Verfahren sowie Vorrichtung zum Biegen von Werkstücken

Abstract

 Es wird ein Verfahren zum Biegen von Werkstücken (20) mit Hilfe einer einen Biegestempel (5) sowie eine Matrize (13) umfassenden Biegevorrichtung (1) vorgeschlagen. Vor dem eigentlichen Biegevorgang wird zumindest eine Referenzbiegung durchgeführt, bei der während des Biegevorgangs verschiedene Biegewinkel zusammen mit der zugehörigen Eindringtiefe des Stempels (5) in die Matrize (13) sowie der Biegekraft erfasst werden. Zusätzlich wird für verschiedene Biegewinkel auch die Schenkellänge und/oder die Schenkellängenveränderung des Werkstücks (20) bestimmt und abgespeichert. Alternativ oder ergänzend kann auch noch der k-Faktor und der Biegeinnenradius für das Werkstück (20) berechnet und abgespeichert werden. Die erfassten Werte werden derart abgespeichert, dass bei nachfolgenden Biegevorgängen darauf zurückgegriffen werden kann, um die für einen bestimmten Sollbiegewinkel notwendige Eindringtiefe des Stempels (5) in die Matrize (13) zu berechnen. Zur Bestimmung des Biegewinkels wie auch der Schenkellänge ist die Biegevorrichtung mit einem Messsystem (16) ausgerüstet, das zumindest eine Lichtquelle sowie eine Kamera aufweist. Die Lichtquelle projiziert zur Bestimmung des Biegewinkels einen linienförmigen Lichtstrahl (17) derart auf das Werkstück (20), dass mittels einer Kamera die Lage der auf die Oberfläche des Werkstücks (20) gerichteten Linie gemessen und aufgrund des zwischen Licht und Kameraachse eingeschlossenen Winkels der Biegewinkel berechnet werden kann.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen von Werkstücken mit einer einen Biegestempel sowie eine Matrize aufweisenden Biegevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Biegevorrichtung zum Biegen von Werkstücken gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 13.

[0002] Beim Biegen von Werkstücken mittels einer einen Biegestempel sowie eine Matrize aufweisenden Biegevorrichtung kann der Biegewinkel für bekannte Materialien und bei bekannter Werkstückdicke durch die Bestimmung der Eindringtiefe des Biegestempels in die Matrize theoretisch genau bestimmt werden. Zum Biegen des Werkstücks fährt der Biegestempel beim sogenannten Luftbiegen, je nach gewünschtem Biegewinkel, mehr oder weniger in die Matrize ein. Beim sogenannten Dreipunktbiegen fährt der Biegestempel soweit in die Matrize ein, bis der Biegestempel bzw. das Werkstück auf dem mehr oder weniger hoch eingestellten Matrizenboden zur Anlage kommt.

[0003] Die Praxis zeigt jedoch, dass beispielsweise die Walzrichtung des Werkstücks einen Einfluss auf dessen Eigenschaften hat. Aber auch die Dicke des Werkstücks unterliegt gewissen Toleranzen. Zudem kann auch der Biegeinnenradius nicht exakt bestimmt werden. Aber auch das Material selber kann unterschiedliche Eigenschaften wie beispielsweise unterschiedliche Elastizitätsmodule aufweisen, so dass selbst innerhalb einer einzigen Material-Charge der Endbiegewinkel bei identischer Stempel-Eintauchtiefe um einige Grad variieren bzw. vom eigentlichen Sollwert abweichen kann. Derartige Unterschiede sind jedoch in vielen Fällen nicht akzeptabel und bedingen ggf. ein Nachbiegen des bereits fertig gebogenen Werkstücks.

[0004] Aus der EP 0 341 211 A1 ist ein Verfahren zum Biegen von Blech mit Hilfe einer Biegeeinrichtung bekannt, die einen Biegestempel sowie eine Matrize mit verstellbarem Boden aufweist. Bei vorgegebener Matrizenöffnung wird der Biegewinkel durch die relative Stellung des Matrizenbodens zur Matrizenöffnung bestimmt. Um die Biegegenauigkeit zu erhöhen wird hier vorgeschlagen, in einer Versuchsreihe mit einer bestimmten Blechqualität den effektiven Biegewinkel in Funktion der Eindringtiefe des Biegestempels in die Matrize zu ermitteln und als Vergleichskurve abzuspeichern. Bei nachfolgenden Biegevorgängen mit gleichwertigen Blechen wird der Winkel des belasteten Blechs im Verlauf des Biegevorgangs bei mindestens einer ausgewählten Eindringtiefe gemessen und mit dem sich aus der Vergleichskurve ergebenden entsprechenden Winkel verglichen. Aufgrund einer allfällig ermittelten Winkeldifferenz wird die Stellung des Matrizenbodens derart korrigiert, dass am Ende des Biegevorgangs der vorgegebene Sollwinkel genauer eingehalten werden kann.

