EP2771135B1 - Vorrichtung zum biegen von blechen - Google Patents

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EP2771135B1
EP2771135B1 EP12805557.1A EP12805557A EP2771135B1 EP 2771135 B1 EP2771135 B1 EP 2771135B1 EP 12805557 A EP12805557 A EP 12805557A EP 2771135 B1 EP2771135 B1 EP 2771135B1
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EP
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die
bending
measuring
punch
measuring device
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EP12805557.1A
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Martin Hamberger
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Trumpf Maschinen Austria GmbH and Co KG
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Trumpf Maschinen Austria GmbH and Co KG
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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
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/02—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on press brakes without making use of clamping means
    • B21D5/0209—Tools therefor
    • 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
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/006—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves combined with measuring of bends

Definitions

  • the invention relates to a device for bending sheets with a die, with a stamping a sheet under a bending operation in the die punch and with an optical measuring device for detecting the respective bending angle of the sheet by triangulation, (See, eg JP-A-2001 018011 ).
  • a straight line of light is projected onto the outer side of the sheet to be bent with the aid of a laser beam, and this light section is continuously measured by triangulation using a line scan camera, so that the respective bending angle of the reference beam is measured over the measured distance of the light section curved sheet leg can be determined.
  • the measuring device for the bending angle can be aligned with respect to the measured in the direction of the bending line length of the sheet to be bent, the measuring device is housed on a carriage movable along the die.
  • the disadvantage of this known measuring device is, above all, that the bending angle can only be measured at over the die protruding sheet metal legs, which can lead to shading of the measured sheet leg by already bent sheet metal sections especially in multiple bends.
  • the invention is therefore based on the object, a device of the type described for bending of sheets in such a way that advantageous conditions for accurate and simple detection of the respective bending angle of a sheet metal workpiece can be guaranteed.
  • the invention solves the stated problem in the generic device in that the die and / or the stamp have at least one perpendicular to the bending line, open towards the plate measuring slot with a receptacle for the measuring device having a at least over the region of the measuring slot extending row of aligned in the slot plane transmitters for in the bending direction parallel laser beams and at least one line scan camera for Triangulationser charged the laser beams reflected on the sheet comprises.
  • the bending angles can also be detected in the region of the die and / or the punch, because parallel laser beams extending in the bending direction through these measuring slits can be directed onto the sheet to be bent in order to be able to detect the respective bending angle of the sheet-metal limb marked in this way on the basis of the light points of the laser beams reflected on the sheet surface in a section line of the sheet metal surface with a measuring plane perpendicular to the bending line.
  • the bending angle of small sheet leg sections within the die can be determined continuously, not only from the side of the die, but also from the stamp side, which allows a largely independent, non-contact bending angle detection of already made bends.
  • the die and / or the stamp on their extending in the direction of the bending line length measuring slots with recordings for selectively inserting the summarized in a housing measuring device can thus be selected if necessary for the use of a measuring device of the type described, wherein only the housing of the measuring device, which can record all functionally essential components including the power supply, the evaluation and hermetic data transfer , in which the respective, the individual measuring slots associated recording needs to be used to make measurements of the bending angle can.
  • the detection of the points of light of the reflected laser beams for triangulation may be advantageous by two arranged on both sides of the row of transmitters for the laser beams Line cameras are performed, which brings good detection conditions for the light points in particular in the area of the die. But it is also possible that the measuring device has only one line camera in the middle of the row of transmitters for the laser beams. Such a camera arrangement is especially advantageous for detecting the bending angle on the inside of the bend from the stamp.
  • the measuring slots in the punch between the die can not leave corresponding markings in the workpieces to be formed
  • the measuring slots in the punch and in the die in the contact area of the sheet on the punch or on the die may be closed, so that in these areas a on Matrizen- or punch length continuous contact surface for the sheets results in what the risk that the edges of the measuring slots in the workpiece during the bending process, is avoided.
  • the schematically indicated device for bending sheets has according to the Fig. 1 and 2 a fixed die 1 and arranged above the die 1, can be acted upon with a pressure force punch 2 to press a introduced between die 1 and 2 Stempel2 sheet metal by means of the punch 2 under a corresponding bending operation in the die 1.
  • the die 1 facing the longitudinal edge of the punch 2 forms the bending line for the sheet 3, the respective bending angle to be detected. This bending angle results between the sheet metal legs 4 on both sides of the bending line.
  • At least one measuring device 5 is provided, which is equipped with transmitters 6 for laser strokes 7 indicated by dashed lines, which extend in the bending direction parallel to each other and lie in a plane perpendicular to the bending line and on the
  • the measuring device 5 facing surface of the sheet metal leg 4 depict light points that are detected by means of line scan cameras 8, in particular on CCD basis for triangulation.
