WO1993001011A1 - Verfahren zum richten von dreidimensional gebogenen werkstücken und hierzu gehörende richtstation - Google Patents

Verfahren zum richten von dreidimensional gebogenen werkstücken und hierzu gehörende richtstation Download PDF

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WO1993001011A1
WO1993001011A1 PCT/EP1992/001555 EP9201555W WO9301011A1 WO 1993001011 A1 WO1993001011 A1 WO 1993001011A1 EP 9201555 W EP9201555 W EP 9201555W WO 9301011 A1 WO9301011 A1 WO 9301011A1
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hydraulic
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plane
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Walter Späth
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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
    • B21D3/00—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts
    • B21D3/10—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts between rams and anvils or abutments

Definitions

  • the present invention relates to a method for straightening three-dimensionally * bent workpieces and a straightening station belonging to them according to the preamble of patent claim 1.
  • the aim is to bend a workpiece as precisely as possible, in particular an elongated metal profile. This is usually done using a bending mold. These bending methods have become known from a number of patent applications which go back to the same applicant.
  • the second category of bending processes relates to bending deformations that work without a bending shape, where the workpiece is bent three-dimensionally in space without a bending template.
  • a number of patent applications are known which go back to the same applicant.
  • the advantage of this second category of bending processes is that they work with relatively little equipment and are therefore inexpensive. However, only a bending accuracy of, for example, + ⁇ 2 - 4 mm can be achieved.
  • the present invention is therefore based on the object of operating the three-dimensional bending, in particular of metal profiles, with high accuracy, using only a small amount of equipment shall be .
  • the invention proposes a method according to the subject matter of claim 1.
  • An essential feature of the method is that an automatic straightening station is now arranged at the exit of the bending machine, which is capable of realigning the three-dimensionally bent workpiece with high accuracy, so that one can work with a relatively inexpensive bending method, which in itself still increases does not lead to high bending accuracy.
  • Metal profiles of this type are increasingly used, for example, in modern motor vehicle construction and replace the conventional passenger cells which are welded together from individual sheet metal parts.
  • the passenger compartment of the motor vehicle is defined in the novel “space” frame profiles and therefore an extremely high level of accuracy is required for the three-dimensional bending of such metal profiles. It is therefore possible, for example, to work with a roll mandrel stretch-bending process that goes back to the same applicant, which is used without a bending mold and which is suitable for continuously processing metal profiles in a continuous process.
  • the final accuracy of the bent metal profiles which is still lacking in this method is then produced by the measuring-straightening station arranged at the exit of the bending station.
  • the three-dimensionally bent workpiece is clamped at at least two clamping points and directed between the hydraulic units arranged between the clamping points.
  • Such hydraulic units work according to the 3-point bending process, i.e. On the one side at the current bending point of the workpiece, two pistons of the piston-cylinder units rest at a distance from one another, while on the opposite side, in the space between the aforementioned pistons, a third piston presses on the workpiece and deforms the workpiece in the direction of the compressive force of this central piston .
  • the measuring-straightening station now consists of a large number of such 3-point bending units, such a 3-point situation, as previously described, not only being created with the help of directly opposite and adjacent hydraulic units, but also with the help of not hydraulic units lying directly next to each other.
  • a mother profile with the desired contour is first scanned by a contour measuring system arranged in the straightening station.
  • This contour measuring system can either be designed without contact or in contact with the workpiece. For reasons of simplification, it is preferred if the contour measuring system is based on the probe principle and one probe is arranged on each hydraulic unit. This saves space and machine effort, because the displacement of the piston of the respective hydraulic unit can now be easily detected with the probe.
  • the piston rods of the associated hydraulic units thus serve at the same time as probes, which are placed on the workpiece and detect the target contour of the nut profile.
  • inventive concept of the present invention also includes other measuring methods, such as optical measuring methods, which touch the target contour of the three-dimensionally bent workpiece without contact.
  • the profile to be straightened is moved into the straightening station and clamped in a second operation.
  • the actual contour of the workpiece is scanned with the same contour measuring system and the difference between the target contour and the actual contour is determined at any point on the workpiece. The number of measuring and alignment points depends on the required accuracy of the three-dimensionally bent workpiece. Then, depending on the correction value determined from the target and actual contour, the same hydraulic unit with which the actual and target contour was recorded at current points on the workpiece is adjusted.
  • Hydraulic units that can be freely assigned to each other form the previously described three-point straightening process, where in the space between two piston rods that are placed on the workpiece from one side, a third piston rod is pressed opposite the workpiece in the space between these two piston rods.
  • the measuring alignment system consists of a box frame; in this longitudinal rails are attached to accommodate ring rails.
  • the distance between these ring rails is infinitely variable in length and can be adjusted to each other with different axial dimensions (moved in parallel).
  • Slides can be freely rotated through 360 ° on these rings on rails. Usually there are two sledges on one common rail are arranged; if necessary, any more can be arranged. The longitudinal and circular adjustment is done manually (can also be done by motor).
  • a tensioning and transport system located in the longitudinal center receives a bent (spatially curved) bent part.
  • An imaginary neutral center axis + _ 0 serves to accommodate the bent part (at least 2 stops in + _ O axis).
  • the spatial contour is measured with reference to this zero axis. It is assumed that the curved contour corresponds exactly to the target dimension. You can measure with the linear units.