[0005] Im weiteren ist aus der DE 10 2005 012 384 A1 ein Verfahren zum Freibiegen von Werkstücken bekannt, bei dem wenigstens nach einem ersten Biegevorgang der erzielte Biegewinkel gemessen und während des Biegevorgangs in Abhängigkeit des Verfahrenswegs des Biegestempels die aufzubringende Biegekraft und die sich daraus ergebende Messkurve ermittelt wird. Danach wird aus der auftretenden Abweichung zwischen vorgegebenem Soll-Biegewinkel und erzieltem Biegewinkel und aufgrund der erfassten Messkurve sowie einer modellbasierten Berechnung des Biegeverhaltens ein Korrekturwert für den Ablauf des Biegevorgangs ermittelt. Nachfolgende Biegevorgänge werden dann unter Berücksichtigung der ermittelten Korrekturwerte durchgeführt.

[0006] Obwohl mit den beschriebenen Verfahren eine Erhöhung der Genauigkeit des Endbiegewinkels erreicht werden kann, wäre es in vielen Fällen wünschenswert, wenn der Sollbiegewinkel noch genauer eingehalten werden könnte.

[0007] Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Biegen von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, dass auch bei sich verändernden Werkstückparametern und/oder für unterschiedliche Werkzeugkombinationen eine noch höhere Genauigkeit bezüglich des Endbiegewinkels erzielt werden kann.

[0008] Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angeführten Verfahrensschritte gelöst.

[0009] Indem in einer Referenzbiegung für verschiedene Biegewinkel nicht nur die zugehörige Eindringtiefe des Stempels in die Matrize sowie die Biegekraft erfasst werden, sondern für verschiedene Biegewinkel zusätzlich noch die Schenkellänge und/oder die Schenkellängenveränderung des Werkstücks bestimmt und abgespeichert wird, und/oder für verschiedene Biegewinkel zusätzlich die Schenkellänge und/oder die Schenkellängenveränderung des Werkstücks bestimmt wird und aus den erfassten und/oder berechneten Werten der k-Faktor sowie ggf. der Biegeinnenradius für das Werkstück berechnet und abgespeichert wird, kann bei nachfolgenden Biegevorgängen direkt oder indirekt auf diese Werte zurückgegriffen werden bzw. diese Werte zur Bestimmung der Eintauchtiefe des Biegestempels mitberücksichtigt werden, so dass dadurch letztlich der Endbiegewinkel genauer als bisher eingehalten werden kann, auch wenn sich einzelne Werkstückparameter verändern sollten.

[0010] Es hat sich nämlich in der Praxis gezeigt, dass durch die Zuordnung der Schenkellänge und/oder der Schenkellängenveränderung zu den verschiedenen Biegewinkeln einerseits die Biegeverkürzung des Werkstückschenkels bzw. der Werkstückschenkel während des Biegevorgangs genau bestimmt werden kann, was für nachfolgende Biegevorgänge, bei denen diese Werte nicht mehr bestimmt werden, von grosser Wichtigkeit sein kann. Andererseits kann durch die Zuordnung der Schenkellänge und/oder der Schenkellängenveränderung zu den verschiedenen Biegewinkeln der k-Faktor sowie der Biegeinnenradius relativ genau bestimmt werden, was für nachfolgende Biegevorgänge ebenfalls von grosser Wichtigkeit ist. Die Kenntnis des k-Faktors und des Biegeinnenradius ist insbesondere auch dann von Bedeutung, wenn zumindest ähnliche Werkstücke mit unterschiedlichen Werkzeugkombinationen und/oder unterschiedlicher Werkstückdicke gebogen werden müssen. Jedenfalls kann bei nachfolgenden Biegevorgängen der Endbiegewinkel auch dann sehr genau eingehalten werden, wenn während des Biegevorgangs weder der Biegewinkel noch die Schenkellänge gemessen werden, sondern nur mehrmals die Biegekraft und die zugehörige Eintauchtiefe gemessen und mit den abgespeicherten Referenzwerten verglichen werden. Aufgrund von auftretenden Abweichungen kann dann letztlich die für den Endbiegewinkel massgebende maximale Eintauchtiefe des Stempels in die Matrize festgelegt werden.

[0011] Dies ist deshalb wichtig, weil für nachfolgende Biegevorgänge keine Sensoren oder Messgeräte zum Messen des Biegewinkels und/oder der Schenkellänge vorgesehen sind. Bei herkömmlichen Biegevorgängen sind Messgeräte zum Messen des Biegewinkels und/oder der Schenkellänge nämlich unerwünscht, da diese teuer sind, das Handling stören oder ggf. sogar in den Bereich des zu biegenden Werkstücks ragen könnten, wodurch die Biegemöglichkeiten eingeschränkt würden.

[0012] Es versteht sich, dass die anlässlich der Referenzbiegung ermittelten und in einer Datenbank abgelegten Daten auf andere Biegevorrichtungen übertragen werden können, auf welchen dann die nachfolgenden Biegevorgänge ausgeführt werden. Jedenfalls müssen die Referenzbiegung und die nachfolgenden Biegevorgänge nicht auf derselben Maschine durchgeführt werden.

[0013] Zur Bestimmung der Schenkellänge und/oder der Schenkellängenveränderung wird vorzugsweise die Position der äusseren Kante des Werkstücks während des Biegevorgangs mehrmals erfasst.

[0014] Bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 3 bis 12 umschrieben.

[0015] Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Biegevorrichtung vorzuschlagen, welche sich in besonders vorteilhafter Weise zum Erfassen von mehreren für eine genauen Biegewinkel notwendigen Parameter anhand einer Referenzbiegung eignet.

