending geometry and the roller arrangement of the bending machine.
  • unknown material behavior of the workpiece to be bent thus there is a risk that the workpiece was bent after this required to determine the bending radius rolling line with a wrong bending radius and has already reached (prematurely) the desired bending angle, or that only a small rolling line remains after the detection of the bending radius can be bent with the correct radius.
  • a precise bending of workpieces with unknown material behavior is thus not immediately possible with the known methods in a disadvantageous manner.
  • Another disadvantage of the known method is that no or only a conditional reaction to disturbances during the bending process is possible.
  • a folding machine having a self-learning device by which the folding angle of an element to be folded can be measured to obtain drive data for a folding device, which then allows a plurality of folding elements to be folded by the same folding angle.
  • a Kodierertragelement is detachably mounted on the base plate.
  • the encoder support member carries an encoder having a rotary scale transfer member for transferring the amount of folding of the item to be folded.
  • a gripping portion of the rotary scale transmission member engages the element to be folded, and a connecting bridge connected to the gripping portion transmits the deflection of the gripping portion to a rotary shaft of the encoder.
  • the device has at least one angle measuring device which is arranged in the feed direction of the bending part according to the bending tool of the bending machine, that the at least one angle measuring device has a transmitter having a measuring element which can be brought into a measuring system to the bending part in that at least one angle measuring device is pivotable about an axis that is substantially orthogonal to the bending plane of the bending part, that measuring signals generated by the angle measuring device or measuring devices at the bending part can be conducted to a control and evaluation device of the bending machine.
  • a bending machine is provided with a device for detecting the bending angle of the bending part in an advantageous manner, which is characterized in that the bending angle during the bending process continuously, quasi-continuously or at certain time intervals in a simple manner can be detected ,
  • the device according to the invention thus advantageously permits an in-process measurement of the bending angle, which ensures that deviations of the bending angle of the bending part from a predetermined nominal value can be detected directly and the bending process can be corrected accordingly.
  • the device according to the invention can advantageously be used as a measuring device for simple and direct detection of the relative and absolute angles of two straight lines of the workpiece lying on the same plane, wherein the measurement of the directional angle of a straight line within the measuring range of the Winkeimeßvorraum the straight line to be measured can be made easily and quickly.
  • An advantage here is also that the angle between the two lines can still be measured even if the position and the direction of the two lines or the angle between these two lines changed. This allows in particular the controlled in-process measurement during bending, measurement of pre-bent bending parts having one or more arcs, the angle measurement of straight lines connected by a U-shaped structure, and the controlled bending and / or bending of the aforementioned structures.
  • a further advantage of the bending machine according to the invention is that when calibrating the at least one angle measuring device, the straight lines to be measured can be located at arbitrary locations within the measuring range.
  • Another advantage of the device according to the invention of the bending machine is that it is easy to handle, since in the device according to the invention no complicated zero balancing must be performed. Rather, it is for detecting the bending angle of the bent part in an advantageous manner only required that before the bending process, the two transducers of the two bending devices are brought into contact with the straight, so not bent part and the present then the position of the two transducers as the zero Position is set.
  • Another advantage of the device according to the invention is that it is suitable for in-process measurement of bending angles for almost any bending radii. Therefore, the device according to the invention is characterized by its high flexibility.
  • An advantageous development of the invention provides that at least one of the angle measuring is arranged on a measuring arm.
  • Such a measure has the advantage that in this way in a simple manner, the angle measuring easily slightly different curvatures of the bent part can be nachkg.den so as to keep the transmitter of the angle measuring in abutment with the bending part.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the measuring arm is designed as a joint-parallelogram, the first end is preferably attached to the bending machine and the second end carries an angle measuring.
  • Such a measure has the advantage that in this way a particularly suitable guide element for the angle measuring device is formed in a simple manner.
  • Another advantage of this measure is in that thereby the function of the bending machine, in particular a three- or four-roller bending machine, not limited by the device according to the invention or the inventive device is not limited in a measuring process by the structure of the bending machine in its measuring range.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that at least one angle measuring device is rotatably arranged on the bending machine.
  • Such a configuration is used in particular for use as an inlet-side, arranged in front of the bending tool of the bending machine Winkelmeß liked, since in this area the bent part still has its straight, non-curved course.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Biegemaschine mit einer Vorrichtung zur Erfassung eines Biegewinkels eines in einer Vorschubrichtung transportierbaren eines Biegeteils, wobei die Biegemaschine Biegerollen aufweist, durch welche das Biegeteil während des Biegevorgangs in der Vorschubrichtung transportierbar ist, während das Biegteil in der Biegemaschine der Einwirkung eines in einer zur Vorschubrichtung unterschiedlichen Biegerichtung wirkenden Biegewerkzeugs unterworfen wird, sowie ein Verfahren zur Regelung einer Biegemaschine.
  • Beim Biegen von werkzeugunabhängigen Biegeradien, z. B. beim Drei- oder Vier-Walzenbiegen, oder beim Freiformbiegen oder Segmentbiegen, tritt bis jetzt das Problem auf, daß der Biegewinkel des Biegeteils nicht während des Biegevorgangs gemessen werden kann.
