DE29713318U1 - Angle measuring device for bending machines - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Winkelmeßeinrichtung für Biegemaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an angle measuring device for bending machines according to the preamble of claim 1.
Beim Abkanten und Gesenkbiegen von Werkstücken tritt das Problem auf, daß der in der Biegemaschine ermittelte Biegewinkel nicht mit dem Soll-Biegewinkel des Werkstückes übereinstimmt. Aufgrund werkstoffbedingter Einflüsse ändert sich der Biegewinkel nach der Entnahme des Werkstückes aus der Biegemaschine. Solche Einflüsse beruhen auf dem Werkstoff des Werkstückes, den Dickentoleranzen, der Lage der Walzrichtung oder dem unterschiedlichen Rückfederungsverhalten. Aus diesem Grunde muß das Werkstück geringfügig über den geforderten Soll-Biegewinkel verformt werden, damit infolge der Rückfederung des Werkstückes nach der Entnahme aus der Biegemaschine der Soll-Biegewinkel erreicht wird. Hierzu ist es bekannt, vor Erreichen des Soll-Biegewinkels eine Druckentlastung des Werkstückes in der Biegemaschine vorzunehmen und die Rückfederung des Werkstückes zu messen, das zwischen den Werkzeugen geklemmt bleibt. Der Ist-Biegewinkel wird kontrolliert und anschließend eine Korrektur für die Eintauchtiefe des entsprechenden Biegewerkzeuges vorgenommen. Dann wird das Werkstück nachgebogen. Es ist ein erheblicher Zeitaufwand erforderlich, um auf diese Weise Werkstücke mit dem gewünschten Biegewinkel zu fertigen.When bending and die-bending workpieces, the problem arises that the bending angle determined in the bending machine does not match the target bending angle of the workpiece. Due to material-related influences, the bending angle changes after the workpiece is removed from the bending machine. Such influences are based on the material of the workpiece, the thickness tolerances, the position of the rolling direction or the different springback behavior. For this reason, the workpiece must be deformed slightly beyond the required target bending angle so that the target bending angle is achieved as a result of the workpiece springing back after it has been removed from the bending machine. To do this, it is known to relieve the pressure on the workpiece in the bending machine before the target bending angle is reached and to measure the springback of the workpiece that remains clamped between the tools. The actual bending angle is checked and then a correction is made for the immersion depth of the corresponding bending tool. The workpiece is then re-bent. It takes a considerable amount of time to produce workpieces with the desired bending angle in this way.
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Es ist auch bekannt, während des Biegevorganges bei unterschiedlicher Eintauchtiefe des Biegewerkzeuges den Winkel am blechförmigen Werkstück mehrmals zu messen. Im Vergleich mit dem theoretischen Winkel an entsprechender Position des Biegewerkzeuges wird für den Hub eine Korrektur für die maximale Eintauchtiefe und damit für den Ist-Biegewinkel ermittelt und in der Endphase des Biegevorganges ausgeführt. Es besteht hierbei aber keine Kontrolle der einzuhaltenden Toleranzen, so daß die Werkstücke nicht den geforderten Biegewinkel aufweisen.It is also known to measure the angle on the sheet metal workpiece several times during the bending process at different immersion depths of the bending tool. In comparison with the theoretical angle at the corresponding position of the bending tool, a correction for the stroke for the maximum immersion depth and thus for the actual bending angle is determined and carried out in the final phase of the bending process. However, there is no control of the tolerances to be observed, so that the workpieces do not have the required bending angle.