[0016] Diese Aufgabe wird mit einer Biegevorrichtung gemäss dem Anspruch 13 gelöst.

[0017] Vorteilhafte Weiterbildungen der Biegevorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 14 bis 17 umschrieben.

[0018] Das erfindungsgemässe Verfahren sowie ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Biegen von Werkstücken wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen zeigt:

Fig. 1

einen Querschnitt durch eine schematisch dargestellte Biegevorrichtung in der Ausgangsstellung;

Fig. 2

die Biegevorrichtung gemäss Fig. 1 zusammen mit einem zu biegenden Werkstück;

Fig. 3

die Biegevorrichtung gemäss Fig. 1 in einer Momentaufnahme während des eigentlichen Biegevorgangs.

[0019] Anhand der Fig. 1, welche einen Querschnitt durch eine schematisch dargestellte Biegevorrichtung 1 in der Ausgangsstellung zeigt, soll der grundsätzliche Aufbau der Biegevorrichtung erläutert werden. Die Biegevorrichtung 1 umfasst eine bewegliche Oberwange 2 sowie eine feste Unterwange 3. An der Oberwange 3 ist ein Biegestempel 5 befestigt, während die unbewegliche Unterwange 3 eine Matrize 13 trägt. Die Unterseite des Biegestempels 5 ist mit einer Abrundung 6 versehen. Die Matrize besitzt eine V-förmige Ausnehmung 14 mit fester Öffnungsweite und eine mit 15 bezeichnete Oberseite, auf welcher das zu biegende Werkstück zur Auflage kommt. Die Oberwange 2 ist an dem eigentlichen Maschinengestell 4 beweglich abgestützt, wobei die zum Bewegen der Oberwange 2 notwendigen Mittel nicht dargestellt sind. Im weiteren ist eine elektronische Steuervorrichtung 7 ersichtlich. Zum Erfassen der vertikalen Position des Stempels 5 gegenüber dem Maschinengestell 4 ist ein Weggeber 8 vorgesehen, der über eine elektrische Verbindungsleitung 9 mit der Steuervorrichtung 7 verbunden ist. Die Steuervorrichtung 7 ist mit einer Schnittstelle 12 versehen, über welche Daten ein- und ausgelesen werden können. In der Oberwange 2 ist zumindest ein Sensor 10 angeordnet, mittels welchem die vom Biegestempel 5 auf das zu biegende Werkstück ausgeübte Kraft direkt oder indirekt erfasst werden kann. Als Sensor 10 kann beispielsweise ein Kraftaufnehmer eingesetzt werden, mittels welchem direkt die auf die Oberwange 2 einwirkende Kraft gemessen werden kann. Vorzugsweise werden zwei Kraftaufnehmer vorgesehen. Alternativ dazu kann beispielsweise auch ein Druckaufnehmer eingesetzt werden kann, mittels welchem der beim hydraulischen Verschieben der Oberwange 2 vorherrschende hydraulische Systemdruck erfasst wird, der proportional zur anstehenden Biegekraft ist. Aufgrund dieses Drucks kann jedenfalls die anstehende Biegekraft ermittelt werden. Eine andere Variante besteht darin, dass am Maschinengestell, vorzugsweise an einer hochbelasteten Stelle, als Sensoren Dehnungssmesstreifen angebracht werden, mittels welchen dann ebenfalls die anstehende Biegekraft ermittelt werden kann.

[0020] Auf der einen Seite der Unterwange 3 ist ein Messsystem 16 angeordnet, mittels welchem der Biegewinkel eines zu biegenden Werkstücks sowie die Schenkellänge bzw. Schenkellängenänderung erfasst werden kann, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Im vorliegenden Fall kommt als Messsystem 16 ein Lasermessgerät zum Einsatz, welches einen linienförmigen Lichtstrahl 17 bzw. Laserstrahl emittiert, der andeutungsweise eingezeichnet ist. Das Messsystem 16 ist über eine elektrische Leitung 18 ebenfalls mit der Steuervorrichtung 7 verbunden. Ggf. kann natürlich auch auf beiden Seiten der Unterwange 3 ein Messsystem 16 vorgesehen werden.

[0021] Das Messsystem ist derart positioniert, dass die Längsachse 25 des vom Messsystem emittierten Lichtstrahls 17 einen Winkel α zwischen 30 und 60° mit der Längsachse 26 des Biegestempels 5 einschliesst.

[0022] Die Fig. 2 zeigt die Biegevorrichtung 1 in der Ausgangsstellung zusammen mit einem zu biegenden Werkstück 20. Das Werkstück 20 ist im vorliegenden Beispiel ein Blech, dessen Länge, d.h. Ausdehnung quer zu der vorgesehenen Biegekante mit X bezeichnet ist. Das Werkstück 20 liegt auf der Oberseite der Matrize 13 auf, wobei die zum Positionieren und ggf. Fixieren des Werkstücks 20 vorgesehenen Mittel nicht näher dargestellt sind. Das Messsystem 16 ist derart positioniert bzw. eingestellt, dass nur ein Teil 17a des vom Messsystem 16 emittierten Lichts in Form der Laserlinie auf dem Werkstück 20 auftrifft, während ein Teil 17c dieses Lichts seitlich an dem Werkstück 20 vorbeigeht. Ein geringer Teil 17b des emittierten Lichts trifft auf der Stirnseite des Werkstücks 20 auf, was jedoch für die nachfolgende Betrachtung nicht von Bedeutung ist. Die vom Messsystem 16 auf das Werkstück 20 projizierte Linie des Laserstrahls verläuft im Wesentlichen quer zur Biegeachse und bildet auf dem Werkstück 20 eine Linie mit der Länge L1 ab. Als äussere Kanten des Werkstücks 20 werden im vorliegenden Fall diejenigen Kanten bezeichnet, die auf beiden Seiten parallel oder ggf. schräg zu der beim Biegevorgang entstehenden Biegekante verlaufen.