  • a straight line perpendicular to the bending line can be determined on the sheet metal legs 4, which represents an angle leg of the bending angle to be measured, so that the inclination of this straight line relative to a reference line given by the measuring device 5 the respective bending angle between the two metal legs 4 can be calculated.
  • the measuring devices 5 are housed in a substantially closed housing 11, so that the measuring device 5 can be used as a unit either in a provided in the die 1 and in the stamp 2 shots 12, which are associated with each measuring slot 9.
  • the measuring position of the measuring device 5 can be adapted to the respective requirements in a simple manner, depending on the case of need the bending angle on the inside and or outside of the bent sheet 3 can be determined, even within the die 1 or in the immediate connection area to the stamp. 2
  • the line scan cameras 8 on both sides of the row of transmitters 6 for the laser beams 7 allows in most cases an advantageous detection of the respective bending angle, such a camera arrangement is not mandatory.
  • the line scan camera 8 in the middle of the row of transmitters 6 for the laser beams 7, which may be particularly advantageous in the detection of the bending angle on the inside of the bend, ie on the stamp 2 facing surface of the sheet 3.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Biegen von Blechen mit einer Matrize, mit einem ein Blech unter einem Biegevorgang in die Matrize drückenden Stempel und mit einer optischen Messeinichtung zum Erfassen des jeweiligen Biegewinkels des Bleches durch Triangulation, (Siehe z.B. JP-A-2001 018011 ).
  • Bei Vorrichtungen zum Biegen von Blechen ist es vorteilhaft, den Biegewinkel während des Biegevorgangs laufend zu erfassen, sodass werkstoffabhängige Rückfederungen im Zuge des Biegevorgangs berücksichtigt und Werkstücke erhalten werden können, die eine Biegung entsprechend dem Sollwinkel ohne Nachbearbeitung aufweisen. Bei Biegevorrichtungen mit einer das zu bearbeitende Blech aufnehmenden Matrize und einem das Blech in die Matrize drückenden Stempel ist es zur Erfassung des jeweiligen Biegewinkels bekannt, optische Messeinrichtungen einzusetzen, die den Biegewinkel durch Triangulation im Lichtschnittverfahren erfassen. Zu diesem Zweck wird mit Hilfe eines Laserstrahls eine gerade Lichtlinie auf die hinsichtlich des Biegewinkels äußere Seite des zu biegenden Bleches projiziert und dieser Lichtschnitt mit Hilfe einer Zeilenkamera durch Triangulation laufend vermessen, sodass über den gemessenen Abstand des Lichtschnittes von einer vorgegebenen Bezugsgeraden der jeweilige Biegewinkel des gebogenen Blechschenkels bestimmt werden kann. Damit die Messeinrichtung für den Biegewinkel gegenüber der in Richtung der Biegelinie gemessenen Länge des zu biegenden Bleches ausgerichtet werden kann, ist die Messeinrichtung auf einem entlang der Matrize verfahrbaren Schlitten untergebracht. Nachteilig bei dieser bekannten Messeinrichtung ist vor allem, dass der Biegewinkel nur an über die Matrize vorstehenden Blechschenkeln gemessen werden kann, was insbesondere bei Mehrfachbiegungen zu einer Abschattung des zu messenden Blechschenkels durch bereits gebogene Blechabschnitte führen kann.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art zum Biegen von Blechen so auszugestalten, dass vorteilhafte Voraussetzungen für eine genaue und einfache Erfassung des jeweiligen Biegewinkels eines Blechwerkstücks gewährleistet werden können.
  • Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe bei der gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch, dass die Matrize und/oder der Stempel wenigstens einen zur Biegelinie senkrechten, zum Blech hin offenen Messschlitz mit einer Aufnahme für die Messeinrichtung aufweisen, die eine sich zumindest über den Bereich des Messschlitzes erstreckende Reihe von in der Schlitzebene ausgerichteten Sendern für in Biegerichtung parallel verlaufende Laserstrahlen und wenigstens eine Zeilenkamera zur Triangulationserfassung der am Blech reflektierten Laserstrahlen umfasst.
  • Durch das Vorsehen von zur Biegelinie senkrechten Messschlitzen in der Matrize und/oder im Stempel können die Biegewinkel auch im Bereich der Matrize und/oder des Stempels erfasst werden, weil durch diese Messschlitze in Biegerichtung verlaufende, parallele Laserstrahlen auf das zu biegende Blech gerichtet werden können, um anhand der in einer Schnittlinie der Blechoberfläche mit einer durch die Laserstrahlen bestimmten, zur Biegelinie senkrechten Messebene liegenden Lichtpunkte der an der Blechoberfläche reflektierten Laserstrahlen den jeweiligen Biegewinkel des in dieser Weise markierten Blechschenkels erfassen zu können. Dies bedeutet, dass auch die Biegewinkel kleiner Blechschenkelabschnitte innerhalb der Matrize laufend bestimmt werden können, und zwar nicht nur von der Seite der Matrize her, sondern auch von der Stempelseite her, was eine von bereits vorgenommenen Biegungen weitgehend unabhängige, berührungslose Biegewinkelerfassung erlaubt.
