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Dokumentenidentifikation DE69106708T2 07.09.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0533998
Titel Biegemaschine.
Anmelder K.K. Oputon, Seto, JP
Erfinder Yogo, Teruaki, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi-ken, JP
Vertreter Blumbach, Kramer & Partner, 81245 München
DE-Aktenzeichen 69106708
Vertragsstaaten DE, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 09.10.1991
EP-Aktenzeichen 911172351
EP-Offenlegungsdatum 31.03.1993
EP date of grant 11.01.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.09.1995
IPC-Hauptklasse B21D 7/024
IPC-Nebenklasse B21D 7/12   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Biegemaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, in der ein langes Werkstück, beispielsweise ein Rohr oder eine Stange, zwischen einer Biegeform und einer Klemmbacke einfaßt werden und dies durch Bewegung entlang einem Kreisbogen um die Biegeform einen Biegevorgang mit dem Werkstück ausführt.

Unter den herkömmlichen Biegemaschinen gibt es eine (US-A-4,326,398) mit einer vertikalen Welle, die für eine Schwenkbewegung am vorderen Endabschnitt eines Grundrahmens angeordnet ist. Der Ausgangsabschnitt eines Biegearms ist am Zwischenbereich der Welle fixiert. Am oberen Endabschnitt der Welle ist eine Biegeform gelagert, außerdem ist an dem Biegearm eine Klemmbacke gelagert um ein Werkstück gegen die Biegeform zu klemmen. Ein an dem unteren Abschnitt der Welle gelagertes Kettenrad ist über eine Kette mit einem weiteren Kettenrad gekoppelt, welches an der Ausgangswelle eines Elektromotors befestigt ist. Die Welle des Biegearms wird über die Kette durch den Elektromotor gedreht, und das zwischen der Biegeform und der Klemmbacke eingefaßte Werkstück wird entsprechend der Formvorgabe der Biegeform gebogen. Die US-A- 4,552,006 offenbart eine Biegemaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die der oben beschriebenen, zum Stand der Technik gehörigen Biegemaschine ähnelt. Die Kette ist mit einem Paar Scheiben gekoppelt, die jeweils in einer exzentrischen Lage einen Kurbelzapfen tragen. Die Kurbelzapfen sind an ein Antriebsglied gekoppelt, um das Antriebsglied derart zu bewegen, daß sich jeder Teil von ihm entlang einer kreisförmigen Bahn bewegt. Das Antriebsglied ist mit dem Biegearm verbunden.

Die Biegemaschine dieses Typs ist deshalb vorteilhaft, weil sie unter Verwendung einer üblichen Spannungsversorgung betrieben werden kann. Allerdings ist das unter der Biegeform befindliche Kettenrad hin und wieder hinderlich bei dem Biegevorgang des Werkstücks. Wenn zum Beispiel das Werkstück dreidimensional verarbeitet wird, das heißt, wenn Biegeprozesse in verschiedene Richtungen nacheinander an verschiedenen Stellen des Werkstücks vorgenommen werden, berührt der vordere Endabschnitt des Werkstücks gelegentlich das Kettenrad.

Als Biegemaschine zur einfachen Ausführung von dreidimensionalen Biegeaufgaben eines Werkstücks gibt es eine Maschine mit einem Biegearm, der für eine Schwenkbewegung am vorderen Endabschnitt eines Grundrahmens angebracht ist. Der Biegearm besitzt eine Biegeform und eine Klemmbacke. Ein Antriebsarm ist für eine Schwenkbewegung an einer Stelle gelagert, die weiter zurückversetzt ist als die Stelle, an der der Biegearm für die Schwenkbewegung in dem Grundrahmen gelagert ist. Der Biegearm und der Antriebsarm sind über ein Verbindungsglied verbunden. Mit dem Antriebsarm ist ein Öl-Hydraulik-Zylinder gekoppelt. Wenn sich der Öl-Hydraulik-Zylinder ausdehnt, wird der Antriebsarm verschwenkt, und der Biegearm wird über das Verbindungsglied verschwenkt. Als Ergebnis wird ein zwischen der Biegeform und der Klemmbacke eingefügtes Werkstück an der Kontur der Biegeform gebogen. Die Biegemaschine dieses Typs ist zum Beispiel in der US-PS 4,938,047 offenbart. Dieser Typ von Biegemaschine, ausgestattet mit einem freien Raum unterhalb der Biegeform, vermag in einfacher Weise dreidimensionale Biegeprozesse auszuführen.