  • Vielmehr erlauben es die bekannten Verfahren zur Erfassung eines Richtungswinkels in nachteiliger Art und Weise nur den Biegeradius nach einer gewissen Walzstrecke, die je nach Biegegeometrie und der Rollenanordnung der Biegemaschinebis zu 600 mm lang sein kann, zu bestimmen. Bei unbekanntem Materialverhalten des zu biegenden Werkstücks besteht somit die Gefahr, daß das Werkstück nach dieser zur Bestimmung des Biegeradius erforderlichen Walzstrecke mit einem falschen Biegeradius gebogen wurde und schon (vorzeitig) den gewünschten Biegewinkel erreicht hat, oder daß nur eine kleine Walzstrecke verbleibt, die nach der Erfassung des Biegeradiuses mit dem korrekten Radius gebogen werden kann. Ein zielgenaues Biegen von Werkstücken mit unbekanntem Materialverhalten ist somit mit den bekannten Verfahren in nachteiliger Art und Weise nicht auf Anhieb möglich. Dies ist besonders problematisch bei kleinen Biegeradien, deren Abwicklung kleiner als die zur Bestimmung des Biegeradiuses erforderliche Meßstrecke ist. Aus diesem Umstand resultiert bei den bekannten Verfahren in nachteiliger Art und Weise ein hoher Materialverbrauch, da zuerst das Materialverhalten des Werkstücks bestimmt werden muß, um dann das Werkstück korrekt biegen zu können.
  • Ein weiterer Nachteil bei den bekannten Verfahren besteht nun darin, daß keine oder nur eine bedingte Reaktion auf Störungen während des Biegevorgangs möglich ist.
  • Aus der DE 198 22 023 ist eine Faltmaschine bekannt, die eine selbstlernende Vorrichtung aufweist, durch welche der Faltwinkel eines zu faltenden Elements gemessen werden kann, um Antriebsdaten für eine Falteinrichtung zu gewinnen, die es dann erlaubt, eine Vielzahl von Faltelemente um den gleichen Faltwinkel zu falten. Hierzu weist die Vorrichtung zur Erfassung des Faltwinkels eines zu faltenden Elements eine Basisplatte auf, die auf einem Tragrahmen der Faltmaschine fest angebracht ist. Auf der Basisplatte ist ein Kodierertragelement abnehmbar angebracht. Das Kodierertragelement trägt einen Kodierer, der ein Drehausmaßübertragungselement zum Übertragen des Faltausmaßes des zu faltende Elements besitzt. Ein Greifabschnitt des Drehausmaßübertragungselements greift an dem zu faltenden Element an und eine mit dem Greifabschnitt verbundene Verbindungsbrücke überträgt die Auslenkung des Greifabschnitts auf eine Drehwelle des Kodierers. Eine derartige Vorrichtung erlaubt es nur, Antriebsdaten für die Falteinrichtung für nachfolgende Faltvorgänge der zu faltenden Elemente zu gewinnen, nicht aber eine Erfassung des Faltwinkels während des Faltvorgangs.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß der Biegewinkel eines Biegeteils während des Biegeprozesses, bei dem das Biegteil von der Biegemaschine vorgeschoben wird, leicht erfaßbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung mindestens eine Winkelmeßeinrichtung aufweist, die in Vorschubrichtung des Biegeteils nach dem Biegewerkzeug der Biegemaschine angeordnet ist, daß die mindestens eine Winkelmeßeinrichtung einen Meßwertgeber aufweist, der ein Meßelement besitzt, das in eine Meßanlage an das Biegeteil bringbar ist, daß zumindest die eine Winkelmeßeinrichtung um eine zur Biegeebene des Biegeteils im wesentlichen orthogonalen Achse verschwenkbar ist, daß von der oder den jeweils in Meßanlage an das Biegeteil befindlichen Winkelmeßeinrichtungen erzeugten Meßsignale zu einer Steuer- und Auswerteeinrichtung der Biegemaschine leitbar sind, daß die Steuer- und Auswerteeinrichtung die Differenz der von der Winkelmeßeinrichtung erfaßten Biegewinkel zu Beginn und am Ende der vom Biegeteil durchlaufenen Biegestrecke bestimmt und aus dem Verhältnis der Biegestrecke und der Differenz der Biegewinkel eine Ist-Abwicklung des Biegeteils ermittelt und mit einer Soll-Abwicklung vergleicht und daraus eine die Differenz zwischen Soll-Abwicklung und Ist-Abwicklung kompensierende Änderung des Einstellung des Biegewerkzeugs durchführt.
  • Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise eine Biegemaschine mit einer Vorrichtung zur Erfassung des Biegewinkels des Biegeteils geschaffen, welche sich dadurch auszeichnet, daß der Biegewinkel während des Biegevorgangs kontinuierlich, quasi-kontinuierlich oder zu bestimmten Zeitabständen in einfacher Art und Weise erfaßbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt somit in vorteilhafter Art und Weise eine Inprozeß-Messung des Biegewinkels, welche gewährleistet, daß Abweichungen des Biegewinkels des Biegeteils von einem vorgegebenen Soll-Wert unmittelbar erfaßt und der Biegevorgang entsprechend korrigiert werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in vorteilhafter Art und Weise als Meßgerät zur einfachen und direkten Erfassung des relativen und absoluten Winkels zweier Geraden des Werkstücks zueinander, die auf der gleichen Ebene liegen, verwendet werden, wobei die Messung des Richtungswinkels einer Geraden innerhalb des Meßbereichs der Winkeimeßvorrichtung an der zu messenden Geraden einfach und schnell vorgenommen werden kann. Ein Vorteil ist hier außerdem, daß der Winkel zwischen den beiden Geraden auch dann noch gemessen werden kann, wenn sich die Lage und die Richtung der beiden Geraden oder der Winkel zwischen diesen beiden Geraden verändert. Dies ermöglicht insbesondere die kontrollierte Inprozeß-Messung beim Biegen, Messung von vorgebogenen Biegeteilen, die einen oder mehrere Bögen aufweisen, die Winkelmessung von Geraden, die durch ein U-förmiges Gebilde verbunden sind, sowie das kontrollierte Nachbiegen und/oder Aufbiegen der vorgenannten Gebilde.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Biegemaschine besteht darin, daß beim Eichen der mindestens einen Winkelmeßeinrichtung die zu messenden Geraden an beliebigen Orten innerhalb des Meßbereichs liegen können.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Biegemaschine ist, daß sie einfach in ihrer Handhabung ist, da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine komplizierten Null-Abgleiche durchgeführt werden müssen. Vielmehr ist es zur Erfassung des Biegewinkels des Biegeteils in vorteilhafter Art und Weise lediglich erforderlich, daß vor dem Biegevorgang die beiden Meßwertgeber der beiden Biegeeinrichtungen in Anlage an das gerade, also nicht gebogene Biegeteil gebracht werden und die dann vorliegende Position der beiden Meßwertgeber als die Null-Position festgelegt wird.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß sie sich zur Inprozeß-Messung von Biegewinkeln für nahezu beliebige Biegeradien eignet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich daher also durch ihre hohe Flexibilität aus.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß mindestens eine der Winkelmeßeinrichtungen an einem Meßarm angeordnet ist. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil, daß hierdurch in einfacher Art und Weise die Winkelmeßeinrichtungen leicht unterschiedlichen Krümmungen des Biegeteils nachgeführtwerden können, um damit die Meßwertgeber der Winkelmeßeinrichtungen in Anlage am Biegeteil zu halten.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Meßarm als ein Gelenk-Parallelogramm ausgeführt ist, dessen erstes Ende vorzugsweise an der Biegemaschine befestigt ist und dessen zweites Ende eine Winkelmeßeinrichtung trägt. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil, daß hierdurch in einfacher Art und Weise ein besonders geeignetes Führungselement für die Winkelmeßeinrichtung ausgebildet wird. Ein weiterer Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß hierdurch die Funktion der Biegemaschine, insbesondere einer Drei- oder Vier-Walzen-Biegemaschine, nicht durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eingeschränkt bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einem Meßprozeß nicht durch den Aufbau der Biegemaschine in ihrem Meßbereich eingeschränkt ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß mindestens eine Winkelmeßeinrichtung drehbar an der Biegemaschine angeordnet ist. Eine derartige Ausgestaltung dient insbesondere zur Verwendung als einlaufseitige, vor dem Biegewerkzeug der Biegemaschine angeordnete Winkelmeßeinrichtung, da in diesem Bereich das Biegeteil noch seinen geraden, nicht-gebogenen Verlauf besitzt.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Meßwertgeber der Winkelmeßeinrichtung als ein Drehgeber ausgebildet ist, an dessen Achse das Meßelement angeordnet ist. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil, daß hierdurch in einfacher Art und Weise eine hinreichend genaue Meßanlage des Meßwertgebers an das Biegeteil erreichbar ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das an der Drehachse des Drehgebers angeordnete Meßelement eine Greifereinheit aufweist, durch die das Meßelement am Biegeteil festlegbar ist. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil, daß hierdurch in einfacher Art und Weise eine gute Meßanlage des Meßelements am Biegeteil erzielbar ist.