  • An AC hydraulic cylinder records the measured value, which takes the contour at the measuring points to the + _ zero axis. This results in a certain number of coordinate points in space. A spatial contour can thus be precisely determined.
  • the sensors on the linear units measure the difference between the actual and target status.
  • the computer now sets the linear cylinder in motion and uses a linear pressure to correct the curve at certain points on the contour of the curved profile.
  • 3-point bending is used in several sequences.
  • P, I,, 2, 2 ', 3, 3', 4.4 ' II and 1.2 like 4.1 and 4.2 have their own ring, ie I and II as well as 1.2 belong to a system, so also 4 'and 4.1 and 4.2.
  • Each linear unit therefore has an axis that can be controlled via CNC.
  • a handling system e.g. a three-dimensionally curved frame is placed on the extended clamping system and fastened (clamping jaws) in a predetermined spatial position. After inserting the frame, measurement and straightening begin immediately.
  • the bent part After straightening, the bent part is brought to the export station and transported on by another handling system.
  • the clamping system moves back into the insertion station and picks up the next bent part in time with the bending process.
  • the AMRIS consists of one or more straightening units.
  • a straightening unit consists of 3 linear measuring straightening stamps per side.
  • Measuring pressure 2 belongs together counter pressure i '+ 3
  • control means that the system can be varied continuously along the longitudinal axis, e.g.
  • Measuring pressure 3 belongs together Counter pressure 2 '+ 4'
  • the linear-measuring-straightening units can also be swiveled in the longitudinal direction to ensure that the measuring-straightening plungers are placed at right angles on the shaped profile.
  • Figure 1 schematically shows a perspective front view of the straightening station
  • Figure 2 the straightening principle of the straightening station according to Figure 1 in one plane
  • Figure 3 schematically a machine structure
  • Figure 4 the directional principle in a plane perpendicular to Figure 2;
  • Figure 5 a modification of the directional principle compared to Figure 2;
  • Figure 6 schematically in side view the upper part of the mounting of a longitudinal rail for holding a hydraulic unit.
  • the workpiece 8 to be straightened is clamped in a box frame 7 at its two ends at the clamping points 9, 10.
  • FIG. 3 also shows that the clamping point 9 is designed as a fixed point 11 (immovable), while the clamping point 10 is designed to be displaceable in the direction of the arrows 12. In this way, build-up of mechanical stresses during the straightening of the workpiece is avoided and such stresses result in changes in length u set and move the clamping point 10 in the arrow directions 12
  • reference points 51, 52, 53, 54 ... etc. are now set at infinitesimally small intervals. Defined, the number and the distance of the alignment points depend on the required accuracy and on the type and design of the workpiece.
  • Each directional point 51 54 lies in the plane of a circular disk 41-45, with each circular disk also being defined as a straightening plane 31-36.
  • circular disk 41-45 means that the outer circumference of each circular disk 41-45 is defined by an annular rail 57 (FIG. 6) and that hydraulic units 1-6; 1 '-6 * are arranged.
  • clamping point 9 is also arranged in the region of a circular disk 10, just like that Clamping point 10 is arranged in the area of a circular disk 45.
  • Both circular disks 40, 45 are in turn defined on their outer circumference by an annular rail 57, in the area of which a large number of hydraulic units are slidably arranged, as is symbolized by the four arrows in the area of the circular disk 40 and in the area of the circular disk 45.
  • each hydraulic unit 1-6 and 1'-6 ' is coupled to a length measuring system, so that, according to FIG. 1, the target contour of a workpiece 8 can be detected in the area of the guide points 51-54 by the hydraulic units 1-6 and l'-6 'are brought up to the workpiece until they are seated on the outer circumference of the workpiece with a defined force that does not lead to a deformation of the workpiece 8.
  • the then associated displacement of the individual piston rods of the hydraulic units is then communicated to the respective length measuring system and a target contour of the workpiece to be measured is formed from this in a connected computer.
  • each circular disk 41-44 defines a straightening plane 31-36, a 3-point straightening method being used.
  • the hydraulic units in the area of the alignment points 51-54 can be rotated through an angle of rotation of 360 ° and thus act at any point on the circumference of the workpiece 8 to be straightened and exert pressure there.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of a mechanical implementation of a system according to the invention for carrying out the method.
  • a cutting knife 14 is arranged at the output, which is in the direction of the arrow 15 is movable and cuts the workpiece bent by the bending machine 13.
  • the workpiece is gripped at one end by a clamping carriage 20 ′, which is arranged with its slide on a conveyor belt 18, which can be moved in the direction of arrow 19 and in the opposite direction.
  • the clamping carriage 20 ' is moved in the direction of arrow 19 into its position 20, so that the workpiece 8 is moved into the region of the directional station 27.
  • Straightening station 27 is assigned to an export station 21, which also has a clamping carriage 22 which can be moved in the direction of arrow 24 with a conveyor belt 23.
  • the conveyor belts 18 and 23 are driven by corresponding motors 25.
  • the hydraulic units 1-6 and l'-6 'of the straightening station 27 are supplied with pressure oil by a hydraulic unit 29, which hydraulic unit 29 is driven by a motor 28. As explained with reference to FIG. 1, the workpiece is clamped in such a way that the clamping points 9, 10 are as far as possible in the neutral central axis 30 (see FIG. 1).
  • each hydraulic unit according to FIG. 4 can be displaced in this plane in the area of its circular disk 41 by a pivoting range 37 of, for example, 90 °, so that the hydraulic unit 1 can be pivoted into the positions 1 "or 1 '*'.