Allerdings benötigt der Typ einer mittels Öl-Hydraulik-Zylinder betätigten Biegemaschine eine voluminöse Anlage, wie zum Beispiel Öl-Hydraulikpumpen und -tanks.

Der Erfinder hat versucht, den Antriebsarm anstatt durch den Öl-Hydraulik-Zylinder durch einen Elektromotor zu verschwenken, weil dann eine übliche Spannungsquelle als Antriebsquelle für den Elektromotor eingesetzt werden kann. Dies bedeutet wiederum, daß eine einfachere Betriebsanlage für den Elektromotor ausreicht, verglichen mit dem Öl-Hydraulik-Zylinder.

Eine Biegemaschine mit einem durch einen Elektromotor verschwenkten Antriebsarm besitzt allerdings folgende Besonderheit: Der Winkel zwischen dem Antriebsarm und dem Verbindungsglied sowie derjenige zwischen dem Verbindungsglied und dem Biegearm ändern sich in Abhängigkeit vom Ausmaß des Schwenkwinkels des Biegearms aus dessen Ausgangsstellung. Folglich besitzt die Biegemaschine die Besonderheit, daß die Schwenkgeschwindigketi des Biegearms sich mit Änderung des Biegewinkels des Biegearms auch dann verändert, wenn der Antriebsarm durch die Ausgangswelle des mit konstanter Drehzahl drehenden Elektromotors seinerseits mit konstanter Geschwindigkeit verschwenkt wird.

Dieser Umstand führt zu einem später noch in Verbindung mit dem Biegeprozeß des Werkstücks beschriebenem Problem. Wenn die Biegemaschine zum Biegen des Werkstücks betrieben wird, werden die Bewegungen des Elektromotors, des Antriebsarms, des Verbindungsglieds und des Biegearms sämtlich durch Trägheit beeinflußt. Wenn also das Werkstück mit einem vorbestimmten Biegewinkel gebogen werden soll, muß die Verzögerung des Elektromotors eingeleitet werden, wenn der Biegearm einen Winkel beschrieben hat, der um einen gewissen Betrag kleiner ist als der vorbestimmte Schwenkwinkel entsprechend dem Biegewinkel, damit der Biegearm stoßfrei bei dem vorbestimmten Schwenkwinkel angehalten werden kann.

Andererseits bringt die oben angesprochene Besonderheit, daß die Schwenkgeschwindigkeit des Biegearms sich mit der Änderung des Schwenkwinkels des Biegearms ändert, folgendes Problem mit sich: Man nehme an, die Verzögerung des Biegearms werde derart eingestellt, daß der Biegearm genau an dem vorbestimmten Schwenkwinkel angehalten werden kann, welcher einem speziellen Winkel entspricht. Wenn der vorbestimmte Schwenkwinkel ein anderer, sich von dem spezifizierten Winkel unterscheidender Winkel wird, ergibt sich allerdings das Problem, daß der Biegearm nicht genau an dem vorbestimmten Schwenkwinkel angehalten werden kann, bedingt durch die sich ergebende Änderung der Schwenkgeschwindigkeit des Biegearms. Wenn die Schwenkgeschwindigkeit des Biegearms beispielsweise größer ist, so überschreitet der Biegearm den vorbestimmten Schwenkwinkel. Wenn die Schwenkgeschwindigkeit des Biegearms hingegen kleiner ist, so hält der Biegearm an, bevor er den vorbestimmten Schwenkwinkel erreicht. Beide Verhaltensweisen des Biegearms beeinträchtigen die Genauigkeit des Biegewinkels des Werkstücks.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Biegemaschine des im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Typs anzugeben, die in der Lage ist, ein Werkstück in einfacher Weise dreidimensional zu biegen.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Lediglich der Biegearm befindet sich unterhalb einer Biegeform, und unter dem Biegearm wird ein offener Raum freigelassen. Der vordere Endabschnitt eines Werkstücks kann in diesem offenen Raum frei angeordnet werden. Als Ergebnis lassen sich dreidimensionale Biegeprozesse einfach durchführen.