  • Das erfindungsgemäß Verfahren zur Steuerung einer ein Biegewerkzeug aufweisenden Biegemaschine, in der das Biegeteil der Einwirkung eines in einer zu einer Vorschubrichtung des Biegeteils unterschiedlichen Biegerichtung wirkenden Biegewerkzeugs unterworfen wird, sieht erfindungsgemäß vor, daß durch eine Steuer- und Auswerteeinrichtung der Biegemaschine eine zur Erzielung eines vorgegebenen Biegewinkels und eines vorgegebenen Biegeradiuses des Biegeteils erforderliche Soll-Abwicklung des Biegeteils in dessen Vorschubrichtung bestimmt und das Biegewerkzeug der Biegemaschine in seiner Biegerichtung entsprechend dieser Soll-Abwicklung eingestellt wird, daß das Biegeteil in der Vorschubrichtung um eine Biegestrecke vorgeschoben und vom Biegewerkzeug der Biegemaschine gebogen wird, daß die Biegestrecke des Biegeteils erfaßt und die Differenz der Biegewinkel zu Beginn und am Ende dieser Biegestrecke von einer Vorrichtung zur Erfassung eines Biegewinkels bestimmt wird, daß aus dem Verhältnis der Biegestrecke und der Differenz der Biegewinkel eine Ist-Abwicklung bestimmt wird, daß die Steuer- und Auswerteeinrichtung die Soll-Abwicklung mit der Ist-Abwicklung vergleicht und aus diesem Vergleich eine die Differenz zwischen Soll-Abwicklung und Ist-Abwicklung kompensierende Änderung der Einstellung des Biegewerkzeugs durchführt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung eines Richtungswinkels, insbesondere eines Biegewinkels.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind den Ausführungsbeispielen zu entnehmen, die im folgenden anhand der Figuren beschrieben werden. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Biegemaschine mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Erfassung des Biegewinkels eines Biegeteils,
    Figur 2
    eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel der Figur 1,
    Figur 3
    eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Winkelmeßeinrichtung,
    Figur 4
    eine Draufsicht auf die Winkelmeßeinrichtung der Figur 3,
    Figur 5
    eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel,
    Figur 6
    eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Meßelements,
    Figur 7
    eine Draufsicht auf die zweite Ausführungsform des Meßelements,
    Figur 8
    eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels, und
    Figur 9
    eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels.
  • In Figur 1 ist nun eine Biegemaschine 1 dargestellt, welche ein Biegewerkzeug 2, das im hier gezeigten Fall aus drei Biegerollen 2a-2c besteht, aufweist. Das Biegewerkzeug 2 dient dazu, ein Biegeteil B in einer Biegerichtung zu biegen. Die Biegerollen 2a-2c bewirken desweiteren einen Vorschub des Biegeteils B in einer Vorschubrichtung, die - wie aus Figur 1 ersichtlich ist - unterschiedlich zur Biegerichtung des Biegewerkzeugs 2 ist. Eine derartige zum Biegen des Biegeteils B (siehe Figur 2) dienende Biegemaschine 1 ist an und für sich bekannt und muß daher nicht mehr näher beschrieben werden.
  • An der Biegemaschine 1 sind nun zwei Winkelmeßeinrichtungen 10a und 10b angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Figur 1 nur die auslaufseitig angeordnete, zweite Winkelmeßeinrichtung 10b dargestellt. Die - bei einer angenommenen Vorschubrichtung des Biegeteils B von links nach rechts - einlaufseitige, erste Winkelmeßeinrichtung 10a ist entsprechend der zweiten Winkelmeßeinrichtung 10b aufgebaut.
  • Jede der beiden Winkelmeßeinrichtungen 10a, 10b des ersten Ausführungsbeispiels weist somit einen Meßwertgeber 11 auf, der auf einem Meßarm 12 angeordnet ist, der mit seinem ersten Ende 12' an der Biegemaschine 1, angelenkt ist und an seinem zweiten Ende 12" den Meßwertgeber 11 trägt. Im hier gezeigten Fall ist der Meßarm 12 als ein Gelenk-Parallelogramm 13 ausgebildet. Dies besitzt den Vorteil der besonders einfachen mechanischen Ausführung des Meßarms 12.
  • Jeder Meßwertgeber 11 weist - im hier gezeigten Fall - einen Drehgeber 14 auf, der eine Achse A besitzt, die im wesentlichen orthogonal zur Biegeebene des Biegeteils B verläuft. An der Achse A ist ein Meßelement 15 angeordnet. Das Meßelement 15 besitzt im hier gezeigten Fall eine Greifereinheit 16 mit einem U-förmigen Grundkörper 16', in dessen durch die beiden Schenkel 16a, 16b begrenzten Innenraum das Biegeteil B aufnehmbar und mittels eines Zustellelements 17 an der Innenseite des Schenkels 16a des Grundkörpers 16 arretierbar ist, so daß gewährleistet ist, daß eine feste Verbindung zwischen dem Meßelement 15 und dem Biegeteil B gegeben ist.
  • Die Funktionsweise der Vorrichtung zur Erfassung des Biegewinkels des Biegeteils B wird nun anhand der Figur 2 erläutert. Diese zeigt wiederum die Biegemaschine 1 zusammen mit der Vorrichtung 10 zur Erfassung des Biegewinkels des Biegeteils B, wobei aber in Figur 2 - wie bereits oben erläutert - beide Winkelmeßeinrichtungen 10a und 10b dargestellt sind.