[0023] Das Messsystem 16 ermöglicht jedenfalls, den Biegewinkel des Werkstücks 20 wie auch die Position der äusseren, dem Messsystem zugewandten Kante 21 des Werkstücks 20 zu erfassen.

[0024] Das Messsystem 16 weist neben der eigentliche Lichtquelle, welche beispielsweise aus einem LED-Linienlaser bestehen kann, eine Empfängervorrichtung auf, mittels welcher die auf das Werkstück 20 projizierte Laser-Linie optisch erfasst oder erkannt und derart ausgewertet werden kann, dass der Biegewinkel wie auch die Position der einen äusseren Kante 21 des Werkstücks 20 erfasst bzw. berechnet werden kann. Eine solche Empfängervorrichtung kann beispielsweise aus einer sogenannten CCD-Kamera bestehen.

[0025] Jedenfalls kann mit der Empfängervorrichtung die Länge der auf das Werkstück 20 projizierten Laser-Linie erfasst werden, woraus zusammen mit dem zugehörigen Biegewinkel ein Berechnen der absoluten Schenkellänge und/oder der relativen Schenkellängenänderung ermöglicht wird. Zur Bestimmung der Schenkellängenänderung müssen das Messsystem und das Werkstück noch nicht einmal genau positioniert werden, sondern es muss lediglich sichergestellt werden, dass die Laserlinie während des gesamten Biegevorgangs über die äussere Kante 21 des Werkstücks 20 hinausgeht und der mit der Erfassungseinrichtung erfasste Bereich ebenfalls zumindest bis zur äusseren Kante 21 des Werkstücks 20 reicht.

[0026] Gegebenenfalls kann die Position der Kante 21 auch in Bezug auf einen gegenüber der Empfängervorrichtung definierten Referenzpunkt erfasst werden. Jedenfalls ist die im Messsystem integrierte Empfängervorrichtung in der Lage, aufgrund des hell-dunkel-Übergangs im Bereich der Kante 21 deren absolute und/oder relative Position zu erfassen.

[0027] Dabei kann sowohl die Länge der erfassten Linie, wie auch die zusammen mit der Winkelinformation daraus berechnete Schenkellänge und/oder die Schenkellängenänderung abgespeichert werden.

[0028] Vorteilhaft ist es jedenfalls, wenn für verschiedene Biegewinkel, die zugehörige Eintauchtiefe des Stempels 5, die zugehörige Biegekraft wie auch die zugehörige Schenkellänge und/oder die Schenkellängenänderung abgespeichert werden. Anstelle der Schenkellänge kann ggf. natürlich auch die Länge der auf das Werkstück 20 bzw. einen Schenkel projizierten Laser-Linie abgespeichert werden. Es versteht sich, dass die genannten Parameter nicht zwingend in einer direkt verwertbaren Einheit abgespeichert werden müssen, sondern jeweils lediglich ein Wert abgespeichert werden muss, der einen Rückschluss auf die zugehörige Messgrösse zulässt. Diesbezüglich sind beliebige Varianten möglich, welche hier nicht alle aufgezählt werden. Zudem soll erwähnt werden, dass nicht zu jedem Biegewinkel zwingend alle vorgängig genannten Parameter erfasst und abgespeichert werden müssen, sonder dass ggf. einzelne Parameter häufiger erfasst werden als andere. Die erfassten Werte können zudem in Form einer Referenzkurve abgespeichert werden.

[0029] Zusätzlich zu den direkt erfassten Daten können daraus auch noch weitere Grössen wie beispielsweise der k-Faktor und Biegeinnenradius errechnet und ggf. dem Biegewinkel zugeordnet werden. Als k-Faktor wird ein Korrekturfaktor bezeichnet, der einen Rückschluss auf die durch den Biegevorgang bewirkte Längenänderung des Werkstücks 20 zulässt. Beim Biegevorgang wird die neutrale Faser des Werkstücks 20 auf die Innenseite verschoben, was gleichbedeutend ist mit einer Streckung bzw. Verlängerung des Werkstücks 20 im Bereich der Biegelinie 22. Der k-Faktor sowie der Biegeinnenradius sind deshalb wichtig, weil durch sie wichtige Rückschlüsse für das Biegen von gleichen oder ähnlichen Materialien aber mit anderen Werkzeugkombinationen und/oder anderen Werkstückdicken gezogen werden können. Jedenfalls kann aufgrund der ermittelten Parameter die zum Erreichen eines bestimmten Winkels notwendige Eintauchtiefe des Stempels 5 in die Matrize 13 auch dann sehr genaue bestimmt werden, wenn die Eigenschaften des Werkstücks variieren bzw. nicht genau mit den Sollvorgaben übereinstimmen.