Es ist schließlich bekannt, im Oberwerkzeug der Biegemaschine zwei Tastscheiben mit unterschiedlichen Durchmessern vorzusehen. Diese Tastscheiben kommen mit den beiden Biegeschenkeln des Werkstükkes in Berührung. Die Tastscheiben zentrieren sich hierbei über ihre Berührungspunkte an den Innenseiten der Biegeschenkel. Aus dem Abstand der Scheibenmittelpunkte kann der Ist-Biegewinkel berechnet werden. Die hierbei ermittelten Meßwerte werden der Auswerteeinheit zugeführt, die ihrerseits Steuersignale an die Maschinensteuerung gibt. Auf diese Weise wird das Werkstück so lange nachgebogen, bis der Ist-Biegewinkel erreicht wird. Diese Winkelmeßeinrichtung ist konstruktiv ausgebildet. Insbesondere befinden sich die Tastscheiben unmittelbar im Arbeitsbereich der Biegemaschine, so daß die Gefahr besteht, daß sie beschädigt werden.Finally, it is known to provide two sensing disks with different diameters in the upper tool of the bending machine. These sensing disks come into contact with the two bending legs of the workpiece. The sensing disks center themselves via their contact points on the inside of the bending legs. The actual bending angle can be calculated from the distance between the disk centers. The measured values determined here are fed to the evaluation unit, which in turn sends control signals to the machine control system. In this way, the workpiece is bent until the actual bending angle is reached. This angle measuring device is designed. In particular, the sensing disks are located directly in the working area of the bending machine, so there is a risk that they will be damaged.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Winkelmeßeinrichtung so auszubilden, daß die Werkstücke bei einfacher konstruktiver Ausgestaltung so gebogen werden können, daß sie nach der Entnahme aus der Biegemaschine den erforderlichen Soll-Biegewinkel aufweisen.The invention is based on the object of designing the angle measuring device of the type in question in such a way that the workpieces can be bent with a simple structural design so that they have the required target bending angle after removal from the bending machine.
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Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Winkelmeßeinrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved in the generic angle measuring device according to the invention with the characterizing features of claim 1.
Bei der erfindungsgemäßen Winkelmeßeinrichtung erfolgt die Bestimmung des Ist-Biegewinkels während des Biegevorganges berührungslos durch optische Erfassung des Werkstückes. Die optische Überwachung erlaubt, beide Biegekanten des Werkstückes zu erfassen und aus ihrer Lage zueinander den augenblicklichen Biegewinkel zu bestimmen. Während des Biegevorganges wird das am Biegevorgang direkt oder indirekt beteiligte Maschinenteil elastisch verformt. Diese elastische Verformung wird durch die Kraftmeßeinrichtung erfaßt und der Auswerteeinheit in Signalform zugeführt. Sie bestimmt aus der elastischen Verformung des Maschinenteiles, dem optisch erfaßten Ist-Biegewinkel am Werkstück sowie dem vorgegebenen Soll-Biegewinkel den zum Erreichen des Soll-Biegewinkels noch erforderlichen Hub des entsprechenden Biegewerkzeuges. Die optisch wirkende Winkelmeßeinrichtung arbeitet berührungslos und ohne mechanische Komponenten. Das Werkstück selbst wird nicht mit Tastelementen oder dergleichen abgetastet, so daß die Winkelmeßeinrichtung auch verschleißfrei arbeiten kann. Beim Abkanten und Gesenkbiegen der Werkstücke wird somit eine hohe Prozeßsicherheit sowie eine hohe Arbeitsgenauigkeit erzielt.With the angle measuring device according to the invention, the actual bending angle is determined during the bending process without contact by optically detecting the workpiece. The optical monitoring allows both bending edges of the workpiece to be detected and the current bending angle to be determined from their position relative to one another. During the bending process, the machine part directly or indirectly involved in the bending process is elastically deformed. This elastic deformation is detected by the force measuring device and fed to the evaluation unit in signal form. It uses the elastic deformation of the machine part, the optically detected actual bending angle on the workpiece and the specified target bending angle to determine the stroke of the corresponding bending tool still required to achieve the target bending angle. The optically acting angle measuring device works without contact and without mechanical components. The workpiece itself is not scanned with sensing elements or the like, so that the angle measuring device can also work without wear. When bending and die-bending the workpieces, a high level of process reliability and high working precision is achieved.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.Further features of the invention emerge from the further claims, the description and the drawing.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung und in Ansicht eine Gesenkbiegepresse, die ein Oberwerkzeug 1 und ein Unterwerkzeug 2 aufweist. Das Oberwerkzeug 1 ist in bekannter Weise beweglich ausgebildet, um ein blechförmiges Werkstück zwischen Ober- und Unterwerkzeug zu bie-The invention is explained in more detail using an embodiment shown in the drawing. The drawing shows a schematic representation and a view of a press brake that has an upper tool 1 and a lower tool 2. The upper tool 1 is designed to be movable in a known manner in order to bend a sheet metal workpiece between the upper and lower tools.