  • the hydraulic unit 1 ' which is also displaceable in the other swivel ranges.
  • FIG. 5 also shows that the hydraulic units 1-6 and l'-6 'can be inclined by an angular range 38 in order to ensure that they always touch the surface of the workpiece 8 in their assigned direction. That is, the inclination of the hydraulic units 1-6 and l'-6 'is adjustable and lockable.
  • FIG. 6 shows a mechanical implementation, for example a first slide 49, which carries an annular rail 57, is arranged on an upper side member 47 of the box frame 7 (see FIG. 1).
  • the ring rail 57 defines the outer circumference of a circular disk 40-45.
  • the piston rod 58 rests with its punch 59 on the surface of the workpiece to be straightened.
  • the stamp 59 can be adapted to the surface of the workpiece in order to ensure a positive fit.
  • the piston rod 58 is arranged displaceably in the direction of arrow 60 in the hydraulic unit, the length measuring device 61 described being arranged on the piston rod -58. It goes without saying that the length measuring device 61 is also arranged on the other cylinder side of the hydraulic unit, ie on the back of the cylinder.
  • the hydraulic unit 1 is held in the carriage 55 with a locking screw 50 in order to ensure a first adjustment movement by hand on the workpiece. This can be used to ensure a specific zeroing of the respective hydraulic device.
  • the carriage 49 is arranged on the longitudinal beam 47 so that it can move in the direction of the arrows 48, the mutual distance between the circular disks 40-45 can thus be set continuously and the distance between the reference points 51-54 can thus be set continuously.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zum Richten von dreidimensional gebogenen Werkstücken, insbesondere Metallprofilen, sieht vor, daß am Ausgang einer Biegemaschine, in der die Werkstücke bis zu dreidimensionalgebogen werden, eine automatische Richtstation angeordnet ist, und das zu richtende Werkstück an mindestens zwei Einspannstellen eingespannt und durch zwischen den Einspannstellen angeordneten Hydraulikeinheiten gerichtet wird.

Description

-1-
Verfahren zum Richten von dreidimensional gebogenen Werkstücken und hierzu gehörende Richtstation
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Richten von dreidimensional* gebogenen Werkstücken und eine hierzu gehörende Richt¬ station nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die bisher bekannten Biegeverfahren lassen sich grundsätzlich in zwei verschiedene Kategorien unterteilen:
Bei der ersten Art von Biegeverfahren wird ein möglichst genaues Biegen eines Werkstückes, insbesondere eines langgestreckten Metallprofils, angestrebt. Hierzu wird in der Regel über eine Biegeform gebogen. Diese Biegeverfahren sind aus einer Reihe von Patentanmeldungen bekannt geworden, die auf den gleichen Anmelder zurückgehen.
Bei diesen, mit aufwendiger Technik arbeitenden Biegeverfahren ist eine relativ hohe Biegegenauigkeit von z.B. +_ 1,0 - 2,0 mm Abweichung zu erreichen. Nachteil ist allerdings, daß man einen hohen Gerä'teaufwand hat und daß deshalb ein derartiges Biegeverfahren teuer ist.
Die zweite Kategorie der Biegeverfahren bezieht sich auf Biegeumformungen, die ohne Biegeform arbeiten, wo das Werkstück also dreidimensional im Raum ohne Biegeschablone gebogen wird. Auch hier sind eine Reihe von Patentanmeldungen bekannt, die auf den gleichen Anmelder zurückgehen. Vorteil dieser zweiten Kategorie von Biegeverfahren ist, daß sie mit relativ wenig Geräteaufwand arbeiten und deshalb kostengünstig sind. Allerdings kann nur eine Biegegenauigkeit von z.B. +^ 2 - 4 mm erreicht werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das dreidimensionale Biegen, insbesondere von Metallprofilen, mit hoher Genauigkeit zu betreiben, wobei ein nur geringer Geräteaufwand verwendet werden sol l .
Zur Lösung der gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 vor.
Wesentliches Merkmal des Verfahrens ist, daß man am Ausgang der Biegemaschine nun eine automatische Richtstation anordnet, die in der Lage ist, das dreidimensional gebogene Werkstück mit hoher Genauigkeit nachzurichten, so daß man mit einem relativ kostengünstigen Biegeverfahren arbeiten kann, welches für sich genommen noch zu keiner hohen Biegegenauigkeit führt.
Erst die Kombination eines derartigen Biegeverfahrens in Verbindung mit der vorgeschlagenen Richtstation führt dann zu einer hohen Genauigkeit von z.B. <= 1*. ,0« mm.
Damit ist es nun erstmals möglich, unter relativ geringem Kostenaufwand auch eine dreidimensionale Umformung von Metallprofilen in Serienfertigung mit hoher Präzision zu gewährleisten. Derartige Metallprofile werden beispielsweise im modernen Kraftfahrzeugbau vermehrt eingesetzt und ersetzen die herkömmlichen Fahrgastzellen, die aus einzelnen Blechteilen zusammengeschweisst werden. Bei den neuartigen "Space"Frame-Profilen wird die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges definiert und daher ist eine außerordentlich hohe Genauigkeit zur dreidimensionalen Biegung derartiger Metallprofile erforderlich. Es kann deshalb beispielsweise mit einem auf den gleichen Anmelder zurückgehenden Rolldorn-Streckbiege-Verfahren gearbeitet werden, welches ohne Biegeform angewendet wird und welches geeignet ist, fortlaufend Metallprofile im Durchlaufverfahren zu bearbeiten.