  • Das Biegeteil B wird nun in die Biegemaschine eingelegt und die erste Winkelmeßeinrichtung 10a wird derart in Anlage an das Biegeteil B gebracht, so daß das Meßelement 15 am Biegeteil B anliegt. Dies wird dadurch erreicht, daß das Biegeteil B in den U-förmigen Grundkörper 16' der Greifereinheit 16 des Meßelements 15 eingeführt und das Meßelement 15 in Meßanlage am Biegeteil B fixiert wird, indem das Zustellelement 17 zugestellt wird. Die hierdurch bewirkte Stellung des Drehgebers 14 wird nun als die Null-Stellung der ersten Winkelmeßeinrichtung 10a festgelegt.
  • In entsprechender Art und Weise wird dann die zweite Winkelmeßeinrichtung 10b in Meßanlage an das Biegeteil B gebracht. Das Meßelement 15 des Drehgebers 14 der zweiten Winkelmeßeinrichtung 10b ist dann in Meßanlage am Biegeteil B. Die dadurch bewirkte Stellung des Drehgebers 14 der zweiten Winkelmeßeinrichtung 10b wird dann als dessen Null-Stellung festgelegt. Die von den beiden Drehgebern 14 erzeugten Ausgangssignale werden über nicht gezeigte Signalleitungen zu einer Steuer- und Auswerteeinrichtung (ebenfalls nicht gezeigt) der Biegemaschine 1 geleitet, welche die Signale der beiden Winkelmeßeinrichtungen 10a, 10b auswertet und die Zustellung der Biegerolle 2c regelt.
  • Wird nun das Biegeteil B durch die Einwirkung des in Biegerichtung wirkenden Biegewerkzeugs 2 - wie aus Figur 2 ersichtlich - gekrümmt, so bewirkt dies, daß das Meßelement 15 des Drehgebers 14 der ersten und der zweiten Winkelmeßeinrichtung 10a, 10b jeweils aus seiner vorher definierten Null-Stellung ausgelenkt wird, wobei diese Auslenkung der beiden Meßelemente 15 der beiden Winkelmeßeinrichtungen 10a, 10b - wie aus Figur 2 ersichtlich - zu der durch den Biegevorgang bewirkten Auslenkung des Biegeteils um die Winkel α1 und α2 aus ihrer Ausgangslage korreliert ist. Diese Auslenkung der Meßelemente 15 wird jeweils über die Achse A des Drehgebers 14 auf diese übertragen und die Drehgeber 14 erzeugen jeweils ein entsprechendes Meßsignal, das zur Auswerte- und Steuereinrichtung der Biegemaschine 1 geleitet wird. Diese vergleicht nun den durch die Meßsignale der Drehgeber 14 repräsentierten Ist-Wert des Biegewinkels mit dem zu erreichenden Soll-Wert und erzeugt ein Steuersignal, welches die Zustellung der Biegerolle 2a entsprechend nachführt. Aus der gemessenen Rückfederung des Biegeteils B wird dann der richtige Überbiegewinkel ermittelt, um den das Biegeteil B noch während des Biegeprozesses automatisch überbogen wird, um den gewünschten Soll-Biegewert zu erzielen.
  • In Figur 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Erfassung des Biegewinkels des Biegeteils B dargestellt, welches sich von der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtung 1 im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß einlaufseitig der Meßarm 12 für den Meßwertgeber 11 nun nicht mehr als Gelenk-Parallelogramm 13 ausgeführt ist, sondern daß die Winkelmeßeinrichtung 10a direkt an der Biegemaschine 1 drehbar angeordnet ist. Hierbei wird bevorzugt, daß die erste Winkelmeßeinrichtung 10a nicht nur an der Biegemaschine 1 drehbar angeordnet ist, sondern in einer als Meßarm fungierenden Schiene 20 linear verschiebbar ist.
  • Die Drehbarkeit der ersten Winkelmeßeinrichtung 10a ist aber für eine Vielzahl von Anwendungsfällen ausreichend, da ja - wie bereits erwähnt - das gerade Biegeteil B in diesem Bereich keiner Beaufschlagung durch das Biegewerkzeug 2 unterworfen ist, so daß nur die Ausweichbewegung des Biegeteils B, welches durch die Beaufschlagung durch das Biegewerkzeug 2 bewirkt wird, ausgeglichen werden muß.
  • Ein weiterer Unterschied zwischen den beiden Ausführungsbeispielen ist die unterschiedliche Ausgestaltung des Meßelements 15, wobei es natürlich auch möglich ist, daß beim ersten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß den Figuren 1 bis 5 das Meßelement 15 gemäß der in den Figuren 6 und 7 dargestellten zweiten Ausführungsform verwendet wird. Im hier gezeigten Fall ist das um die Achse A des Drehgebers 14 drehbare Meßelement 15 als eine Meßplatte 18 ausgebildet, an der Meßstifte 19 angeordnet sind, die dann in Meßanlage an das Biegeteil B gebracht werden.