Ein Elektromotor bildet die Antriebsquelle für den Antriebsarm. Der Elektromotor hat den Vorteil, daß er unter Verwendung einer üblichen elektrischen Spannungsquelle mühelos betrieben werden kann.

Der Biegearm ist derart ausgelegt, daß er von dem Verbindungsglied angetrieben wird, jedoch läßt sich das Werkstück akkurat mit einem vorbestimmten Biegewinkel biegen.

Erfindungsgemäß liegt das Verbindungsglied zwischen einer Ausgangswelle des Elektromotors und dem Biegearm; jedoch wird der Biegearm mit einer konstanten Geschwindigkeit unabhängig von der Änderung des Schwenkwinkels des Biegearms verschwenkt, indem die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle gesteuert wird. Dies bedeutet, daß die Schwenkgeschwindigkeit des Biegearms zu Beginn der Verzögerung des Biegearms immer die gleiche ist, unabhängig von dem vorbestimmten Biegewinkel des Werkstücks, wenn Biegeprozesse an dem Werkstück ausgeführt werden, indem der Biegearm verschwenkt und verzögert wird durch Verschwenken und Verzögern des Elektromotors. Folglich läßt sich der Biegearm genau unter dem vorbestimmten Schwenkwinkel anhalten, indem der Elektromotor derart verzögert wird, daß der Biegearm mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit verzögert wird, wie groß auch immer der vorbestimmte Biegewinkel für das Werkstück sein mag. Das Werkstück läßt sich daher mit hoher Genauigkeit zu dem vorbestimmten Biegewinkel biegen.

Weiter Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Diskussion der begleitenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Biegemaschine in Teil-Schnittdarstellung;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Biegemaschine;

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf einen Antriebsmechanismus für einen Biegearm;

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems; und

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Schwenkwinkel eines Biegearms und dem Betätigungswinkel einer Ausgangswelle eines Elektromotors pro 1º a des Betätigungswinkels des Biegearms am Schwenkwinkel.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

In den Fign. 1 2 und 3 enthält ein Grundrahmen 10 einen Gestellrahmen 11 und einen Trägerrahmen 12, der am vorderen Ende des Gestellrahmens 11 angebracht ist. Durch einen (nicht gezeigten) bekannten Schlitten auf dem Gestellrahmen 11 wird in einer in den Fign. 1 und 2 durch einen Pfeil 21 angedeuteten Zuführrichtung ein Werkstück W zugeführt. Das Werkstück W kann ein Rohr oder eine Stange sein, und der Querschnitt des Werkstücks kann kreisförmig oder rechteckig sein. In der vorliegenden Beschreibung wird die Seite, zu der hin das Werkstück W geliefert wird (die rechte Seite in Fig. 2) als vordere Seite, die gegenüberliegende Seite als hintere Seite bezeichnet. Eine vertikale Welle 13 ist mittels eines konischen Kugellagers 14 drehbar an dem Trägerrahmen 12 gelagert. Das obere und das untere Ende der Welle 13 stehen von dem Trägerrahmen 12 nach oben bzw. nach unten ab. Ein Biegearm 15 ist an seinem Fußabschnitt gegabelt und Gabelabschnitte 15a und 15a sind an den vorstehenden Abschnitten der Welle 13 gelagert. Eine Welle 15b zur Aufnahme einer Biegeform steht auf dem Biegearm 15 koaxial bezüglich der Welle 13 nach oben. Auf der Welle 15b ist auswechselbar eine Biegeform 16 gelagert. Die Biegeform 16 ist an ihrem Umfang mit einer Nut 17 ausgestattet, in welche das Werkstück W paßt. Eine Klemmbacke 18 zum Anklemmen des Werkstücks W an die Biegeform 16 ist an dem Biegearm 15 in Längsrichtung des Biegearms 15 beweglich gelagert. Die Klemmbacke 18 läßt sich in an sich bekannter Weise auf die Biegeform 16 zu und von dieser weg mit Hilfe eines Antriebsmechanismus verlagern, der in dem Biegearm 15 vorhanden ist. Die Klemmbacke 18 ist an ihrer der Biegeform 16 gegenüberliegenden Seite mit einer Nut 19 ausgestattet, in welche das Werkstück W paßt. An dem Trägerrahmen 12 ist eine (auch als Aufdrückform bezeichnete) Aufnahmeform 20 vorgesehen. Die Aufnahmeform 20 dient zur Aufnahme der Reaktionskraft seitens des Werkstücks, wenn dieses sich im Biegeprozeß befindet. Die Aufnahmeform 20 kann in horizontaler Richtung senkrecht zur Zuführrichtung des Werkstücks W gemäß Pfeilrichtung verlagert werden, abhängig von dem Radius der Biegeform 16 und der Dicke des Werkstücks W.