[0030] Um mit dem Werkstück 20 eine Referenzbiegung durchzuführen, wird die Oberwange 2, wie aus der Fig. 3 in einer Momentaufnahme ersichtlich ist, nach unten verfahren, so dass der Biegestempel 5 in die Matrize 13 eindringt und das Werkstück 20 entlang einer Biegelinie 22 biegt. Durch das Biegen des Werkstücks 20 entstehen zwei Schenkel 23, 24, welche mit zunehmender Biegung nach oben schwenken. Dabei verändert sich natürlich die Lage des jeweiligen Schenkels 23 in Bezug auf das Messsystem 16 kontinuierlich. Beim Hochbiegen des jeweiligen Schenkels 23 verändert sich einerseits der Winkel, unter dem das Laserlicht 17 auf dem Schenkel 23 auftrifft. Andererseits verändert sich auch die Länge L2 der mittels des Messsystems 16 auf die Unterseite des Schenkels 23 projizierten Linie. Die Messung des Biegewinkels erfolgt über die Vermessung der Projektion des Linienlasers auf den Schenkel 23 des Werkstücks 20. Namentlich wird die Lage der Linie mit der Kamera gemessen, die schräg auf die Oberfläche des Werkstücks 20 gerichtet ist. Aufgrund des zwischen Laser und Kameraachse eingeschlossenen Winkels kann der Biegewinkel berechnet werden, wie anschliessend noch näher erläutert wird. Obwohl beim Hochbiegen des Schenkels 23 die darauf projizierte Laserlinie keine lineare Längenänderung erfährt, kann aufgrund der gemessene Länge der Linie sowie des zugehörigen Biegewinkels die absolute Länge des Schenkels 23 und/oder dessen Längenänderung genau bestimmt werden. Grundsätzlich spielt es keine Rolle, ob die Schenkellänge oder die Schenkellängenänderung des Werkstücks 20 bestimmt wird oder bestimmt werden muss, da sich beiden Grössen grundsätzlich dazu eignen abgespeichert und direkt oder indirekt als Referenzgrösse verwendet zu werden oder für einen nachfolgenden Biegevorgang zur Bestimmung des k-Faktors herangezogen zu werden.

[0031] Da die Matrize 13 eine feste Öffnungsweite aufweist, wird der Biegewinkel ausschliesslich durch die Eintauchtiefe des Stempels 5 in die Matrize 13 bestimmt. Als Eintauchtiefe des Stempels 5 in die Matrize 13 wird das Eindringen der Vorderseite des Stempels 5 gegenüber der Auflagefläche 15 der Matrize 13 bezeichnet. Als Biegekraft wird die vom Stempel 5 gesamthaft auf das zu biegende Werkstück 20 ausgeübte Kraft bezeichnet.

[0032] Es versteht sich, dass der Stempel 5 nicht zwingend an der Oberwange 2 und die Matrize 13 an der Unterwange 3 angeordnet sein muss, sondern dass sehr wohl auch eine umgekehrte Anordnung möglich ist, indem die Matrize 13 an der Oberwange 2 und der Stempel an der Unterwange 3 der Biegevorrichtung 1 angeordnet werden. Am grundsätzlichen Erfindungsgedanken und Verfahrensablauf ändert sich dadurch jedoch nichts.

[0033] Da der Biegeinnenradius vor der Referenzmessung weder bekannt ist noch exakt berechnet werden kann, dieser jedoch für die Berechnung der genauen Eintauchtiefe des Stempels von entscheidender Bedeutung ist, ist die Kenntnis des effektiven Biegeinnenradius von grosser Wichtigkeit. So verändert sich der Biegeinnenradius insbesondere in Abhängigkeit von der Öffnungsweite und der V-Form der Matrize, dem Stempelradius, der Blechqualität sowie der Blechdicke.

[0034] Um den Biegeinnenradius exakt zu bestimmen, kann beispielsweise ein Biegevorgang in Zyklen durchgeführt werden, wobei während des Biegevorgangs mehrmals, beispielsweise alle 10°, der berechnete Winkel mit dem tatsächlich gemessenen Winkel verglichen wird.

[0035] Sofern bei diesem Biegevorgang das Werkstück während der Durchführung der jeweiligen Referenzmessung nicht entlastet wird, kann aufgrund der gemessenen Schenkellänge bzw. Schenkellängenveränderung und des Biegewinkels der Biegeinnenradius losgelöst von der Rückfederung des Materials bestimmt werden. Jedenfalls kann aufgrund des Unterschieds zwischen dem berechneten und dem gemessenen Winkel der jeweilige Fehler bei der Berechnung des Biegeinnenradius ermittelt werden. Daraus kann nun eine "Fehlerkurve" abgeleitet werden, welche jeweils für die relevanten Blechparameter wie Blechsorte, Dicke etc. sowie eine Kombination von Ober- und Unterwerkzeug Gültigkeit hat und für Folgebiegungen herangezogen werden kann. Die gewonnenen Daten können in Form einer Tabelle oder "Fehlerkurve" derart abgespeichert werden, dass bei nachfolgenden Biegevorgängen direkt oder indirekt auf diese Daten zurückgegriffen werden kann.