Die bei diesem Verfahren noch fehlende Endgenauigkeit der gebogenen Metallprofile wird dann durch die am Ausgang der Biegestation angeordnete Mess-Richtstation hergestellt. Zu Betrieb einer derartigen Mess-Richtstation ist es vorgesehen, daß das dreidimensional gebogene Werkstück an mindestens zwei Einspannstellen eingespannt und zwischen den Einspannstelleπ angeordneten Hydraulikeinheiten gerichtet wird.
Derartige Hydraulikeinheiten arbeiten nach dem 3-Punkt-Biegeverfahren, d.h. auf der einen Seite am aktuellen Biegepunkt des Werkstückes liegen im Abstand voneinander zwei Kolben der Kolben-Zylindereinheiten auf, während gegenüberliegend, im Zwischenraum zwischen den vorher erwähnten Kolben, ein dritter Kolben auf das Werkstück drückt und das Werkstück in Richtung der Druckkraft dieses mittleren Kolbens verformt.
Erfindungsgemäss besteht nun die Mess-Richtstation aus einer Vielzahl derartiger 3-Punkt-Biegeeinheiten, wobei eine derartige 3-Punkt-Situation, wie vorher beschrieben, nicht nur mit Hilfe von direkt gegenüberliegenden und benachbarten Hydraulikeinheiten geschaffen werden kann, sondern auch mit Hilfe von nicht unmittelbar nebeneinander liegenden Hydraulikeinheiten.
In einem ersten Arbeitsgang wird hierbei zunächst ein die Sollkontur aufweisendes Mutterprofil von einem in der Richtstation angeordneten Konturmess-System abgetastet.
Dieses Konturmess-System kann entweder berührungslos oder das Werkstück berührend ausgebildet sein. Aus Vereinfachungsgründen ist es bevorzugt, wenn das Konturmess-System auf dem Meßtaster-Prinzip beruht und jeweils ein Meßtaster an einer Hydraulikeinheit angeordnet wird. Hierbei wird Platz- und Maschinenaufwand gespart, denn es kann nun einfach die Verschiebung des Kolbens der jeweiligen Hydraulikeinheit mit dem Meßtaster erfasst werden. Die Kolbenstangen der zugeordneten Hydraulikeinheiten dienen also gleichzeitig als Meßtaster, die auf dem Werkstück aufsetzen und die Soll ontur des Mutterprofils erfassen.
Selbstverständlich sind von dem Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung auch andere Meßverfahren erfasst, wie z.B. optische Meßverfahren, welche die Sollkontur des dreidimensional gebogenen Werkstückes berührungslos abtasten.
Nachdem die Sollkontur von dem Mutterprofil erfasst wurde, wird das zu richtende Profil in einem zweiten Arbeitsgang in die Richtstation eingefahren und eingespannt. In einem dritten Arbeitsgang wird dann mit dem gleichen Konturmeß-System die Ist-Kontur des Werkstückes abgetastet und die Differenz zwischen der Soll-Kontur und der Istkontur an beliebigen Stellen des Werkstückes bestimmt. Die Anzahl der Meß- und Richtpunkte hängt von der geforderten Genauigkeit des dreidimensional gebogenen Werkstückes ab. Es wird dann in Abhängigkeit von dem aus Soll- und Istkontur bestimmten Korrekturwert jeweils mit der gleichen Hydraulikeinheit, mit der die Ist- und Sollkontur an aktuellen Punkten des Werkstückes erfasst wurde, nachgerichtet.
Hierbei bilden beliebig einander zuordnungsfähige Hydraulikeinheiten das vorher beschriebene Dreipunkt-Richtverfahren, wo im Zwischenraum zwischen zwei Kolbenstangen, die von der einen Seite auf das Werkstück aufgesetzt werden, im Zwischenraum zwischen diesen beiden Kolbenstangen eine dritte Kolbenstange gegenüberliegend auf das Werkstück gepresst wird.
Hierzu wird noch angemerkt, daß praktisch jede Hydraulikeinheit eine Richtebene definiert.
Das Meßrichtsystem besteht aus einem Kastenrahmen; in diesem sind Längsschienen angebracht zur Aufnahme von Ringschienen. Diese Ringschienen sind in ihrem Abstand in der Länge stufenlos verstellbar und können mit unterschiedlichem Achslängsmaß zueinander eingestellt werden (parallel verschoben werden).
Auf diesen Ringen an Schienen sind Schlitten frei um 360° verdrehbar angeordnet. In der Regel sind es zwei Schlitten, die auf einer gemeinsamen Schiene angeordnet sind; es können - wenn erforerlich - beliebig mehr angeordnet werden. Die Längs- und Rundverstellung erfolgt manuell (kann auch motorisch geschehen).
An den Schlitten wiederum befinden sich zum Zentrum hin linear verschiebbare Zylinder mit einer Meßsonde am Kopf sowie mit entsprechender AC-Steuerung für den Zylinder selbst versehen.
Ein im Längszentrum befindliches Spann- und Transportsystem nimmt ein gebogenes (räumlich gebogenes) Biegeteil auf. Eine gedachte neutrale Mittelachse +_ 0 dient zur Aufnahme des Biegeteils (mindestens 2 Haltepunkte in +_ O-Achse). Nun wird die räumliche Kontur mit Bezug auf diese Null-Achse vermessen. Es wird davon ausgegangen, daß die gebogene Kontur genau dem Soll-Maß entspricht. Gemessen werden kann mit den Lineareinheiten.