Als nächstes wird ein Antriebsmechanismus 22 zum Drehen des Biegearms 15 zusammen mit der Welle l3 beschrieben. Ein Antriebs-Elektromotor 23 ist an einem Träger 24 gelagert, der an dem Gestellrahmen 11 befestigt ist. Als Motor 23 wird ein Servomotor mit Drehzahluntersetzer verwendet. Eine Ausgangswelle 25 des Elektromotors 23 befindet sich vertikal weiter hinten als die Welle 13. Ein Antriebsarm 26 ist mit seinem einen Ende an der Ausgangswelle 25 mit Hilfe einer Feder 25a festgelegt. Das andere Ende des Antriebsarms 26 ist in vertikaler Richtung gegabelt. Ein Verbindungsglied 28 verbindet den Antriebsarm 26 mit dem Biegearm 15. Ein Ende des Verbindungsglieds 28 ist zwischen den gegabelten Abschnitten 27 und 27 angeordnet und für eine Schwenkbewegung mit einem Zapfen 29 verbunden, der mit Hilfe eines Lagers 30 in den Gabelabschnitten 27 und 27 befestigt ist. Das andere Ende des Verbindungsglieds 28 ist für eine Schwenkbewegung mit einer Verbindungswelle 31 verbunden, die mittels eines Lagers 32 von der Bodenfläche des Biegearms 15 vorstehend ausgebildet ist. Eine Stirnkappe 33 verhindert, daß das Verbindungsglied 28 von der Verbindungswelle 31 nach unten abüallt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist unter dem Trägerrahmen 12 ein Detektormechanismus 35 vorgesehen, um den Schwenkwinkel des Biegearms 15 zu erfassen. Ein als Winkeldetektor eingesetzter Kodierer 36 ist mittels Streben 37 an dem Trägerrahmen 12 gelagert. Eine Zeitsteuer-Riemenscheibe 39 ist an einer Drehwelle (Eingangswelle) 38 des Kodierers 36 gelagert. Eine weitere Zeitsteuer-Riemenscheibe 40 ist unter den Gabelabschnitten 15a des Biegearms 15 koaxial bezüglich der Welle 13 gelagert. Ein Zeitsteuerriemen 41 verbindet die beiden Zeitsteuer-Riemenscheiben 39 und 40.

Bezugnehmend auf Fig. 3 wird die Beziehung zwischen dem Biegearm 15, dem Antriebsarm 26, dem Verbindungsglied 28 und so fort erläutert. Diese Elemente bilden zusammen mit dem Grundrahmen 10 und dem Träger 24, die beide jeweils als festes Gestängeteil fungieren, einen Vier-Gelenk-Mechanismus. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Beziehung zwischen den Langen L1 bis L4 der jeweiligen Verbindungsglieder, das heißt, der Abstand L1 zwischen dem Zentrum 01 der Welle 13 und dem Zentrum 02 der Ausgangswelle 25, dem Abstand L2 zwischen dem Zentrum 01 der Welle 13 und dem Zentrum A der Verbindungswelle 31, dem Abstand L3 zwischen dem Zentrum 02 der Ausgangswelle 25 und dem Zentrum B des Zapfens 29, und dem Abstand L4 zwischen dem Zentrum A der Verbindungswelle 31 und dem Zentrum B des Zapfens 29 durch folgende Ungleichung (1) dargestellt:

L3 > L4 > L2 > L1.................................................... (1)

Genauer gesagt L1 beträgt 62,2 mm, L2 beträgt 70 mm, L3 beträgt 122 mm und L4 beträgt 98,7 mm. Mit diesen Zahlenwerten beträgt der Schwenkwinkel α des Biegearms 15 etwa 180º, wenn der Schwenkwinkel θ des Antriebsarms 26 etwa 100º beträgt. Es wird nämlich der Biegearm 15 über einen gegenüber dem Schwenkwinkel des Antriebsarms 26 vergrößerten Winkel verschwenkt. Die ungleiche Beziehung zwischen den Langen der jeweiligen Verbindungsglieder ist nicht auf die Ungleichung (1) beschränkt, sondern kann derart bestimmt werden, daß ein gewünschter Winkel α des Biegearms 15 für den Schwenkwinkel θ des Antriebsarms 26 erhalten werden kann.