[0036] Aufgrund der Kenntnis des effektiven Biegeinnenradius kann der untere Totpunkt -maximale Eintauchtiefe- des Stempels sehr genau bestimmt werden, zumal der Anwender nur noch die tatsächliche Blechrückfederung korrigieren muss. Dabei kann der Anwender auf das genannte Messsystem zum Bestimmen des Schenkellänge verzichten.

[0037] Die Blechrückfederung als solches kann ebenfalls einfach bestimmt werden, indem der Biegevorgang gestoppt, das Blech durch Hochfahren des Biegestempels entlastet und die durch die Rückfederung entstehende Winkelveränderung gemessen wird. Es versteht sich, dass die Blechrückfederung ebenfalls mehrmals pro Biegevorgang gemessen werden kann.

[0038] Zu erwähnen ist, dass unter Werkzeugkombination jeweils die Kombination von Biegestempel und Matrize zu verstehen ist. Zudem soll festgehalten werden, dass unter der Biegekraft nicht zwingend die effektiv aufgebrachte Biegekraft zu verstehen ist, sondern lediglich ein Parameter, der proportional zu der aufgebrachten Biegekraft ist.

[0039] Die Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung das mittels der CCD-Kamera des Messsystems aktiv erfasste Feld 28. Die dicke Linie 29 symbolisiert die auf einen Schenkel des Werkstücks projizierte Laserline, während die gestrichelt dargestellte Linie 30 den ausserhalb des Werkstücks bzw. der äusseren Kante verlaufenden Teil der Laserlinie darstellt. Der von der Kamera effektiv erfasste Bereich ist grösser als das aktiv erfasste Feld 28. Die Software ist jedoch in der Lage, das aktive Feld 28 innerhalb des Erfassungsbereichs der Kamera derart zu verschieben, dass die horizontale Linie 31 immer mit dem Anfang des Laserstrahls 29 zusammenfällt bzw. der Anfang des Laserstrahls 29 auf der horizontalen Linie 31 liegt.

[0040] Die CCD-Kamera ist zusammen mit der entsprechenden Auswertesoftware in der Lage, den Winkel β zwischen der horizontalen Linie 31 des Messfeldes und der Laserlinie 29 zu bestimmen und daraus den Biegewinkel zu berechnen. Der Winkel β ist somit ein Mass für den effektiven Biegewinkel, wobei der von der Kamera erfasste Winkel nicht mit dem effektiven Biegewinkel übereinstimmt bzw. übereinstimmen muss.

[0041] Zusätzlich zu dem Biegewinkel kann aufgrund der Länge L1 der erfassten Laserlinie 29 sowie des Winkels β auch die effektive Schenkellänge und/oder die Schenkellängenveränderung berechnet werden. Während in der Fig. 4 die Situation bei einem Biegewinkel von 180°, d.h. im nicht gebogenen Ausgangszustand des Werkstücks dargestellt ist, ist in der Fig. 5 die Situation bei einem Biegewinkel von 90° dargestellt. Wie ersichtlich, ist der Winkel β kleiner, während die Länge L2 der auf den Schenkel des Werkstücks projizierte Laserline 29 grösser ist. Die Länge L1, L2 der auf den Schenkel des Werkstücks projizierte Laserline 29 kann aufgrund des jeweiligen hell-dunkel-Übergangs genau erfasst werden, zumal auch durch die äussere Kante des Werkstücks ein definierter hell-dunkel-Übergang entsteht. Wichtig ist lediglich, dass die projizierte Laserlinie während des gesamten Biegevorgangs das Werkstück 20 seitlich überragt, d.h. über die äussere Kante 21 (Fig. 3) hinausgeht.

[0042] Die während der Referenzmessung erfassten bzw. ermittelten und/oder errechneten Messgrössen und Daten werden üblicherweise einem bestimmten Material mit einer bestimmten Dicke und einer bestimmten Werkzeugkombination zugeordnet. Im Idealfall würde somit für jedes Material, jede Werkstückdicke und jede Werkzeugkombination zumindest eine Referenzmessung durchgeführt und die entsprechenden Messdaten abgespeichert. Da dies in der Praxis jedoch kaum machbar ist, wird im Normalfall auf Referenzdaten zurückgegriffen, die dem zu biegenden Material bzw. der verwendeten Werkzeugkombination am nächsten kommen und bezüglich des Endbiegewinkels die besten Ergebnisse erwarten lassen. Da im vorliegenden Fall bei der Referenzmessung für verschiedene Biegewinkel sowohl die zugehörige Eindringtiefe des Stempels in die Matrize, wie auch die Biegekraft sowie die Schenkellänge und/oder die Schenkellängenveränderung gemessen und abgespeichert wird/werden und ggf. auch noch der k-Faktor und der Biegeinnenradius bestimmt wird, ergeben sich in der Praxis auch dann sehr gute Resultate, wenn das Material und/oder die Materialdicke und/oder die Werkzeugkombination nicht exakt mit demjenigen bzw. derjenigen der Referenzmessung übereinstimmt. Dazu können die in der Datenbank abgespeicherten Messdaten und Referenzwerte interpoliert werden. Wenn zum Beispiel von einem bestimmtem Material die Einträge für 2 mm und 3 mm dicke Werkstücke vorhanden sind, können die Daten für 2,5 mm ebenfalls ausgerechnet werden. Auch kann nach oben oder unten interpoliert werden. Wenn beispielsweise die Einträge für 2 mm, 3 mm und 4 mm dicke Werkstücke vorhanden sind, können die Daten auch für ein 5 mm dickes Werkstück errechnet werden. Gleiches gilt beispielsweise für Zwischenwinkel. Wenn beispielsweise für ein bestimmtes Material die zum Erzielen eines Biegewinkels von 90° und 100° notwendige Eintauchtiefe des Stempels in die Matrize bekannt ist, so kann auch die zum Erzielen eines Biegewinkels von beispielsweise 93,2° notwendige Eintauchtiefe errechnet werden. Auch zwischen unterschiedlichen Matrizenöffnungen kann interpoliert werden.