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gen. Das Oberwerkzeug 1 ist in einem Maschinengestell 3 in bekannter Weise gelagert. Das Unterwerkzeug 2 ist auf einem Maschinentisch 4 befestigt. Mit den entsprechenden Biegewerkzeugen des Ober- und Unterwerkzeuges 1, 2 wird das Werkstück in der gewünschten Weise um eine Biegekante gebogen.The upper tool 1 is mounted in a machine frame 3 in a known manner. The lower tool 2 is attached to a machine table 4. Using the corresponding bending tools of the upper and lower tools 1, 2, the workpiece is bent in the desired manner around a bending edge.
Um einen vorgegebenen Biegewinkel am Werkstück zu erreichen, ist an der Gesenkbiegepresse ein Winkelmeßsystem 5 vorgesehen, mit dem sämtliche werkstoffbedingten Einflüsse auf den Biegewinkel, die durch den Werkstoff, durch Dickentoleranzen, durch die Lage der Walzrichtung oder durch unterschiedliches Rückfederungsverhalten erzeugt werden, einfach kompensiert werden können.In order to achieve a predetermined bending angle on the workpiece, an angle measuring system 5 is provided on the press brake, with which all material-related influences on the bending angle, which are caused by the material, by thickness tolerances, by the position of the rolling direction or by different springback behavior, can be easily compensated.
Das Winkelmeßsystem 5 hat eine Kamera 6, insbesondere eine Videokamera, deren Optik gegen den Biegebereich zwischen Ober- und Unterwerkzeug 1, 2 gerichtet ist. Die Kamera 6 befindet sich im Bereich neben dem Maschinengestell 3 an einer Seite der Gesenkbiegepresse. Auf der anderen Seite der Gesenkbiegepresse ist eine Lichtquelle 7 vorgesehen, die gegen die Optik der Kamera 6 gerichtet ist. Im Strahlenweg der Lichtquelle 7 befindet sich das zu biegende Werkstück, das dadurch von der Kamera 6 einwandfrei erfaßt werden kann. Die Kamera 6 ist an ein Bildverarbeitungssystem 8 angeschlossen, das die von ihr gelieferten Bildwerte zur Bestimmung des Ist-Biegewinkels des Werkstückes umrechnet. In einem Display 9 kann das von der Kamera 6 aufgenommene Bild dargestellt werden. Es ist dadurch möglich, im Display 9 die beiden Biegeschenkel des Werkstückes zu sehen.The angle measuring system 5 has a camera 6, in particular a video camera, the optics of which are directed towards the bending area between the upper and lower tools 1, 2. The camera 6 is located in the area next to the machine frame 3 on one side of the press brake. On the other side of the press brake, a light source 7 is provided, which is directed towards the optics of the camera 6. The workpiece to be bent is located in the beam path of the light source 7, which can thus be perfectly captured by the camera 6. The camera 6 is connected to an image processing system 8, which converts the image values it supplies to determine the actual bending angle of the workpiece. The image recorded by the camera 6 can be shown on a display 9. It is therefore possible to see the two bending legs of the workpiece on the display 9.