  • Damit eine Anpassung der Messposition an die Lage der Werkstücke und ihre Größe in vergleichsweise einfacher Art möglich wird, ohne auf eine gute Messgenauigkeit verzichten zu müssen, können die Matrize und/oder der Stempel über ihre sich in Richtung der Biegelinie erstreckende Länge verteilte Messschlitze mit Aufnahmen zum wahlweise Einsetzen der in einem Gehäuse zusammengefassten Messeinrichtung aufweisen. Die in der Matrize bzw. im .Stempel vorbereiteten Messschlitze können somit im Bedarfsfall für den Einsatz einer Messeinrichtung der geschilderten Art ausgewählt werden, wobei lediglich das Gehäuse der Messeinrichtung, das alle funktionswesentlichen Bauteile einschließlich der Energieversorgung, der Auswerteeinheiten und der Datenübertragung hermetisch abgeschlossen aufnehmen kann, in die die jeweilige, den einzelnen Messschlitzen zugeordnete Aufnahme eingesetzt zu werden braucht, um Messungen des Biegewinkels vornehmen zu können.
  • Die Erfassung der Lichtpunkte der reflektierten Laserstrahlen zur Triangulation kann vorteilhaft durch zwei zu beiden Seiten der Reihe von Sendern für die Laserstrahlen angeordnete Zeilenkameras durchgeführt werden, was insbesondere im Bereich der Matrize gute Erfassungsbedingungen für die Lichtpunkte mit sich bringt. Es ist aber auch möglich, dass die Messeinrichtung nur eine Zeilenkamera in der Mitte der Reihe von Sendern für die Laserstrahlen aufweist. Eine solche Kameraanordnung ist vor allem für die Erfassung des Biegewinkels auf der Innenseite der Biegung vom Stempel her vorteilhaft.
  • Damit die Messschlitze im Stempel zwischen der Matrize nicht entsprechende Markierungen in den zu bildenden Werkstücken hinterlassen können, können die Messschlitze im Stempel und in der Matrize im Anlagebereich des Bleches am Stempel bzw. an der Matrize geschlossen sein, sodass sich in diesen Bereichen eine über die Matrizen- bzw. Stempellänge durchgehende Anlagefläche für die Bleche ergibt womit die Gefahr, dass sich die Ränder der Messschlitze in das Werkstück während des Biegevorgangs einprägen, vermieden wird.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Biegen von Blechen in einem Quer- schnitt senkrecht zur Biegelinie im Bereich eines Messschlitzes der Matrize und des Stempels,
    Fig. 2
    einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 und
    Fig. 3
    eine Ausführungsvariante einer Messeinrichtung in einer der Fig. 1 entsprechenden, lediglich auf den Stempel bezogenen Darstellung.
  • Die schematisch angedeutete Vorrichtung zum Biegen von Blechen weist gemäß den Fig. 1 und 2 eine feststehende Matrize 1 und einen oberhalb der Matrize 1 angeordneten, mit einer Druckkraft beaufschlagbaren Stempel 2 auf, um ein zwischen Matrize 1 und Stempel2 eingeführtes Blech 3 mit Hilfe des Stempels 2 unter einem entsprechendem Biegevorgang in die Matrize 1 zu drücken. Die der Matrize 1 zugewandte Längskante des Stempels 2 bildet dabei die Biegelinie für das Blech 3, dessen jeweiliger Biegewinkel erfasst werden soll. Dieser Biegewinkel ergibt sich zwischen den Blechschenkeln 4 beidseits der Biegelinie.
  • Um den Biegewinkel zu erfassen, ist wenigstens eine Messeinrichtung 5 vorgesehen, die mit Sendern 6 für strichliert angedeutete Laserstrahlen 7 ausgerüstet ist, die in Biegerichtung parallel zueinander verlaufen und in einer zur Biegelinie senkrechten Ebene liegen und auf der der Messeinrichtung 5 zugekehrten Oberfläche der Blechschenkel 4 Lichtpunkte abbilden, die mit Hilfe von Zeilenkameras 8, insbesondere auf CCD-Basis zur Triangulation erfasst werden. Aus dem mittels der Triangulation bestimmten Abstand der Lichtpunkte der reflektierten Laserstrahlen 7 kann auf den Blechschenkeln 4 jeweils eine zur Biegelinie senkrechte Gerade bestimmt werden, die einen Winkelschenkel des zu messenden Biegewinkels darstellt, sodass aus der Neigung dieser Geraden gegenüber einer durch die Messeinrichtung 5 gegebenen Bezugslinie der jeweilige Biegewinkel zwischen den beiden Blechschenkeln 4 errechnet werden kann.
