Verfahren zum Blechbiegen und Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens

Abstract

 Zum Blechbiegen mit einem Biegestempel (2) und einer Matrize (5) wird zunächst im Probelauf die während der Deformation eines Bleches (6) auftretende Biegekraft nach Grösse und Verlauf in Funktion der Eindringtiefe gemessen und registriert. Beim Biegen eines weiteren Bleches wird der Kräfteverlauf (11) mit dem gespeicherten Kräfteverlauf (10) verglichen. Mit Hilfe der vorhandenen Unterschiede wird die Eindringtiefe (h) korrigiert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Blechbiegen mit einem Biegestempel und einer Matrize, in welche der Biegestempel je nach Biegewinkel mehr oder weniger eindringt.

[0002] In bekannter Weise wird der Biegewinkel durch die Höhenlage der Stempelkante bezüglich der Auflagestellen in der Matrize bestimmt. Bei Feinblechen muss diese Lage auf der ganzen Kantenlänge innerhalb einer Toleranz von wenigen hundertstel Millimeter liegen, da eine Abweichung von 0,04 mm bereits einen Fehler von 1° ergibt. Dies bedingt eine sehr genaue Einhaltung der unteren Endstellung des Biegestempels und die genaue Kompensation der Maschinen-und Werkzeugfehler.

[0003] Eine wesentliche Vereinfachung und Verbesserung brachte der Vorschlag, die Lage des Stempels durch eine Höhenverstellung des Matrizenbodens zu bestimmen, wodurch die ganzen maschinenseitigen Einflüsse auf den Biegewinkel ausgeschaltet werden. Der gewünschte Winkel kann durch Höhenverstellung des Matrizenbodens einfach und wiederholbar bestimmt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, durch programmgesteuerte oder NC-gesteuerte Verstellung des Matrizenbodens verschiedene Winkel hintereinander in einem Arbeitsgang zu biegen.

[0004] Es hat sich aber gezeigt, dass trotz genauer Einstellung und Einhaltung der Eindringtiefe, z.B. durch genaue Höheneinstellung des Matrizenbodens, bei der Wiederholung des Biegevorganges an verschiedenen qualitativ gleichwertigen Blechstücken Abweichungen im Biegewinkel entstehen. Dies hängt damit zusammen, dass beim Biegevorgang im Blech nie die theoretische scharfe Kante entsteht, sondern diese mehr oder weniger abgerundet wird. Der Radius der Abrundung beeinflusst dabei den Biegewinkel in ganz erheblichem Masse. Andererseits variiert die Abrundung bei zwei theoretisch gleichwertigen Blechen je nach Fabrikation, Struktur etc.. Mit anderen Worten, zwei von verschiedenen Fabrikanten hergestellte qualitativ gleichwertige Blechstücke weisen nach der Bearbeitung an der gleichen Einrichtung und bei gleichbleibender Einstellung derselben, abweichende Biegewinkel auf, da die beim Biegen entstandenen Abrundungen voneinander verschieden sind. Dies ist ein grosser Nachteil, welcher bis jetzt nicht befriedigend beseitigt werden konnte.

[0005] Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beheben und ein Verfahren vorzuschlagen, mittels welchem die Eindringtiefe exakt dem zu erzielenden Winkel entsprechend so bestimmt werden kann, dass dabei die individuellen variablen Blecheigenschaften Berücksichtigung finden.

[0006] Erfindungsgemäss wurde nun erkannt, dass der Biegewinkel bei gleichbleibender Eindringtiefe des Biegestempels von der Grösse der während des Biegevorganges auftretenden Biegekräfte abhängig ist. Dementsprechend zeichnet sich das vorgeschlage Verfahren eingangs erwähnter Art dadurch aus, dass die Grösse und der Verlauf der während der Deformation des Blechstückes benötigten Biegekraft ermittelt und zur Bestimmung der Eindringtiefe verwendet wird.

[0007] Die Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens weist einen Biegestempel und eine Matrize auf, in welche der Biegestempel je nach Biegewinkel mehr oder weniger eindringt. Erfindungsgemäss ist im Biegestempel eine Messeinrichtung zur kontinuierlichen Ermittlung der im Stempel während der Deformation des Blechstückes auftretenden Kräfte vorhanden, welche Messeinrichtung mit einem Rechner in Verbindung steht, der den Stempelvorschub beeinflusst. Der Rechner kann auch mit der Steuerung zur Höhenverstellung des Matrizenbodens gekoppelt sein.