Aufbau einer Lineareinheit:
Ein AC-Hydraulikzylinder nimmt den Meßwert auf, der die Kontur an der Meßstellen zur +_ Nullachse einnimmt. Daraus ergeben sich eine bestimmte Anzahl von im Raum gelegenen Koordinatenpunkte. Dadurch ist eine räumliche Kontur genau bestimmbar.
Ein gebogenes Teil wird nun über die Einfuhr-Station in die Richtstation (AMRIS = automatisches Meß- und Richtsystem) eingefahren. Die Sensoren an den Lineareinheiten messen den Differenzbetrag zwischen dem Ist- und Sollzustand. Der Rechner setzt nun die Linearzylinder in Bewegung und korrigiert durch einen Lineardruck punktuell auf die Kontur des gebogenen Profils die Kurve. Hier wird das Prinzip des 3-Punkt-Biegens in mehrfacher Folge zum Einsatz gebracht.
P,I, , 2, 2', 3, 3', 4,4'
Figure imgf000007_0001
I.I und 1.2 wie 4.1 und 4.2 haben einen eigenen Ring, d.h. I und I.I sowie 1.2 gehören zu einem System, also auch 4' und 4.1 sowie 4.2.
Jede l_ineareinheit hat also eine Achse, die über CNC angesteuert werden kann.
Durch Erfahrung beim Biegen mehrerer Vormuster kann der Bereich größter Toleranzen relativ genau eingegrenzt werden. Dadurch können auch die Meß- und Richteinheiten an der Kontur genau bestimmt werden mit ihrer Position.
Durch ein Handlingsystem wird z.B. ein dreidimensional gebogener Rahmen auf das ausgefahrene Spannsystem aufgesetzt und befestigt (Spannbacken) in genau vorher bestimmter räumlicher Lage. Nach dem Einschub des Rahmens beginnt sofort die Vermessung und das Richten.
Nach dem Richten wird das Biegeteil in die Ausfuhrstation gebracht und durch ein weiteres Handling-System weiterbefördert. Das Spannsystem fährt zurück in die Einfuhrstation und nimmt im Takt des Biegeprozesses das nächste Biegeteil auf. Das Programm kann bereits über die bekannten Meßpunkte einer Lehre erstellt werden =Richtpunkte des AMRIS-Syste s stimmen überein mit den Meßpunkten des Lehrensystems (siehe Koordinatenaufbau). Siehe Anmeldung "Biege-Lehren und Biege-Werkzeuge für ASB und RASB des gleichen Anmelders.
Das AMRIS besteht aus einem oder mehreren Richteinheiten. Eine Richteinheit besteht aus jeweils 3 Linear-Meß-Richtstempeln pro Seite.
Mess-Druck 2 gehört zusammen Gegendruck i' + 3
oder Mess-Druck 2' gehört zusammen Gegendruck I + 3
Durch entsprechende Steuerung kann stufenlos über die Längsachse des Systems variiert werden, z.B.
Meß-Druck 3 gehört zusammen Gegendruck 2' + 4'
oder
Meß-Druck 3' gehört zusammen usw.
Gegendruck 2 + 4
Nun kann die gleiche Anordnung um 90° verdreht zusätzlich dazu geschaltet werden.
Die Linear-Meß-Richteinheiten können je nach Kontur des gebogenen Rahmenteiles auch in Längsrichtung um den geschwenkt werden, um möglichst ein rechtwinkliges Aufsetzen der Meß-Richtstempel auf das geformte Profil zu gewähr!esiten.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfin¬ dungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
Figur 1: schematisiert eine perspektivische Vorderansicht der Richt¬ station;
Figur 2: das Richtprinzip der Richtstation nach Figur 1 in einer Ebene;
Figur 3: schematisiert einen Maschinenaufbau;
Figur 4: das Richtprinzip in einer zur Figur 2 senkrechten Ebene;
Figur 5: eine Abwandlung des Richtprinzips im Vergleich zu Figur 2;
Figur 6: schematisiert in Seitenansicht den oberen Teil der Lagerung einer Längsschiene zur Halterung einer Hydraulikeinheit.
In einem Kastenrahmen 7 wird das zu richtende Werkstück 8 an seinen beiden Enden an den Einspannstellen 9,10 eingespannt.
Die in vier verschiedenen Richtungen an den Einspannstellen 9,10 gezeichneten Pfeile symbolisieren, daß das Werkstück 8 von allen Seiten her eingespannt wird.
Die Figur 3 zeigt im übrigen, daß die Einspannstelle 9 als Festpunkt 11 (unverschieblich) ausgebildet ist, während die Einspannstelle 10 in den Pfeilrichtungen 12 verschiebbar ausgebildet ist. Auf diese Weise wird ein Aufbau mechanischer Spannungen während des Richtens des Werkstückes vermieden und derartige Spannungen werden in Längenänderungen u gesetzt und verschieben die Einspannstelle 10 in den Pfeilrichtungen 12
Auf dem Werkstück 8 werden nun in infinitesimal kleinen Abständen Richtpunkte 51 ,52,53,54...usw. definiert, wobei die Anzahl und der Abstand der Richtpunkte von der geforderten Richtgenauigkeit und von der Art und Ausgestaltung des Werkstückes abhängen.