Als nächstes wird anhand der Fig. 4 ein Steuersystem 50 für den Elektromotor 23 erläutert. Das Steuersystem 50 enthält eine Biegewinkel-Einstelleinrichtung 51, eine Vergleichereinrichtung 52, eine Servoverstärkereinrichtung 53, eine Korrektureinrichtung 54, ein Antriebsverstärkereinrichtung 55 und den vorerwahnten Winkeldetektor 36. Die Biegewinkel-Einstelleinrichtung 51, die Vergleichereinrichtung 52, die Servoverstärkereinrichtung 53 und die Antriebsverstärkereinrichtung 55 sind die gleichen wie in einem bekannten Regelmechanismus. Die Korrektureinrichtung 54 soll dazu dienen, eine noch zu beschreibende Korrektur der Ausgangsgröße der Servoverstarkereinrichtung 53 vorzunehmen. Die jeweiligen durch die Bezugszeichen 51 bis 55 dargestellten Einrichtungen bestehen beispielsweise aus Rechner-Hardware und -Software. Dies bedeutet allerdings, daß sie auch aus diskreten elektrischen Schaltungen bestehen können, so daß dann die jeweiligen Einrichtungen als Biegewinkel-Einstelleinrichtung 51, Vergleicher 52, Servoverstärkereinrichtung 53, Korrektureinrichtung 54 und Antriebsverstärker 55 bezeichnet werden. Beide Gestaltungen des Steuersystems unterscheiden sich in ihren Funktionen nicht. Der Antriebsarm 26, das Verbindungsglied 28 und der Biegearm 15, die sämtlich oben erwänt wurden, sind als Teile eines angetriebenen Systems 56 dargestellt.

Als nächstes werden mit der oben erläuterten Biegemaschine an einem Werkstück W durchgeführte Biegeprozesse erläutert. Wenn der Biegearm 15 sich in seiner Ausgangsstellung befindet, die in Fig. 1 oder 3 durch ausgezogene Linien dargestellt ist (eine Stellung, in welcher der Biegearm 15 senkrecht zur Zuführrichtung 21 des Werkstücks W beim vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt), wird das Werkstück W in Pfeilrichtung 21 zugeführt, und eine erste, einem Biegeprozeß zu unterziehende Stelle wird zwischen die Biegeform 16 und die Klemmbacke 18 gebracht. Dann wird diese Stelle von der Klemmbacke 18 gegen die Biegeform 16 geklemmt. Außerdem wird die Aufnahmeform 20 in geeigneter Weise in Pfeilrichtung verlagert und zur Anlage an dem Werkstück W gebracht. Als nächstes wird der Elektromotor 23 unter der Steuerung des Steuersystems 50 betätigt. Der Antriebsarm 26 wird in Fig. 3 im Uhrzeigersinn durch Drehen der Ausgangswelle 25 des Elektromotors 23 verschwenkt. Die Drehkraft des Antriebsarms 26 wird über das Verbindungsglied 28 auf den Biegearm 15 übertragen, und der Biegearm 15 wird im Uhrzeigersinn verschwenkt. Die Biegeform 16 und die Klemmbacke 18 mit dem zwischen ihnen eingeschlossenen Werkstück W werden zusammen mit dem Biegearm 15 um das Zentrum der Biegeform 16 gedreht bzw. verschwenkt, und das Werkstück W wird an der Kontur der Biegeform 16 gebogen. Der Biegearm 15 wird bis zu einem vorbestimmten Schwenkwinkel verschwenkt, welcher einem vorbestimmten Biegewinkel des Werkstücks W entspricht (einem Winkel entsprechend der Summe des vorbestimmten Biegewinkels und einem Rückfederweg des Werkstücks W). Nachdem der Biegearm 15 über den vorbestimmten Schwenkwinkel verschwenkt worden ist, wird der Elektromotor 23 angehalten, die Klemmwirkung des Werkstücks W seitens der Klemmbacke 18 wird gelöst, und der Biegearm 15 wird durch Umkehrung der Drehrichtung der Ausgangswelle 25 des Elektromotors 23 in die ursprüngliche Ausgangsposition zurückgebracht. Damit ist der Biegeprozeß für die erste Stelle abgeschlossen

Vorgänge des oben erläuterten Typs werden nacheinander für andere Stellen des Werkstücks W, an denen Biegungen vorgenommen werden sollen, wiederholt, und das Werkstück W wird zu einer vorbestimmten dreidimensionalen Form bearbeitet.