[0008] Auf beiliegender Zeichnung sind Diagramme zur Erläuterung des Verfahrens und eine beispielsweise Ausführung der Einrichtung schematisch dargestellt.

[0009] Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Skizze;

Fig. 2 ein Kräfteverlauf-Diagramm;

Fig. 3 ein weiteres Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen Eindringtiefe und Biegewinkel für verschiedene Bleche zeigt;

Fig. 4 die schematische Darstellung eines Biegestempels in Seitenansicht und

Fig. 5 eine Stirnansicht zu Fig. 4.

[0010] Wie aus der schematischen Skizze in der Fig. 1 ersichtlich ist, wird der Biegewinkel a durch die Lage der Kante 1 des _Biegestempels 2 bezüglich der Auflagekanten 3 und 4 der Matrize 5 bestimmt. Diese Lage wird durch die Eindringtiefe h gegeben. Beim Biegen wird aber das Blech 6 mit einem Radius 7 gebogen, welcher je nach Blecheigenschaften verschieden ist, und zwar auch bei qualitativ gleichwertigen Blechen; die durch verschiedene Hersteller oder zeitlich verschieden hergestellt wurden. Daraus folgt, dass bei gleichbleibender Eindringtiefe h des Stempels 2 auch bei der Verwendung der gleichen Matrize 5 mit den Auflagekanten 3 und 4 der Winkel a nicht gleich bleibt, sondern sich ändert. Wenn nun der Kräfteverlauf in Fuktion des Weges aufgezeichnet wird, so erhält man für verschiedene aber qualitativ gleichwertige Bleche die Kurven 10, 11 und 12 der Fig. 2, wobei mit dem Weg die Eindringtiefe h gemeint ist.

[0011] Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass während des Biegevorganges bis zum Erreichen der Eindringtiefe h das Blech 11 weniger und das Blech 12 mehr Kraft benötigt als es zum Biegen des Bleches 10 erforderlich ist. Dies wirkt sich so aus, dass bis zum Erreichen der Eindringtiefe h das Blech 10 z.B. genau auf90° gebogen ist, das weichere Blech 11 etwas weniger, z.B. auf 91⁰, während das härtere Blech 12 auf 89° gebogen wird.

[0012] In der Fig. 3 sind diese Verhältnisse veranschaulicht, indem die Abhängigkeit des Biegewinkels a von der Eindringtiefe für verschiedene Bleche 10, 11 und 12 gezeigt wird. Um bei allen drei Blechen 10, 11 und 12 den gewünschten Winkel 90⁰ zu erreichen, genügt beim Blech 12 eine kleinere Eindringtiefe, während beim Blech 11 eine grössere Eindringtiefe als beim Blech 10 erforderlich ist. Es besteht also eine Funktion zwischen Biegewinkel a und Eindringtiefe h, welche vom jeweiligen Kräfteverlauf abhängt. Erfindungsgemäss wird deshalb die Grösse und der Verlauf der benötigten Biegekraft im Biegestempel gemessen und ein Rechner mit den Messwerten gespeist, welcher die Eindringtiefe für das betreffende Blech individuell bestimmt und den Stempelvorschub entsprechend beeinflusst.

[0013] Im Gebrauch wird während eines Probelaufes ein Blech auf den gewünschten Winkel exakt gebogen und während des Biegevorganges die Grösse und der Verlauf der Biegekraft im Biegestempel in Fuktion der Eindringtiefe gespeichert. Beim Biegen eines weiteren Bleches wird der Kräfteverlauf mit dem gespeicherten Kräfteverlauf verglichen und die Unterschiede zur Korrektur der Eindringtiefe verwendet.