Mit diesem optischen Winkeimeßsystem ist eine berührungslose Messung des Biegewinkels am Werkstück möglich, ohne daß mechanische Komponenten eingesetzt werden müssen. Darüber hinaus arbeitet dieses Winkelmeßsystem verschleißfrei. Mit der Kamera 6 werden beide Schenkel, die an die jeweilige Biegekante anschließen,This optical angle measuring system enables non-contact measurement of the bending angle on the workpiece without the need to use mechanical components. In addition, this angle measuring system works wear-free. With the camera 6, both legs that connect to the respective bending edge are
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erfaßt und gemessen, so daß sich eine sehr hohe Meßgenauigkeit hinsichtlich des Biegewinkels ergibt. Das zu biegende Werkstück wird zwischen Ober- und Unterwerkzeug 1, 2 eingelegt und dann das Oberwerkzeug 1 nach unten gefahren. Je nach erforderlichem Biegewinkel am Werkstück wird das Oberwerkzeug 1 unterschiedlich weit verfahren. Während dieses Biegevorganges wird das Werkstück von der Kamera 6 erfaßt, deren Bilder an das Bildverarbeitungssystem 8 weitergeben werden. Da die beiden Schenkel des Werkstükkes beim Biegevorgang unmittelbar beobachtet werden, kann aus den von der Kamera 6 gelieferten Bildwerten das Bildverarbeitungssystem den tatsächlichen Biegewinkel einfach berechnen. Dieser Winkel kann im Display 9 eines Terminals 10 zur Anzeige gebracht werden. Der augenblickliche Ist-Winkel wird mit einem vor dem Biegevorgang in das Programm des Büdverarbeitungssystems 8 eingegebenen Biegewinkel-Sollwert verglichen. Solange dieser Biegewinkel-Sollwert nicht erreicht ist, wird der Biegevorgang fortgesetzt.recorded and measured, resulting in a very high degree of measurement accuracy with regard to the bending angle. The workpiece to be bent is placed between the upper and lower tools 1, 2 and then the upper tool 1 is moved downwards. Depending on the required bending angle on the workpiece, the upper tool 1 is moved a different distance. During this bending process, the workpiece is recorded by the camera 6, the images of which are passed on to the image processing system 8. Since the two legs of the workpiece are directly observed during the bending process, the image processing system can easily calculate the actual bending angle from the image values supplied by the camera 6. This angle can be shown on the display 9 of a terminal 10. The current actual angle is compared with a bending angle target value entered into the program of the image processing system 8 before the bending process. As long as this bending angle target value is not reached, the bending process continues.
Aufgrund werkstoffbedingter Einflüsse weist das Werkstück nach dem Biegevorgang üblicherweise nicht den geforderten Biegewinkel-Sollwert auf. Durch die Werkstoffart, durch Dickentoleranzen, durch die Lage der Walzrichtung oder durch unterschiedliches Rückfederungsverhalten federn die beiden Schenkel des Werkstückes nach dem Biegen bzw. nach dem Entlasten durch die Biegewerkzeuge 1, geringfügig zurück, so daß der Ist-Biegewinkel nicht dem Soll-Biegewinkel entspricht. Durch das Winkelmeßsystem wird dafür gesorgt, daß diese werkstoffbedingten Einflüsse beim Biegevorgang kompensiert werden, so daß das Werkstück nach dem Biegevorgang und nach dem Herausnehmen aus der Biegepresse den gewünschten Soll-Biegewinkel aufweist. Um die werkstoffbedingten Einflüsse zu kompensieren, wird während des Biegevorganges an der Biegepresse eine Kraftmessung durchgeführt, deren Werte dem Programm des Winkelmeßsystems zugeführt werden. So ist es vorteilhaft, am Unterwerkzeug 2 Dehnmeßstreifen 11 als Kraftmeßeinrichtung vorzuse-Due to material-related influences, the workpiece does not usually have the required bending angle target value after the bending process. Due to the type of material, thickness tolerances, the position of the rolling direction or different springback behavior, the two legs of the workpiece spring back slightly after bending or after being relieved by the bending tools 1, so that the actual bending angle does not correspond to the target bending angle. The angle measuring system ensures that these material-related influences are compensated during the bending process, so that the workpiece has the desired target bending angle after the bending process and after being removed from the bending press. In order to compensate for the material-related influences, a force measurement is carried out on the bending press during the bending process, the values of which are fed into the program of the angle measuring system. It is therefore advantageous to provide strain gauges 11 on the lower tool 2 as a force measuring device.