Als nächstes wird die Steuerung des Elektromotors 23 durch das Steuersystem 50 im Fall des oben beschriebenen Biegeprozesses am Werkstück W erläutert. Der vorbestimmten Biegewinkel des Biegearms 15 wird vorab in der Biegewinkel-Einstelleinrichtung 51 eingestellt. Andererseits wird der Schwenkwinkel aus der Ausgangsposition des Biegearms 15 von dem Winkeldetektor 36 erfaßt. Die Vergleichereinrichtung 52 vergleicht ein von der Winkel-Einstelleinrichtung 51 vorgegebenes Signal für einen vorbestimmten Schwenkwinkel mit einem von dem Winkeldetektor 36 für einen erfassten Schwenkwinkel geliefertes Signal und gibt ein Signal entsprechend der Differenz beider Signale aus. Die Servoverstärkereinrichtung 53 empfängt das Differenzsignal und gibt ein Signal (zum Beispiel ein Spannungssignal) aus, welches der Drehgeschwindigkeit entspricht, mit der sich die Ausgangswelle 25 des Elektromotors 23 drehen sollte. In diesem Fall empfängt die Korrektureinrichtung 54 das Signal für den ermittelten Winkel von dem Winkeldetektor 36 und gibt an die Servoverstärkereinrichtung 53 einen Korrekturfaktor (einen Korrekturfaktor für die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 25). Demzufolge ist das Ausgangssignal der Servoverstärkereinrichtung 53 ein Signal, welches mit dem Korrekturfaktor korrigiert ist. Die Antriebsverstärkereinrichtung 55 empfängt das Signal von der Servoverstärkereinrichtung 53 und liefert elektrische Leistung an den Elektromotor 23 entsprechend diesem Signal. Die Ausgangswelle 25 des Elektromotors 23 wird von der elektrischen Leistung gedreht, um das angetriebene System 56 anzutreiben.

Die von der Korrektureinrichtung 54 vorgenommene Korrektur soll im folgenden erläutert werden. In dem angetriebenen System 56 wird die Schwenkbewegung des von dem Elektromotor 23 betätigten Antriebsarm 26 über das Verbindungsglied 28 auf den Biegearm 15 übertragen, und der Biegearm 15 wird verschwenkt. In diesem Fall ändert sich der Winkel zwischen dem Antriebsarm 2 und dem Verbindungsglied 28 sowie der Winkel zwischen dem Verbindungsglied 28 und dem Biegearm 15 in Abhängigkeit vom Betrag des Biegewinkels, wie er ausgehend von der Ausgangsposition des Biegearms 15 gemessen wird. Damit wird die Beziehung zwischen dem Schwenkwinkel des Biegearms 15 und dem Betätigungswinkel (Änderung des Drehwinkels) der Ausgangswelle 25 des Elektromotors 23 für jeweils einen gewissen Arbeitswinkel (zum Beispiel 1º) des Biegearms 15 bei dessen momentanem Schwenkwinkel, beispielsweise so, wie es in den Spalten (a) und (b) in der nachstehenden Tabelle 1 dargestellt ist. Diese Beziehung ist in Fig. 5 durch eine Kurve dargestellt. Deshalb werden in der Korrektureinrichtung 54 vorab solche Korrekturfaktoren gespeichert, wie sie in Spalte (c) der Tabelle 1 dargestellt sind, die veranlassen, daß die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 25 des Elektromotors 23 sich entsprechend dem Kurvenverlauf in Fig. 5 ändert, wenn sich der Schwenkwinkel des Biegearms 15 ändert. Die Korrekturfaktoren in Spalte (c) wurden ermittelt, indem die jeweiligen Werte in Spalte (b) durch den Wert in Spalte (b) in dem Intervall von 51º a bis 60º des Schwenkwinkels des Biegearms 15 gemessen wurden, welcher als Beispiel für einen Bezugswert hergenommen wurde.