[0043] Da konventionelle Biegevorrichtungen üblicherweise kein Messsystem zum Erfassen des Biegewinkels und/oder der Schenkellänge des Werkstücks aufweisen, sondern im allgemeinen nur mit Sensoren zum Erfassen der Eintauchtiefe des Stempels in die Matrize sowie der zugehörigen Biegekraft ausgerüstet sind, wird bei den nachfolgenden Biegevorgängen üblicherweise nur die Eintauchtiefe des Stempels in die Matrize sowie die zugehörige Biegekraft gemessen. Natürlich kann bei nachfolgenden Biegevorgängen die Eintauchtiefe des Stempels sowie die zugehörige Biegekraft auch kontinuierlich gemessen werden. Allerdings hat sich in der Praxis gezeigt, dass ein mehrmaliges Messen der Biegekraft und der zugehörigen Eintauchtiefe und ein Vergleich mit den abgespeicherten Referenzwerten im Allgemeinen genügt, um die für einen bestimmten Endbiegewinkel -Sollbiegewinkel- notwendige Eindringtiefe des Stempels 5 in die Matrize 13 derart exakt zu berechnen, dass der Fehler bezüglich des effektiven Endbiegewinkels wesentlich kleiner ist als bisher. Diesbezügliche Versuche haben gezeigt, dass mit einer guten Datenbank und einer dynamischen Messung der Biegekraft mitsamt der zugehörigen Eintauchtiefe sowie einem kontinuierlichen Vergleich der gemessenen mit den abgespeicherten Referenzwerten und einer dynamischen Korrektur der Fehler in Bezug auf den Endbiegewinkel, d.h. die Abweichung zwischen Soll- und Ist-Winkel, sich in der Grössenordnung von ±15 Winkelminuten bewegt und damit wesentlich kleiner ist als bei den gattungsgemässen Verfahren.

[0044] Wird beispielsweise festgestellt, dass für eine bestimmte Eindringtiefe des Stempels in die Matrize im Vergleich zu dem für die Referenzbiegung verwendeten Werkstück eine höhere Biegekraft aufgebracht werden muss, so kann daraus geschlossen werden, dass das verwendete Material steifer ist. Dies wiederum bedeutet, dass der Biegeradius bei einer bestimmten Eintauchtiefe grösser ist und für einen bestimmten Biegewinkel der Stempel daher etwas weniger tief in die Matrize eintauchen muss.

[0045] Umgekehrt verhält es sich, wenn das zu biegende Werkstück weicher ist. In diesem Fall ist die für eine bestimmte Eindringtiefe des Stempels in die Matrize im Vergleich zu dem für die Referenzbiegung verwendeten Werkstück aufgebrachte Biegekraft geringer und der Biegeradius entsprechend kleiner. Daher muss der für einen bestimmten Biegewinkel der Stempel daher etwas tiefer in die Matrize eintauchen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Biegen von Werkstücken (20) mit einer einen Biegestempel (5) sowie eine Matrize (13) aufweisenden Biegevorrichtung (1), wobei zumindest eine Referenzbiegung durchgeführt wird, bei der während des Biegevorgangs verschiedene Biegewinkel zusammen mit der zugehörigen Eindringtiefe des Stempels (5) in die Matrize (13) sowie der zugehörigen Biegekraft erfasst werden, und wobei zumindest ein Teil der erfassten Werte derart abgespeichert wird, dass bei nachfolgenden Biegevorgängen darauf zurückgegriffen werden kann, um die für einen bestimmten Sollbiegewinkel notwendige Eindringtiefe des Stempels (5) in die Matrize (13) zu berechnen, dadurch gekennzeichnet, dass

- für verschiedene Biegewinkel zusätzlich die Schenkellänge und/oder die Schenkellängenveränderung des Werkstücks (20) bestimmt und abgespeichert wird,

- und/oder dass für verschiedene Biegewinkel zusätzlich die Schenkellänge und/oder die Schenkellängenveränderung des Werkstücks (20) bestimmt wird und aus den erfassten und/oder berechneten Werten der k-Faktor für das Werkstück (20) berechnet und abgespeichert wird.