Jeder Richtpunkt 51 54 liegt in der Ebene einer Kreisscheibe 41-45, wobei jede Kreisscheibe auch als Richtebene 31-36 zu definieren ist.
Der Begriff "Kreisscheibe" 41-45 meint, daß der Außenumfang jeder Kreisscheibe 41-45 durch eine Ringschiene 57 (Figur 6) definiert ist und daß im Bereich dieser Ringschiene Hydraulikeinheiten 1-6; 1 '-6* angeordnet sind.
Bezogen auf die Richtebene 32 und die dazugehörende Kreisscheibe 41 bedeutet dies, daß der Außenumfang der Kreisscheibe 41 durch eine Ringschiene 57 definiert ist und daß im Bereich der Ringschiene über die in Figur 6 dargestellte Halterung zwei einander gegenüberliegende Hydraulikeinheiten 1,1' angeordnet sind.
Das gleiche gilt für die Richtebene 32 und die dazugehörende Kreisscheibe 42, in deren Bereich einander gegenüberliegende Hydraulikeinheiten 2,2' angeordnet sind.
In analoger Weise gilt dies auch für die anderen Richtebenen 33-36 und die dazugehörenden Kreisscheiben 43-44.
Aus zeichnerischen Vereinfachungsgründen wurden in Figur 1 nicht alle Kreisscheiben dargestellt, die zu den entsprechenden Richtebenen 31-36 der Figur 2 gehören.
Aus Figur 1 ist noch entnehmbar, daß auch die Einspannstelle 9 im Bereich einer Kreisscheibe 10 angeordnet ist, ebenso wie die Einspannstelle 10 im Bereich einer Kreisscheibe 45 angeordnet ist. Beide Kreisscheiben 40,45 sind wiederum an ihrem Außenumfang von einer Ringschiene 57 definiert, in deren Bereich eine Vielzahl von Hydraulikeinheiten verschiebbar angeordnet sind, so wie dies durch die vier Pfeile im Bereich der Kreisscheibe 40 und im Bereich der Kreisscheibe 45 symbolisiert ist.
Wie bereits eingangs beschrieben,ist jede Hydraulikeinheit 1-6 und l'-6' mit einem Längenmeßsystem gekoppelt, so daß gemäss Figur 1 im Bereich der Richtpunkte 51-54 die Sollkontur eines Werkstückes 8 erfasst werden kann, indem die Hydraulikeinheiten 1-6 und l'-6' auf das Werkstück herangefahren werden, solange, bis sie mit einer definierten Kraft, die nicht zu einer Umformung des Werkstückes 8 führt, auf dem Außenumfang des Werkstückes aufsitzen. Die dann damit verbundene Verschiebung der einzelnen Kolbenstangen der Hydraulikeinheiten wird dann dem jeweiligen Längenmeßsystem mitgeteilt und hieraus wird in einem angeschlossenen Rechner eine Sollkontur des zu vermessenden Werkstückes gebildet.
Nach der Erfassung der Sollkontur wird das Mutterprofil aus der Richtstation 27 entfernt und es wird in gleicher Weise, wie in Figur 1 gezeigt, ein nachzurichtendes Werkstück 8 eingespannt. Das Richtprinzip wird nun anhand der Figur 2 her erläutert.
Wie bereits eingangs erwähnt, definiert jedes Kreisscheibe 41-44 eine Richtebene 31-36, wobei ein 3-Punkt-Richtverfahren angewendet wird. Das bedeutet, daß das Hydraulikeinheiten 1 und 3 mit der in Gegenrichtung wirkenden Hydraulikeinheit 2' ein 3-Punkt-Richtsystem bilden, ebenso wie das 3-Punkt-Richtsystem aus den Hydraulikeinheiten 1' und 3', die mit der oberen und im Zwischenraum angeordneten Hydraulikeinheit 2 ebenfalls ein 3-Punkt-Richtsystem bilden.
Wichtig ist nun, daß das 3-Punkt-Richtsystem nicht notwendigerweise durch nebeneinanderliegende Hydraulikeinheiten gebildet sein muß, sondern daß eine beliebige Variation unter den verschiedenen Hydraulikeinheiten 1-6 und T-6' gebildet werden kann.
So ist es beispielsweise möglich, ein 3-Punkt-Richtsystem aus den Hydraulikeinheiten 1 und 4 in Verbindung mit der in Gegenrichtung wirkenden Hydraulikeinheit 3' zu gestalten, wobei zu dieser in Gegenrichtung wirkenden Hydraulikeinheit 3' auch noch eine zweite Hydraulikeinheit 2' hinzugenommen werden kann. Ebenso könnten beispielsweise die Hydraulikeinheiten 1 und 6 in Verbindung mit der Hydraulikeinheit 4' oder mit jeder anderen beliebigen, in Gegenrichtung wirkenden, Hydraulikeinheit, z.B. den Hydraulikeinheiten 31 und 4' und 5' ein derartiges 3-Punkt-Richtsystem bilden.
Hieraus ergibt sich die universelle Ersetzbarkeit der erfindungsgemässen Mess-Richtstation, die es gewährleistet, daß entsprechend der Ansteuerung der in infinitesimal kleinen Abständen nebeneinander angeordneten Hydraulikeinheiten beliebig austauschbare un wählbare 3-Punkt-Richtsysteme gebildet werden können.