Tabelle 1
(a) Schwenkwinkel des biegearms 15 (º) (b) Arbeitswinkel der Ausgangswelle 25 pro 1º des Betaiggungswinkels des Biegearms 15 (º) (c) Korrekturfaktoren

Die oben erwähnten Korrekturfaktoren werden der Servoverstarkereinrichtung 53 von der Korrektureinrichtungen 54 geliefert und die Servoverstärkereinrichtung 53 gibt ein Signal zum Verschwenken der Ausgangswelle 25 des Elektromotors 23 mit einer Geschwindigkeit aus, welche dem Produkt einer Geschwindigkeit entspricht, das sich durch das Signal aus der Vergleichereinrichtung 52 und den Korrekturfaktor bestimmt.

Als Ergebnis des Steuerns der Drehung des Elektromotors 23 mit der oben erläuterten Korrektur variiert die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 25 des Elektromotors 23 entlang der in Fig. 5 gezeigten Kurve, während sich der Schwenkwinkel des Biegearms 15 ändert. Damit wird der Biegearm 15 unabhängig von seinem Schwenkwinkel mit konstanter Geschwindigkeit gedreht.

Wenn der Schwenkwinkel des Biegearms 15, der sich mit konstanter Geschwindigkeit dreht, einen Winkel (als Verzögerungs-Startwinkel bezeichnet) erreicht, der um einen gewissen Verzögerungswinkel von beispielsweise 10º kleiner als der vorbestimmte Schwenkwinkel ist, wird der Elektromotor 23 auf folgende Weise verzögert. Wenn das Signal von der Vergleichereinrichtung 52 mit dem Signal für den gewissen Verzögerungswinkel übereinstimmt, verringert die Servoverstärkereinrichtung 53 ihr Ausgangssignal. Das Ausgangssignal der Antriebsverstarkereinrichtung 55 wird seinerseits verringert, und die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 25 des Elektromotors 23 wird reduziert. Auf diese Weise verringert die Servoverstärkereinrichtung 53 ihr Ausgangssignal auf der Grundlage des Signals von der Vergleichereinrichtung 52 derart, daß die Drehgeschwindigkeit des Biegearms 15 sich um einen vorbestimmten Betrag, beispielsweise die Geschwindigkeit (konstante Geschwindigkeit) des Biegearms 15, geteilt durch den Verzögerungswinkel, jedesmal abnimmt, wenn der Schwenkwinkel des Biegearms 15 beispielsweise um 1º zunimmt. Damit wird der Biegearm 15 ruckfrei verzögert und exakt bei dem vorbestimmten Schwenkwinkel angehalten.

Als nächstes werden verschiedene Aften der Ausführung erläutert. Wenn die Biegemaschine derart aufgebaut ist, daß der vordere Endabschnitt des Trägerrahmens 12 über dem Fußabschnitt des Biegearms 15 liegt, kann die Biegeform 16 zur Drehbewegung an dem Grundrahmen 10 koaxial zum Drehzentrum des Biegearms 15 gelagert sein. In diesem Fall wird das Werkstück W gebogen, indem der Biegearm 15 in ähnlicher Weise wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel verschwenkt wird. Andererseits kann im vorliegenden Fall die Biegeform 16 fest an dem Trägerrahmen 12 gelagert sein. Dann dreht sich die Klemmbacke 18 um die Biegeform 16, wenn der Biegearm 15 verschwenkt wird. Folglich wird das Werkstück W abschnittsweise nacheinander näher zu seinem vorderen Endabschnitt von der Klemmbacke 18 gegen die Biegeform 16 gedrückt und wird gegen die Kontur der Biegeform 16 gebogen. In einer noch weiteren Ausführungsform kann eine Biegeform verwendet werden, welche mit oberen und unteren Nuten unterschiedlicher Radien ausgestattet ist, wozu eine Klemmbacke mit oberen und unteren Nuten entsprechend den Nuten der Biegeform vorgesehen ist. Indem man außerdem die Strecken L1 bis L4 richtig festlegt kann der Biegearm 15 über einen gegenüber dem Schwenkwinkel θ des Antriebsarms 26 verringerten Winkel verschwenkt werden. Der Biegearm 15 kann nämlich veranlaßt werden, ein Biegedrehmoment hervorzurufen, welches größer ist als das Drehmoment der Ausgangswelle 25 des Elektromotors 23.