  • In der Figur 8 ist nun eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung dargestellt, wobei gleiche oder einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen werden und nicht mehr näher beschrieben werden. Der wesentliche Unterschied zwischen der Meßvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 5 und dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 ist nun, daß als Meßarm 12 für die zweite Winkelmeßeinrichtung 10a nicht ein Gelenk-Parallelogramm 13, sondern zwei Linearführungen 23a, 23b verwendet werden, wobei die zweite Linearführung 23b drehbar in einem entlang der ersten Linearführung 23a verschiebbaren Schlitten 24 gelagert ist. Die erste Winkelmeßeinrichtung 10a ist wiederum - wie beim zweiten Ausführungsbeispiel - in einer Schiene 20 verschiebbar und auf einer orthogonal zur Biegeebene des Biegeteils B verlaufenden Ebene drehbar angeordnet.
  • In Figur 9 ist nun schematisch ein viertes Ausführungsbeispiel dargestellt, welches seinem prinzipiellen Aufbau nach dem dritten Ausführungsbeispiel der Figur 8 gleicht. Der wesentliche Unterschied zwischen dem dritten und vierten Ausführungsbeispiel ist nun, daß die erste Winkelmeßeinrichtung 10a nun nicht mehr in der Schiene 20 der Biegemaschine 1 angeordnet ist, sondern ebenfalls auf einer Linearführung 23b', die auf einem entlang der Linearführung 23 verschiebbar gelagerten Schlitten 24' drehbar angeordnet ist.
  • Bei der obigen Beschreibung wird davon ausgegangen, daß stets zwei Winkelmeßeinrichtungen 10a, 10b erforderlich sind. Bei einer Reihe von Anwendungsfällen, z. B. bei einem Vier-Wälzen-Biegen, erfährt aber das Biegeteil B einlaufseitig beim Biegevorgang keine Lageveränderung, es bleibt also stets in einer definierten Lage. Die erste Winkelmeßeinrichtung 10a ist daher in diesem Fall nicht erforderlich.
  • Um nun das Biegeteil B zielgenau zu biegen, ist vorgesehen, daß vor dem Biegevorgang in die Steuer- und Auswerteeinrichtung der Biegemaschine 1 der gewünschte Biegeradius des Biegeteils B sowie der zu erzielende Biegewinkel eingegeben wird. Aus dem Biegeradius und gegebenenfalls aus dem Durchmesser des Biegeteils B wird dann eine Soll-Abwicklung Qsoll gebildet, welche die Abwicklung des Biegeteils B pro Biegegrad für den Biegeradius errechnet. Diese Soll-Abwicklung Qsoll = Wegstrecke/Biegewinkel stellt dann die Regelgröße für den von der Biegemaschine 1 zu erzeugenden Biegeradius des Biegeteils B dar. Die Biegerolle 2a des Biegewerkzeugs 2 wird dann entsprechend zugestellt und das Biegeteil B angebogen. Die Winkelmeßeinrichtungen 10a und 10b bestimmen kontinuierlich, quasi-kontinuierlich oder zu diskreten Zeitpunkten den Biegewinkel des Biegeteils B. Die Biegestrecke, also der Vorschub des Biegeteils B, wird entsprechend gemessen. Aus dem Verhältnis der Biegestrecke des Biegeteils B und der Änderung des Biegewinkels wird eine Ist-Abwicklung Qist bestimmt. Dann erfolgt ein Soll-lst-Vergleich von Qist und Qsoll, und aus diesem Vergleich wird dann die erforderliche Einstellung (Zustellung) des Biegewerkzeugs 2 errechnet, welche erforderlich ist, damit Qist an Qsoll angeglichen werden kann. Ist Qist größer als Qsoll, so wird die Zustellung der Biegerolle 2a des Biegewerkzeugs 2 vergrößert, damit der Biegeradius und somit Qist kleiner wird, und zwar solange, bis Qist und Qsoll sich auf eine vorgegebene Toleranz annähern. Wenn Qist kleiner als Osoll ist, so wird die Zustellung des Biegewerkzeugs 2 reduziert, damit Qist und der Biegeradius größer wird, und zwar solange, bis sich wieder Qist und Qsoll auf eine vorgegebene Toleranz annähern.
  • Dieses Verfahren besitzt den Vorteil, daß es in vorteilhafter Art und Weise möglich ist, nach kürzesten Biegestrecken, also nach einem nur geringen Vorschub des Biegeteils B in seiner Vorschubrichtung, den Biegeradius des Biegeteils B zu bestimmen, zu kontrollieren und zu regeln. Dieses Verfahren erlaubt es daher, schnell auf Störungen und Veränderungen während und vor dem Biegeprozeß zu reagieren und die dadurch hervorgerufenen Auswirkungen zu kompensieren. Die Störungen und Veränderungen können beispielsweise durch Änderungen der biegerelevanten Materialeigenschaften des Biegeteils B, durch Veränderung der Maße des Biegeteils B (z. B. Streuung des Durchmessers und Streuung der Außenmaße), durch Veränderung der Biegewerkzeuge 2, die durch Zunderaufbau an den Biegerollen, Abnutzung, oder thermische Einflüsse, etc., entstehen, durch Veränderung der Maschineneinstellwerte der Biegemaschine 1, z. B. der Maschinenposition und der Biegeprozeßgeschwindigkeit, oder durch falsche Bedienereingaben.