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hen, mit denen während des Biegevorganges die Durchbiegung des Unterwerkzeuges 2 erfaßt wird. Beim Biegevorgang erfährt das Unterwerkzeug 2 bzw. der zugehörige Maschinentisch 4 eine entsprechend der Belastung elastische Verformung, die von der Kraftmeßeinrichtung 11 erfaßt und dem Programm des Winkelmeßsystems in Signalform zugeführt wird. Anhand der Durchbiegung des Unterwerkzeuges 2 bzw. des Maschinentisches 4 wird programmgesteuert der Zustellweg des Oberwerkzeuges 1 so korrigiert, daß das Werkstück entsprechend dem ermittelten Maß überbogen wird. Diese Korrektur des Zustellweges des Oberwerkzeuges 1 ist so gewählt, daß das Werkstück nach dem Biegevorgang den gewünschten Soli-Biegewinkel aufweist.hen, with which the deflection of the lower tool 2 is recorded during the bending process. During the bending process, the lower tool 2 or the associated machine table 4 undergoes an elastic deformation corresponding to the load, which is recorded by the force measuring device 11 and fed to the program of the angle measuring system in signal form. Based on the deflection of the lower tool 2 or the machine table 4, the feed path of the upper tool 1 is corrected in a program-controlled manner so that the workpiece is bent according to the determined dimension. This correction of the feed path of the upper tool 1 is selected so that the workpiece has the desired target bending angle after the bending process.
Das Programm liefert somit entsprechend der durch die Kräftmeßeinrichtung 11 gemessenen elastischen Verformung des Unterwerkzeuges 2 bzw. des Maschinentisches 4 ein entsprechendes Steuersignal an die Maschinensteuerung, die dann dafür sorgt, daß das Oberwerkzeug 1 entsprechend so weit verfahren wird, daß nach der Entnahme des Werkstückes die beiden an die Biegekante anschließenden Schenkel des Werkstückes den Soll-Biegewinkel miteinander einschließen. Der Nachstellweg des Oberwerkzeuges 1 kann im Display 9 des Terminals 10 ebenfalls angezeigt werden.The program therefore supplies a corresponding control signal to the machine control system based on the elastic deformation of the lower tool 2 or the machine table 4 measured by the force measuring device 11, which then ensures that the upper tool 1 is moved so far that after the workpiece has been removed, the two legs of the workpiece adjacent to the bending edge enclose the target bending angle with one another. The adjustment path of the upper tool 1 can also be shown on the display 9 of the terminal 10.
Wird die Kraftmeßeinrichtung 11 durch Dehnmeßstreifen gebildet, sind diese in herkömmlicher Brückenschaltung angeordnet. Die werkstoffbedingten Einflüsse auf den Biegewinkel werden somit durch entsprechende Verformung von Maschinenteilen erfaßt und dazu herangezogen, den Zustellweg des jeweiligen Biegewerkzeuges so zu verändern, daß das Werkstück nach der Entnahme aus der Biegepresse den gewünschten Soll-Biegewinkel aufweist. Die Kraftmeßeinrichtung 11 kann auch am Oberwerkzeug 1 bzw. am Maschinengestell 3 vorgesehen sein, da auch in diesem Bereich der Biegepresse während des Biegevorganges eine elastische Verformung auftritt. DieIf the force measuring device 11 is formed by strain gauges, these are arranged in a conventional bridge circuit. The material-related influences on the bending angle are thus recorded by appropriate deformation of machine parts and used to change the feed path of the respective bending tool so that the workpiece has the desired target bending angle after removal from the bending press. The force measuring device 11 can also be provided on the upper tool 1 or on the machine frame 3, since elastic deformation also occurs in this area of the bending press during the bending process. The
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Kraftmeßeinrichtung 11 kann somit überall dort an der Biegepresse vorgesehen werden, wo aufgrund des Biegevorganges elastische Verformungen an Maschinenteilen auftreten. Sie werden durch die Kraftmeßeinrichtung 11 erfaßt und in der beschriebenen Weise im Programm des Winkelmeßsystems verarbeitet und der Maschinensteuerung zugeführt.Force measuring device 11 can therefore be provided anywhere on the bending press where elastic deformations occur on machine parts due to the bending process. They are recorded by the force measuring device 11 and processed in the manner described in the program of the angle measuring system and fed to the machine control system.