Wie oben erläutert, besteht ein Effekt der erfindungsgemäßen Biegemaschine darin, daß dreidimensionale Biegevorgänge in einfacher Weise an einem Werkstück vorgenommen werden können, wobei die oben erläuterten Ziele erreicht werden, wobei die Biegemaschine darüberhinaus unter Verwendung üblicher Spannungsquellen betrieben werden kann und das Werkstück darüberhinaus mit hoher Genauigkeit zu einem vorbestimmten Biegewinkel bearbeitet werden kann.


Anspruch[de]

1. Biegemaschine, umfassend:

(a) einen Grundrahmen (11),

(b) einen für eine Schwenkbewegung am vorderen Endabschnitt des Grundrahmens (11) gelagerten Biegearm (15),

(c) eine Biegeform (16), die koaxial zum Schwenkzentrum des Biegearms (15) angeordnet ist,

(d) eine Klemmbacke (18), die zum Klemmen eines Werkstücks (W) an dem Biegearm (15) gelagert ist,

(e) einen Antriebsarm (26), der für eine (Schwenk-) Bewegung an einer Stelle gelagert ist, die weiter zurückversetzt ist als die Stelle, an der der Biegearm (15) für die Schwenkbewegung gelagert ist,

(f) einen Elektromotor (23) zum Schwenken des Antriebsarms (26), und

(g) ein Steuersystem (50), dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsarm (26) für eine Schwenkbewegung gelagert ist, ein Verbindungsglied (28) vorgesehen ist, um den Biegearm (15) und den Antriebsarm (26) zu verbinden, die Ausgangswelle (25) des Elektromotors (23) mit dem Antriebsarm (26) gekoppelt ist, und das Steuersystem (50) dazu ausgebildet ist, die Schwenkgeschwindigkeit der Ausgangswelle (25) derart zu steuern, daß die Schwenkgeschwindigkeit des Biegearms (15) konstant sein kann.

2. Biegemaschine nach Anspruch 1, bei der der Abstand von dem Zentrum (02) der Schwenkbewegung des Antriebsarms (26) zu der Stelle (B), wo das Verbindungsglied (28), mit dem Antriebsarm (26) verbunden ist, größer ist als der Abstand von dem Zentrum (01) der Schwenkbewegung des Biegearms (15) zu der Stelle (A), wo das Verbindungsglied (28) mit dem Biegearm (15) verbunden ist

3. Biegemaschine nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Steuersystem (50) einen Winkeldetektor (36) aufweist, der dazu ausgelegt ist, den Schwenkwinkel des Biegearms (15) zu erfassen, eine Biegewinkel-Einstelleinrichtung (51) aufweist, die dazu ausgebildet ist, einen vorbestimmten Winkel einzustellen, über den der Biegearm (15) verschwenkt werden soll, eine Vergleichereinrichtung (52) besitzt, die dazu ausgebildet ist, ein Signal für den vorbestimmten Winkel von der Winkel-Einstelleinrichtung (51), und ein Signal für den Schwenkwinkel von dem Winkeldetektor (36) zu empfangen und ein Signal entsprechend der Differenz der beiden Signale auszugeben, eine Korrektureinrichtung (54) aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein Signal für den Schwenkwinkel von dem Winkeldetektor (36) zu empfangen und einen Korrekturfaktor für den Schwenkwinkel zu liefern, eine Servoverstarkereinrichtung (53) besitzt, die dazu ausgebildet ist, das Signal von der Vergleichereinrichung (52) und den Korrekturfaktor von der Korrektureinrichtung (54) zu empfangen und ein Signal zum Drehen des Elektromotors (23) mit einer Drehzahl auszugeben, welche sich durch das Signal von der Vergleichereinrichtung (52) bestimmt, korrigiert mit dem von der Korrektureinrichtung (54) kommenden Korrekturfaktor, und eine Antriebsverstärkereinrichtung (55) besitzt, die dazu ausgebildet ist, das Signal von der Servoverstärkereinrichtung (53) zu empfangen und den Elektromotor (23) zu betätigen.







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