Wichtig hierbei ist, daß die Hydraulikeinheiten 1-6 und l'-6' in den Richtebenen 31-36 beliebig angreifen können, wobei man sich also in der Papierbene der Figur 2 senkrecht zur Papierebene stehende Kreisscheiben vorstellen muß, in deren Bereich die Hydraulikeinheiten 1-6 und l'-6' beliebig im Bereich ihrer Ringschienen 57 verfahrbar sind. Somit können die Hydraulikeinheiten im Bereich der Richtpunkte 51-54 um einen Drehwinkel von 360° gedreht werden und somit an jeder beliebigen Stelle am Umfang des zu richtenden Werkstückes 8 angreifen und dort Druck ausüben.
Die Figur 3 zeigt als Prinzipskizze eine maschinentechnische Verwirklichung einer erfindungsgemässen Anlage zur Ausführung des Verfahrens.
In einer von einer CNC-Steuerung 16 angesteuerten Biegemaschine 13 ist am Ausgang ein Trennmesser 14 angeordnet, welches in den Pfeilrichtunge 15 bewegbar ist und das von der Biegemaschine 13 gebogene Werkstück abschneidet. Das Werkstück wird hierbei an seinem einen Ende von einem Einspannwagen 20'erfasst, der mit seinem Schlitten auf einem Transportband 18 angeordnet ist, welches in Pfeilrichtung 19 und in Gegenrichtung hierzu verfahrbar ist. Der Einspannwagen 20' wird in Pfeilrichtung 19 in seine Stellung 20 verfahren, so daß das Werkstück 8 in den Bereich der Richtstatioπ 27 eingefahren wird.
Der vorher beschriebenen Einfuhrstation 17 gegenüberliegend der
Richtstation 27 ist eine Ausfuhrstation 21 zugeordnet, die ebenfalls einen Einspannwagen 22 aufweist, der in Pfeilrichtung 24 mit einem Transportband 23 verfahrbar ist.
Im übrigen werden die Transportbänder 18 und 23 durch entsprechende Motoren 25 angetrieben.
Während der eine Einspannwagen 20 im Festpunkt 11 arretiert wird, ist der andere Einspannwagen 22 in den Pfeilrichtungen 22 verschiebbar in der Ausfuhrstation 21 gehalten, um entsprechende mechanische Spannungen, die während des Richtens auf das Werkstück 8 ausgeübt werden, auszugleichen. Die Richtstation 27, sowie die Einfuhr- und Ausfuhrstationen 17,21 werden durch eine CNC-Steuerung 26 gesteuert.
Die Hydraulikeinheiten 1-6 und l'-6' der Richtstation 27 werden von einer Hydraulikeinheit 29 mit Drucköl versorgt, welche Hydraulikeinheit 29 von einem Motor 28 angetrieben wird. Wie anhand der Figur 1 erläutert, wird das Werkstück so eingespannt, daß die Einspannstellen 9,10 möglichst in der neutralen Mittelachse 30 (vergl. Figur 1) liegen.
Nachdem vorher bereits schon die Sollkontur eines Mutterprofils erfasst wurde, wird jetzt in der Situation nach Figur 3 die Istkontur des zu richtenden Werkstückes 8 erfasst und die Hydraulikeinheiten 1-6, und r-6' werden von der CNC-Steuerung 26 entsprechend angesteuert, um das anhand der Figur 2 erläuterte 3-Punkt-Richtprinzip zu verwirklichen. Hierbei ist wichtig, daß jede Hydraulikeinheit gemäss Figur 4 im Bereich ihrer Kreisscheibe 41 in dieser Ebene um einen Schwenkbereich 37 von z.B. 90° verschiebbar ist, so daß die Hydraulikeinheit 1 in die Stellungen 1" oder l'*' verschwenkbar ist. Das gleiche gilt im übrigen für die Hydraulikeinheit 1', die ebenfalls in die anderen Schwenkbereiche verschiebbar ist.
Die Figur 5 zeigt im übrigen, daß die Hydraulikeinheiten 1-6 und l'-6' um einen Winkelbereich 38 geneigt werden können, um zu gewährleisten, daß sie stets in ihrem zugeordneten Richtpunkt senkrecht auf der Oberfläche des Werkstückes 8 aufsetzen. D.h., die Neigung der Hydraulikeinheiten 1-6 und l'-6' ist einstellbar und feststellbar ausgebildet.
Die Figur 6 zeigt eine maschinentechnische Verwirklichung, wobei beispielsweise an einem oberen Längsträger 47 des Kastenrahmens 7 (vergl. Figur 1) ein erster Schlitten 49 angeordnet ist, der eine Ringschiene 57 trägt. Die Ringschiene 57 definiert gemäss der vorliegenden Beschreibung jeweils den Außenumfang einer Kreisscheibe 40-45. "
In den Bereich dieser Ringschiene, die ein insich geschlossenes Ringteil darstellt, greift ein zweiter Schlitten 55 mit Tragrollen 56 ein, wobei dieser Schlitten 55 die Hydraulikeinheit 1 trägt. Die Kolbenstange 58 setzt mit ihrem Stempel 59 auf der Oberfläche des zu richtenden Werkstückes auf. Der Stempel 59 kann hierbei der Oberfläche des Werkstückes angepasst sein, um eine formschlüssige Anlage zu gewährleisten.
Die Kolbenstange 58 ist in den Pfeilrichtungen 60 verschiebbar in der Hydraulikeinheit angeordnet, wobei auf der Kolbenstange -58 die beschriebene Längenmeßvorrichtung 61 angeordnet ist. Es versteht sich vonselbst, daß die Längenmeßvorrichtung 61 auch auf de anderen Zylinderseite der Hydraulikeinheit angeordnet ist, d.h. also au der Rückseite des Zylinders.