[0014] In den Fig. 4 und 5 ist ein Biegestempel 20 dargestellt, welcher aus einem oberen Teil 21 und aus einem unteren Teil 22 besteht. Die beiden Teile 21 und 22 weisen an ihren einander zugekehrten Seiten je eine Hohlraumhälfte 23 bzw. 24 auf, die zusammen einen Hohlraum zur Aufnahme einer Messeinrichtung 25 bilden. Diese kann z.B. als elektrische

[0015] Kraftmessdose auf Piezoquarzbasis ausgebildet sein. Es kann auch ein soganannter strain gauge verwendet werden. Auf dem unteren Teil 22 des Stempels ist beidseitig je eine Führungsschiene 26 mit Schrauben 27 befestigt, um den oberen Teil 21 seitlich zu stützen und zu führen. Der Stempeloberteil 21 wird bei 28 in üblicher Weise in den Stempelhalter einer hydraulischen Presse eingespannt. Der auf den Stempeloberteil 21 ausgeübte Druck wird in dieser Weise über die Messeinrichtung 25 auf den Unterteil 22 mit Biegekante 29 weitergeleitet. Die Messeinrichtung ermittelt die momentan ausgeübte Kraft. Die Messwerte werden in einem Rechner registriert und verarbeitet. Dieser kann entweder den Hubweg des Stempels z.B. direkt beeinflussen oder, falls eine Matrize mit verstellbarem Matrizenboden verwendet wird, auf die Verstellvorrichtung des Matrizenbodens einwirken, welcher dann in die Stellung gebracht wird, welche dem gewünschten Biegewinkel entspricht, wobei die individuellen Blecheigenschaften berücksichtigt wurden.

[0016] Falls der Biegestempel in der Längsrichtung in kurze Stücke aufgeteilt ist, was oft erforderlich ist, damit auf der ganzen Kantenlänge gleichmässig gefahren wird, so genügt es, einen einzigen Stempelteil mit der erwähnten Messeinrichtung zu versehen, da die Kraftverteilung entlang der ganzen Kantenlänge gleichmässig bleibt.

[0017] Das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung bilden einen wesentlichen Fortschritt in der Blechbearbeitung, insbesondere von Feinblechen, die ohne Rücksicht auf individuelle Strukturverschiedenheiten ohne Einstell- und Korrekturarbeiten mit grosser Präzision automatisch bearbeitet werden können.

Ansprüche

1. Verfahren zum Blechbiegen mit einem Biegestempel (2) und einer Matrize (5), in welche der Biegestempel (2) je nach Biegewinkel (a) mehr oder weniger eindringt, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse und der Verlauf der während der Deformation des Blechstückes benötigten Biegekraft ermittelt und zur Bestimmung der Eindringtiefe (h) verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Biegestempel (2) während der Deformation des Bleches auftretende Biegekraft gemessen und registriert wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Probelaufes ein Blech auf den gewünschten Winkel exakt gebogen wird und während des Biegevorganges die Grösse und der Verlauf der Biegekraft im Biegestempel in Funktion der Eindringtiefe gespeichert werden, worauf beim Biegen eines weiteren Bleches der Kräfteverlauf mit dem gespeicherten Kräfteverlauf verglichen und die Unterschiede zur Korrektur der Eindringtiefe verwendet werden.

4. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, welche einen Biegestempel (2, 20) und eine Matrize (5) aufweist, in welche der Biegestempel (2, 20) je nach Biegewinkel (a) mehr oder weniger eindringt, dadurch gekennzeichnet, dass im Biegestempel (20) eine Messeinrichtung (25) zur kontinuierlichen Ermittlung der im Stempel (20) während der Deformation des Blechstückes auftretenden Kräfte vorhanden ist, welche Messeinrichtung (25) mit einem Rechner in Verbindung steht, der - den Stempelvorschub (h) beeinflusst.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner mit einer Steuerung in Verbindung steht, welche die Stellung eines höhenverstellbaren Matrizenbodens bestimmt.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegestempel (20) einen oberen Teil (21) und einen gegenüber diesen beweglichen unteren Teil (22) aufweist, welche Teile (21, 22) an ihren einander zugekehrten Seiten je eine Hohlraumhälfte (23 bzw. 24) aufweisen, die zusammen einen Hohlraum zur Aufnahme der Messeinrichtung (25) bilden.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung als elektrische Kraftmessdose auf Piezoquarzbasis ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem unteren Teil (22) des Stempels (20) beidseitig je eine Führungsschiene (26) befestigt ist, welche Schienen den beweglichen oberen Teil (22) des Stempels abstützen und führen.

Zeichnung