  • In vorteilhafter Art und Weise kann beim beschriebenen Verfahren optional vorgesehen sein, daß das Biegeteil B zur Kompensation der Rückfederung überbogen wird. Hierbei wird derart vorgegangen, daß eine bestimmte Gradzahl vor Erreichen des gewünschten Biegewinkels oder bei Erreichen des Soll-Winkels der Biegeprozeß unterbrochen wird und der ist-Biegewinkel, die Ist-Position der Biegerollen 2a-2c des Biegewerkzeugs 2 und der Vorschub des Biegeteils B gemessen wird. Dann wird eine sogenannte Zwischen-Ausbiegung durchgeführt, wobei diese Zwischen-Ausbiegung möglichst exakt der programmierten endgültigen Ausbiegung nach Erreichen des Soll-Biegewinkels unter Berücksichtigung des Ausbiegeeffekts entsprechen soll.
  • Nach diesem Zwischen-Ausbiegen wird wiederum der Biegewinkel gemessen und aus der Differenz der beiden gemessenen Biegewinkel wird der Ausbiegeeffekt errechnet. Die Biegemaschine 1 kehrt dann die Biegerichtung um, d. h., daß das Biegeteil B in einer der vorherigen Vorschubrichtung entgegengesetzten Transportrichtung bewegt wird. Hierbei wird das Biegeteil B durch die Biegemaschine 1 wieder angebogen, so daß die Biegemaschine 1 wieder auf der Ausgangsposition vor dem Zwischenausbiegen zurückgesetzt wird. Dann erfolgt ein Biegevorgang in der ursprünglichen Vorschubrichtung, wobei die Biegewerkzeuge 2 entsprechend einem Biegewinkel, der dem Soll-Biegewinkel plus dem wie vorstehend bestimmten Ausbiegeeffekt entspricht, eingestellt wird.
  • Durch diese Vorgangsweise wird in vorteilhafter Art und Weise erreicht, daß nach diesem Biegevorgang der Biegewinkel des Biegeteils B mit dem gewünschten Biegewinkel innerhalb von vorgegebenen Toleranzen übereinstimmt.
  • Das beschriebene Verfahren eignet sich insbesondere für das Biegen von Biegeteilen B mit unbekanntem Materialverhalten, da bei diesen die Rückfederung nur derart empirisch kompensiert werden kann.

Claims (15)

  1. Biegemaschine mit einer Vorrichtung zur Erfassung eines Biegewinkels eines in einer Vorschubrichtung transportierbaren eines Biegeteils (B), wobei die Biegemaschine Biegerollen (2a-2c) aufweist, durch welche das Biegeteil (B) während des Biegevorgangs in der Vorschubrichtung transportierbar ist, während das Biegteil (B) in der Biegemaschine (1) der Einwirkung eines in einer zur Vorschubrichtung unterschiedlichen Biegerichtung wirkenden Biegewerkzeugs (2) unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) mindestens eine Winkelmeßeinrichtung (10b) aufweist, die in Vorschubrichtung des Biegeteils (B) nach dem Biegewerkzeug (2) der Biegemaschine (1) angeordnet ist, daß die mindestens eine Winkelmeßeinrichtung (10b) einen Meßwertgeber (11) aufweist, der ein Meßelement (15) besitzt, das in eine Meßanlage an das Biegeteil (B) bringbar ist, daß zumindest die eine Winkelmeßeinrichtung (10b) um eine zur Biegeebene des Biegeteils (B) im wesentlichen orthogonalen Achse verschwenkbar ist, daß von der oder den jeweils in Meßanlage an das Biegeteil (B) befindlichen Winkelmeßeinrichtungen (10a, 10b) erzeugten Meßsignale zu einer Steuer- und Auswerteeinrichtung der Biegemaschine (1) leitbar sind, daß die Steuer- und Auswerteeinrichtung die Differenz der von der Winkelmeßeinrichtung (10b) erfaßten Biegewinkel zu Beginn und am Ende der vom Biegeteil (B) durchlaufenen Biegestrecke bestimmt und aus dem Verhältnis der Biegestrecke und der Differenz der Biegewinkel eine Ist-Abwicklung des Biegeteils (B) ermittelt und mit einer Soll-Abwicklung vergleicht und daraus eine die Differenz zwischen Soll-Abwicklung und Ist-Abwicklung kompensierende Änderung des Einstellung des Biegewerkzeugs durchführt.
  2. Biegemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) eine weitere Winkelmeßeinrichtung (10a) aufweist, die in Vorschubrichtung des Biegeteils (B) vor dem Biegewerkzeug (2) der Biegemaschine (1) 20 angeordnet ist.
  3. Biegemaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Winkelmeßeinrichtung (10a, 10b) einen Meßwertgeber (11) aufweist.
  4. Biegemaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Winkelmeßeinrichtung (10a, 10b) einen Drehgeber (14) besitzt, an dessen Achse (A) ein in Meßanlage an das Biegeteil (B) bringbares Meßelement (15) angeordnet ist.
