Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronisches Winkelmessvorrichtung für eine Biegemaschine zum Messen des Biegewinkels zwischen den Schenkeln eines Blechs mit einem Sensorelement, das berührungslos winkeläquivalente Signale an eine einen Mikroprozessor und eine Speichereinheit aufweisende, mit einer digitalen Anzeige verbundene Signalverarbeitungseinrichtung liefert.

Stand der Technik Die Messung des Biegewinkels bei der Blechbiegung ist von wesentlicher Bedeutung, da das Werkstück nach dem Biegeprozess in Abhängigkeit vom Werkstoff, von der Dicke des Blechs, von der Walzrichtung und dgl. nachfedert. Mit dem Einsatz einer effektiven Messvorrichtung kann daher das Biegeergebnis noch in der Maschine kontrolliert bzw. durch einen manuellen oder automatischen Nachbiegevorgang richtiggestellt bzw. verbessert werden, ohne dass das

Werkstück aus der Maschine entnommen werden muss. Dies bedeutet, dass die Winkelmessungen in Abhängigkeit von der Senk- und Hubbewegung des

Oberwerkzeugs durchgeführt werden sollen, was eine an die Steuerung der Biegemaschine angepasste Steuerung der Messvorrichtung voraussetzt. Die Integration solcher bekannter Messvorrichtungen in eine Biegemaschine und deren maschinenabhängige Steuerung erfordert allerdings eine aufwendige Anpassung der Biegemaschinen durch Sonderkonstruktionen.

Zur berührungslosen Messung des Biegewinkels zwischen den Schenkeln eines in einer Biegemaschine zu biegenden Blechs sind Messvorrichtungen bekannt (DE 43 12 565 C2), die auf einem Lichtschnittverfahren beruhen. Darüber hinaus ist es aber auch bekannt (JP 2002-59217 A), Messvorrichtungen einzusetzen, bei denen der Umstand ausgenützt wird, dass die Strahlungsintensität eines an einem Schenkel des Blechs reflektierten, in Abstrahlrichtung empfangenen Laserstrahls am größten ist, wenn der Laserstrahl senkrecht auf den

Blechschenkel auftrifft. Zu diesem Zweck ist im Bereich des Oberwerkzeugs der Biegemaschine ein Spiegel vorgesehen, der um eine zur Scheitelachse des Biegewinkels parallele Achse rotiert und zu dieser Rotationsachse unter 45° geneigt ist, sodass ein in Richtung der Rotationsachse auf den Spiegel auftreffender Laserstrahl in einer zur Rotationsachse senkrechten Ebene auf die Schenkel des zu biegenden Blechs abgelenkt und von den Schenkeln reflektiert wird, und zwar in Abstrahlrichtung, wenn der Laserstrahl senkrecht auf den jeweiligen Schenkel steht. Über die zugehörige Drehstellung des Antriebmotors für den Spiegel kann dann der jeweilige Winkel zwischen den beiden Schenkeln in einer Signalverarbeitungseinrichtung ermittelt werden. Der Nachteil, für den Einsatz einer solchen Messvorrichtung die Biegemaschine konstruktiv anpassen zu müssen, bleibt allerdings bestehen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einfache konstruktive

Voraussetzungen zu schaffen, um eine Biegemaschinen mit einem elektronischen Winkelmessgerät zum Messen des Biegewinkels zwischen den Schenkeln eines Blechs auch nachträglich ausrüsten zu können, ohne aufwendige Umrüstungen an der Biegemaschine vornehmen zu müssen.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 . Da die Messvorrichtung als Winkelmessgerät ausgebildet ist, das die für die Winkelmessung erforderlichen Einrichtungen umfasst, nämlich ein