Die Hydraulikeinheit 1 ist hierbei mit einer Feststellschraube 50 in de Schlitten 55 gehalten, um eine erste Einstellbewegung vonhand auf das Werkstück zu gewährleisten. Dies kann verwendet werden, um eine bestimmte Nulleinstellung der jeweiligen Hydraulikeinrichtung zu gewährleisten.
Dadurch, daß der Schlitten 49 auf dem Längsträger 47 in den Pfeilrichtungen 48 verschiebbar angeordnet ist, kann somit der gegenseitige Abstand zwischen den Kreisscheiben 40-45 stufenlos eingestellt werden und der Abstand der Richtpunkte 51-54 kann somit stufenlos eingestellt werden. Mit der beschriebenen Mess-Richtstation ist es nun erstmals möglich, eine hohe Präzision von dreidimensional gebogenen Werkstücken zu erreichen, weil eine kostengünstige Biegemaschine 13, die nicht mit hoher Präzision biegt, mit einer Richtstation 27 nach der vorliegenden Erfindung kombiniert wird und dadurch insgesamt im Seriendurchlauf Werkstücke 8 mit hoher Biegegenauigkeit hergestellt werden können.
ZEICHNUNGS-LEGENDE
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Kol benstange Stempel Pfeilrichtungen Längenmeßvorrichtung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Richten von dreidimensional gebogenen Werkstücken, insbesondere Metallprofilen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das dreidimensional gebogene Werkstück (8) am Ausgang einer Biegemaschine (13) in einer automatischen Mess-Richtstation (27) an mindestens zwei Einspannstellen (9,10) angeordneten Hydraul keinheiten (1-6, l'-6') gerichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e c h n e t, daß in einem ersten Arbeitsgang zunächst ein die Sollkontur aufweisendes Mutterprofil von einem Längenmeßsystem abgetastet wird, wobei jeder Hydraulikeinheit (1-6, 1'-6' ) eine Längenmeßvorrichtung (61) zugeordnet ist, daß in einem zweiten Arbeitsgang ein zu richtendes Werkstück (8) in die Richtstation (27) eingefahren und eingespannt wird, daß in einem dritten Arbeitsgang die Istkontur des Werkstückes (8) abgetastet wird und die Differenz zwischen Sollkontur und Istkontur bestimmt wird und daß in Abhängigkeit von dem aus Soll- und Istkontur bestimmten Korrekturwert die jeweils Richtebenen (32,36) bildenden Hydraulikeinheiten (1-6, l'-6') angesteuert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Werkstück (8) an einen gegenseitigen voneinander aufweisenden Richtpunkten (51-54) in allen drei Raumebenen gerichtet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a d u r c h g e k e n n z e c h n e t, daß jedem Richtpunkt (51-54) eine Richtebene (32-36) zugeordnet ist, daß die Richtebene senkrecht zur neutralen Mittelachse (30) des Werkstückes (8) angeordnet ist und daß in der Richtebene (32-36) mindestens eine Hydraulikeinhe t (1-6, l'-6') angeordnet ist, die auf das Werkstück (8) Druckkraft ausübt.
5. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Hydraulikeinheiten (1-6, 1'-6' ) verschiedener Richtebenen (32-36) derart zusammenwirken, daß zwischen jeweils von einer Seite einen Druck auf das Werkstück (8) ausübenden Hydraulikeinheiten (1,3) eine auf der gegenüberliegenden Seite einen Druck auf das Werkstück (8) ausübende Hydraulikeinheit (2') angeordnet ist.
6. Richtstation zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Werkstück (8) in der Nähe seiner beiden Enden eingespannt (Einspannstellen 9,10) ist, daß im Bereich zwischen den Einspannstellen (9,10) mehrere, einen gegenseitigen Abstand voneinander angeordnete Richtebenen (32,36) angeordnet sind und daß in jeder Richtebene (32,36) mindestens eine Hydraulikeinheit (1-6, l'-6') auf das Werkstück (8) Druck ausübt.
7. Richtstation nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in jeder Richtebene (32-36) zwei, einander im wesentlichen gegenüberliegende Hydraulikeinheiten (1,1'; 2,2"; 3,3'; 4,4'; 5,5'; 6,6') angeordnet sind.
8. Richtstation nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Angriffsrichtung jeder Hydraulikzylinder (1,1'... 6,6') in der Richtebene auf das Werkstück (8) einstellbar ist, (Fig. 5).
9. Richtstation nach einem der Ansprüche 6 - 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in einem Kastenrahmen (7) eine Anzahl von mehreren, einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Ringschienen (57) angeordnet sind, daß auf jeder Ringschiene (57) mindestens ein Schlitten (55) verschiebbar und feststellbar angeordnet ist, daß an jedem Schlitten (55) eine Hydraulikeinheit (1-6; 1'-6' ) befestigt ist, deren Kolbenstange (58) auf das Werkstück (8) einwirkt und daß die Verschiebung der Kolbenstange (58) von einer Längenmeßvorrichtung (61) erfasst wird.
10. Richtstation nach einem der Ansprüche 6 - 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ringschienen (57) in Richtung der Mittelachse (30) der Richtstation (27) verschiebbar und feststellbar angeordnet sind.
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