  5. Biegemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (15) der Winkelmeßeinrichtung (10a, 10b) eine Greifereinheit (16) aufweist, in der das Biegeteil 1 (B) arretierbar ist.
  6. Biegemaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifereinheit (16) des Meßelements (15) der Winkelmeßeinrichtung (10a, 10b) einen U-förmigen Grundkörper (16') aufweist, in dessen Innenraum das Biegeteil (B) durch ein Zustellelement (17) lagefixierbar ist.
  7. Biegemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (15) eine Platte (18) aufweist, an der mindestens ein Meßstift (19) angeordnet ist.
  8. Biegemaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Winkelmeßeinrichtung (10a, 10b) einen vorzugsweise als ein Gelenk-Parallelogramm ausgebildeten Meßarm (12) aufweist, dessen erstes Ende (12') vorzugsweise mit der Biegemaschine (1) beweglich verbunden ist und der an seinem zweiten Ende (12') den Meßwertgeber (11) trägt.
  9. Biegemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Winkelmeßeinrichtung (10a, 10b) einen Meßarm (12) aufweist, der zwei Linearführungen (23a, 23b; 23a, 23b') besitzt, wobei eine Linearführung (23b, 23b') an ihrem Ende den Meßwertgeber (11) trägt, und wobei diese eine Linearführung (23b, 23b') auf einem Schlitten (24, 24') drehbar gelagert ist, wobei der Schlitten (24, 24') verschiebbar auf der anderen Linearführung (23a) gelagert ist.
  10. Biegemaschine nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßarm (12) als eine Schiene (20) in der Arbeitsfläche der Biegemaschine ausgebildet ist.
  11. Verfahren zur Steuerung einer ein Biegewerkzeug (2) aufweisenden Biegemaschine (1), in der das Biegeteil (B) der Einwirkung eines in einer zu einer Vorschubrichtung des Biegeteils (B) unterschiedlichen Biegerichtung wirkenden Biegewerkzeugs (5) unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Steuer- und Auswerteeinrichtung der Biegemaschine (1) eine zur Erzielung eines vorgegebenen Biegewinkels und eines vorgegebenen Biegeradiuses des Biegeteils (B) erforderliche Soll-Abwicklung des Biegeteils (B) in dessen Vorschubrichtung bestimmt und das Biegewerkzeug (2) der Biegemaschine (1) in seiner Biegerichtung entsprechend dieser Soll-Abwicklung eingestellt wird, daß das Biegeteil (B) in der Vorschubrichtung um eine Biegestrecke vorgeschoben und vom Biegewerkzeug (2) der Biegemaschine (1) gebogen wird, daß die Biegestrecke des Biegeteils (B) erfaßt und die Differenz der Biegewinkel zu Beginn und am Ende dieser Biegestrecke von einer Vorrichtung (1) zur Erfassung eines Biegewinkels bestimmt wird, die mindestens eine Winkelmeßeinrichtung (10b) aufweist, die in Vorschubrichtung des Biegeteils (B) nach dem Biegewerkzeug (2) der Biegemaschine (1) angeordnet ist und mindestens eine Winkelmeßeinrichtung (10b) einen Meßwertgeber (11) aufweist, der ein Meßelement (15) besitzt, das in eine Meßanlage an das Biegeteil (B) bringbar ist, daß aus dem Verhältnis der Biegestrecke und der Differenz der Biegewinkel eine Ist-Abwicklung bestimmt wird, daß die Steuer- und Auswerteeinrichtung die Soll-Abwicklung mit der Ist-Abwicklung vergleicht und aus diesem Vergleich eine die Differenz zwischen Soll-Abwicklung und Ist-Abwicklung kompensierende Änderung der Einstellung des Biegewerkzeugs (2) durchführt.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zustellung des Biegewerkzeugs (2) vergrößert wird, wenn der Wert der Ist-Abweichung größer als der Wert der Soll-Abweichung ist, oder daß die Zustellung des Biegewerkzeugs (2) verkleinert wird, wenn der Wert der Ist-Abweichung kleiner als der Wert der Soll-Abweichung ist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegevorgang eine bestimmte Gradzahl vor Erreichen des gewünschten Biegewinkels des Biegeteils (B) oder bei Erreichen des Soll-Winkels unterbrochen wird, daß der Ist-Biegewinkel und die Ist-Einstellung des Biegewerkzeugs (2) sowie die Vorschubposition des Biegeteils (B) gemessen wird, daß dann eine Zwischen-Ausbiegung durchgeführt wird, daß nach dieser Zwischen-Ausbiegung wiederum der Biegewinkel des Biegeteils (B) gemessen und aus der Differenz dieser beiden Biegewinkel ein Ausbiegeeffekt errechnet wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Bestimmung des Ausbiegeeffekts die Biegemaschine (1) ihre Vorschubrichtung umkehrt und das Biegeteil (B) und die Biegemaschine (1) in ihre Ausgangsposition vor dem Zwischen-Ausbiegen zurückgebracht werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegevorgang durch die Biegemaschine (1) mit einem um den Ausbiegeeffekt korrigierten Biegewinkel durchgeführt wird.
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