  • Damit die für die Erfassung des Biegewinkels erforderlichen Lichtpunkte auch auf die Blechoberfläche im Bereich der Matrize 1 und des Stempels 2 projiziert werden können, sind die Matrize 1 und der Stempel 2 mit über Ihre sich in Richtung der Biegelinie erstreckenden Länge verteilten Messschlitzen 9 versehen, die senkrecht zur Biegelinie verlaufen und gegen die Blechschenkel 4 mit Ausnahme eines schmalen Kantenbereichs 10 offen sind. Die Schließung dieser Kantenbereiche 10 der Messschlitze 9 im Anlagebereich des Bleches 3 ist deshalb erforderlich, weil sich sonst bei der Beaufschlagung des Bleches 3 mit den erforderlichen Biegekräften die Schlitzränder in die Blechoberfläche einprägen, was im Allgemeinen vermieden werden soll.
  • Wie sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt, sind die Messeinrichtungen 5 in einem im Wesentlichen geschlossenen Gehäuse 11 untergebracht, sodass die Messeinrichtung 5 als Baueinheit wahlweise in eine von in der Matrize 1 und im Stempel 2 vorgesehenen Aufnahmen 12 eingesetzt werden kann, die jedem Messschlitz 9 zugeordnet sind. Durch das wahlweise Einsetzen einer Messeinrichtung 5 in die vorbereiteten Aufnahmen 12 der Matrize 1 bzw. des Stempels 2 kann die Messposition der Messeinrichtung 5 an die jeweiligen Anforderungen in einfacher Weise angepasst werden, wobei je nach dem Bedarfsfall der Biegewinkel auf der Innen- und oder Außenseite des gebogenen Blechs 3 bestimmt werden kann, und zwar auch innerhalb der Matrize 1 bzw. im unmittelbaren Anschlussbereich an den Stempel 2.
  • Obwohl die Anordnung der Zeilenkameras 8 zu beiden Seiten der Reihe der Sender 6 für die Laserstrahlen 7 in den meisten Fällen eine vorteilhafte Erfassung des jeweiligen Biegewinkels erlaubt, ist eine solche Kameraanordnung nicht zwingend. Wie sich aus der Fig. 3 ergibt, ist es auch möglich, die Zeilenkamera 8 in der Mitte der Reihe der Sender 6 für die Laserstrahlen 7 anzuordnen, was insbesondere bei der Erfassung des Biegewinkels auf der Innenseite der Biegung, also auf der dem Stempel 2 zugekehrten Oberfläche des Blechs 3, von Vorteil sein kann.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zum Biegen von Blechen (3) mit einer Matrize (1), mit einem ein Blech (3) unter einem Biegevorgang in die Matrize (1) drückenden Stempel (2) und mit einer optischen Messeinrichtung (5) zum Erfassen des jeweiligen Biegewinkels des Bleches-(3) durch Triangulation, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (1) und/oder der Stempel (2) wenigstens einen zur Biegelinie senkrechten, zum Blech (3) hin offenen Messschlitz (9) mit einer Aufnahme (12) für die Messeinrichtung (5) aufweisen, die eine sich zumindest über den Bereich des Messschlitzes (9) erstreckende Reihe von in der Schlitzebene ausgerichteten Sendern (6) für in Biegerichtung parallel verlaufende Laserstrahlen (7) und wenigstens eine Zeilenkamera (8) zur Triangulationserfassung der am Blech (3) reflektierten Laserstrahlen umfasst.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (1) und/oder der Stempel (2) über ihre sich in Richtung der Biegelinie erstreckende Länge verteilte Messschlitze (9) mit Aufnahmen (12) zum wahlweisen Einsetzen der in einem Gehäuse (11) zusammengefassten Messeinrichtung (5) aufweisen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (5) zwei zu beiden Seiten der Reihe von Sendern (6) für die Laserstrahlen (7) angeordnete Zeilenkameras (8) aufweist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (5) eine Zeilenkamera (8) in der Mitte der Reihe von Sendern (6) für die Laserstrahlen (7) aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschlitze (9) im Stempel (2) und in der Matrize (1) im Anlagebereich des Bleches (3) am Stempel (2) bzw. an der Matrize (1) geschlossen sind.
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