- und/oder dass für verschiedene Biegewinkel zusätzlich die Schenkellänge und/oder die Schenkellängenveränderung des Werkstücks (20) bestimmt wird und aus den erfassten und/oder berechneten Werten der k-Faktor sowie der Biegeinnenradius für das Werkstück (20) berechnet und abgespeichert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Schenkellänge und/oder der Schenkellängenveränderung die Position der äusseren Kante (21) des Werkstücks (20) während des Biegevorgangs mehrmals erfasst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für mehrere Biegewinkel die Position der äusseren Kante (21) des zu biegenden Werkstücks (20) erfasst und abgespeichert wird und dass aufgrund der Position der äusseren Kante (21) sowie des zugehörigen Biegewinkels die Schenkellänge und/oder die Schenkellängenveränderung berechnet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Biegewinkels ein linienförmiger Lichtstrahl (17) derart auf das Werkstück (20) projiziert wird, dass mittels einer Kamera die Lage auf die Oberfläche des Werkstücks (20) gerichteten Lichtstrahls (17) gemessen und aufgrund eines zwischen Lichtstrahl (17) und Kameraachse eingeschlossenen Winkels (β) der Biegewinkel berechnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Position der äusseren Kante (21) des Werkstücks (20) während des Biegevorgangs ein linienförmiger Lichtstrahl (17) auf das Werkstück (20) projiziert wird, der sich über die äussere Kante (21) des Werkstücks (20) hinaus erstreckt, und dass mittels einer Kamera aufgrund eines Helligkeitsunterschieds die Position der äusseren Kante (21) des Werkstücks (20) erfasst wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die auf das Werkstück (20) projizierte Linie des Lichtstrahls (17) im Wesentlichen quer zur Biegeachse (22) verläuft.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für einen Biegewinkel der zugehörige Biegeradius berechnet und abgespeichert wird, wobei der Biegeradius aufgrund des gemessenen Biegewinkels und der zugehörigen Eindringtiefe des Stempels (5) in die Matrize (13) errechnet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für einen Biegewinkel die zugehörige Biegeverkürzung des Werkstückschenkels (23) berechnet und abgespeichert wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der erfassten und/oder bestimmten Daten auf einem Speichermedium, insbesondere in einer Datenbank eines Zentralrechners oder einem Personalcomputer, abgespeichert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die abgespeicherten Daten an eine weitere Biegevorrichtung übertragen werden, insbesondere mittels eines Netzwerks oder des Internets.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der erfassten und/oder bestimmten Daten derart auf eine weitere Biegevorrichtung übertragen werden, dass die weitere Biegevorrichtung für einen nachfolgenden Biegevorgang darauf zugreifen kann, um die für einen bestimmten Biegewinkel notwendige Eintauchtiefe des Stempels in die Matrize zu berechnen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest eine Werkzeugkombination und zumindest eine Materialsorte die verschiedenen Biegewinkeln zuzuordnende Eindringtiefe des Stempels in die Matrize mitsamt der zugehörigen Biegekraft sowie dem ermittelten k-Faktor auf die weitere Biegevorrichtung übertragen werden, und dass bei einem nachfolgenden Biegevorgang eines aus einem zumindest ähnlichen Material bestehenden Werkstücks auf der weiteren Biegevorrichtung mehrmals die Eindringtiefe des Stempels in die Matrize sowie die zugehörige Biegekraft gemessen und mit den abgespeicherten Werten oder der abgespeicherten Referenzkurve verglichen wird, und dass aufgrund der gemessenen Werte sowie allfälliger Abweichungen die für den Endbiegewinkel massgebende maximale Eintauchtiefe des Biegestempels in die Matrize berechnet wird.

13. Biegevorrichtung (1) zum Biegen von Werkstücken mittels eines in eine Matrize (13) eindringenden Biegestempels (5), wobei die Biegevorrichtung (1) zumindest einen Weggeber (8) zum Erfassen des Vorschubs des Biegestempels (5), zumindest einen Sensor (10) zum direkten oder indirekten Erfassen der aufgebrachten Biegekraft sowie eine elektronische Steuervorrichtung (7) zum Steuern der Vorschubbewegung des Biegestempels (5) und zum Auswerten und/oder Abspeichern und/oder Vergleichen von erfassten Messgrössen bzw. berechneten Messgrössen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegevorrichtung (1) zusätzlich ein Messsystem (16) zum Messen des Biegewinkels sowie der jeweils zugehörigen Schenkellänge und/oder der Schenkellängenveränderung des Werkstücks (20) während des Biegevorgangs aufweist.

14. Biegevorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (16) derart ausgebildet ist, dass es zur Bestimmung der Schenkellänge und/oder der Schenkellängenveränderung die Position der äusseren Kante (21) des Werkstücks (20) während des Biegevorgangs mehrmals erfasst.

15. Biegevorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (16) zumindest eine Lichtquelle sowie eine Kamera aufweist, wobei die Lichtquelle zur Bestimmung des Biegewinkels einen linienförmigen Lichtstrahl (17) derart auf das Werkstück (20) projiziert, dass mittels einer Kamera die Lage der schräg auf die Oberfläche des Werkstücks (20) gerichteten Linie gemessen und aufgrund des zwischen Licht und Kameraachse eingeschlossenen Winkels der Biegewinkel berechenbar ist.

16. Biegevorrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (25) des vom Messsystem (16) emittierten Lichtstrahls (17) einen Winkel (α) zwischen 30 und 60° mit der Längsachse (26) des Biegestempels (5) einschliesst.

17. Biegevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegevorrichtung (1) eine Schnittstelle (12) aufweist, über welche die erfassten und/oder berechneten Daten übertragbar sind.

Zeichnung