Am Terminal 10 können die entsprechenden Sollwerte für den Biegevorgang über entsprechende Tasten eingegeben und gegebenenfalls auch angezeigt werden. Nach dem Biegevorgang weisen die gebogenen Werkstücke den gewünschten Biegewinkel auf, so daß Nachbiegungen nicht erforderlich sind. Die vollständige Kompensation der werkstoffbedingten Einflüsse auf den Biegewinkel wird indirekt über die elastische Verformung von Maschinenteilen während des Biegevorganges erfaßt und zur Korrektur des Zustellweges des jeweiligen Werkzeuges herangezogen. Da mit der Kamera 6 beide Biegeschenkel des Werkstückes während des Biegevorganges erfaßt werden, ergibt sich eine sehr hohe Genauigkeit bei der Bestimmung des Biegewinkels. The corresponding target values for the bending process can be entered on terminal 10 using the corresponding keys and, if necessary, also displayed. After the bending process, the bent workpieces have the desired bending angle, so that re-bending is not necessary. The complete compensation of the material-related influences on the bending angle is recorded indirectly via the elastic deformation of machine parts during the bending process and is used to correct the feed path of the respective tool. Since both bending legs of the workpiece are recorded with the camera 6 during the bending process, the bending angle is determined with very high accuracy.
Das Winkelmeßsystem ist für Profile bei plattenförmigen Werkstücken und für kubische Biegeteile geeignet. Die Kamera 6 und die Lichtquelle 7 befinden sich seitlich neben der Biegepresse und somit außerhalb ihres Arbeitsbereiches, so daß durch das Winkelmeßsystem keine Einschränkung des Arbeitsraumes auftritt. Auch müssen keine Vorkehrungen zum Schutz der entsprechenden Teile des Winkelmeßsystems getroffen werden. Das Werkstück kann über die gesamte Länge der Biegepresse gebogen werden, unabhängig davon, wo das blechförmige Werkstück während des Biegevorganges gehalten wird. Es ist auch ein Mehrstationenbetrieb möglich. In diesem Falle können zwei oder mehr Biegepressen nebeneinander aufgestellt werden. Die Lichtquelle 7 und die Kamera 6 sind in diesem Falle, entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel, neben den nebeneinanderThe angle measuring system is suitable for profiles for plate-shaped workpieces and for cubic bent parts. The camera 6 and the light source 7 are located to the side of the bending press and thus outside its working area, so that the angle measuring system does not restrict the working area. No precautions need to be taken to protect the corresponding parts of the angle measuring system. The workpiece can be bent over the entire length of the bending press, regardless of where the sheet-shaped workpiece is held during the bending process. Multi-station operation is also possible. In this case, two or more bending presses can be set up next to one another. In this case, the light source 7 and the camera 6 are, in accordance with the embodiment shown, next to the adjacent
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stehenden Biegepressen angeordnet. Jede einzelne Biegepresse ist hierbei mit einer Kraftmeßeinrichtung 11 versehen, deren Meßsignale nach der Auswertung der jeweiligen Maschinensteuerung zugeführt werden.Each individual bending press is provided with a force measuring device 11, the measuring signals of which are supplied to the respective machine control system after evaluation.
Das beschriebene Winkelmeßsystem für Gesenkbiegepressen arbeitet mit automatischer Korrektur der Eintauchtiefen des jeweiligen Werkzeuges beim freien Biegen. Das Winkelmeßsystem kann an bestehenden Gesenkbiegepressen vorgesehen werden, so daß sich schon im Einsatz befindliche Maschinen nachträglich mit dem Winkelmeßsystem ausrüsten lassen.The angle measuring system described for die-bending presses works with automatic correction of the immersion depth of the respective tool during free bending. The angle measuring system can be fitted to existing die-bending presses so that machines already in use can be retrofitted with the angle measuring system.
Claims (11)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19971106 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20001218 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20031028 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20051011 |
|
| R071 | Expiry of right |