Sensorelement, das berührungslos winkeläquivalente Signale an eine einen Mikroprozessor und eine Speichereinheit aufweisende, mit einer digitalen Anzeige verbundene, ebenfalls im Winkelmessgerät angeordnete Signalverarbeitungseinrichtung liefert, braucht dieses Winkelmessgerät lediglich am Oberwerkzeug der Biegemaschine befestigt zu werden, was keine aufwendige konstruktive Umrüstung der Biegemaschine erfordert. Die Oberwerkzeuge der Biegemaschinen setzen sich üblicherweise aus einzelnen Stempelsegmenten zusammen, die mit einem matrizenartigen Unterwerkzeug zusammenwirken. Für einen Messdurchgriff auf die beiden Schenkel des zu biegenden Blechs ist es daher bloß erforderlich, zwischen zwei Stempelsegmenten einen Messspalt freizulassen und das Winkelmessgerät gegenüber diesem Messspalt

auszurichten. Da das Winkelmessgerät einen an die Signalverarbeitungseinrichtung

angeschlossenen, die Senk- und/oder Hebebewegung des Oberwerkzeugs erfassenden Bewegungssensor zum Auslösen des Messvorgangs aufweist, kann das Winkelmessgerät unabhängig von der Maschinensteuerung betrieben werden. Durch den Bewegungssensor wird ja die Bewegung des Oberwerkzeugs durch das Winkelmessgerät selbst erfasst, sodass Winkelmessungen automatisch synchron zu den Arbeitszyklen der Biegemaschine durchgeführt werden können, ohne dass an der Biegemaschine hierfür besondere Vorkehrungen,

beispielsweise das Vorsehen von Verkabelungen oder von Schnittstellen zur Maschinensteuerung für den Austausch von Synchronisationssignalen, getroffen werden müssten. Dies gilt für den Einsatz des Winkelmessgeräts sowohl als Maschinenmessgerät als auch als Handmessgerät.

Besonders vorteilhafte Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn der

Bewegungssensor als mehrachsiger Beschleunigungsgeber ausgebildet ist, weil in diesem Fall mithilfe des mehrachsigen Beschleunigungsgebers eine einfache Ausrichtung des Winkelmessgeräts gegenüber der Scheitelachse des

Biegewinkels möglich wird, die ja üblicherweise horizontal verläuft. Die Erfassung der Schwerkraftrichtung aufgrund einer Auswertung der Beschleunigungssignale durch die Signalverarbeitungseinrichtung kann außerdem zur Neigungserfassung und Anzeige des Neigungswinkels genützt werden. Die Erfassung der Erdbeschleunigung durch den mehrachsigen

Beschleunigungsgeber ermöglicht darüber hinaus eine Korrektur des Signals des Beschleunigungsgebers um den auf der Erdbeschleunigung beruhenden

Signalanteil, sodass ausschließlich Bewegungsänderungen des

Winkelmessgeräts und damit des Oberwerkzeugs erfasst werden. Aus den korrigierten, offsetfreien Beschleunigungswerten lassen sich somit die

Geschwindigkeit und der Weg des Oberwerkzeugs für den Start und das Beenden des Messvorgangs ermitteln.

Gegenüber der unmittelbaren Auswertung des zur Beschleunigung proportionalen Signals des Beschleunigungssensors ist die Verwendung des daraus abgeleiteten Wertes der Geschwindigkeit oder des zurückgelegten Weges deshalb vorteilhaft, weil es bei bloßer Betrachtung der Beschleunigung zufolge von heftigen

Erschütterungen, wie sie an industriellen Biegemaschinen auftreten können, zu Fehlauslösungen kommen kann. Umgekehrt kann beispielsweise bei elektrisch betriebenen Biegemaschinen die Bewegung mit geringer Beschleunigung eingeleitet werden, sodass ein bloß für die Beschleunigung festgelegter

Schwellwert gar nicht überschritten und somit auch kein Messvorgang ausgelöst würde. Bei Biegemaschinen tritt jedoch zumindest beim Anstellen des

Oberwerkzeugs aus der Grundstellung in die Arbeitsstellung und beim

Rücksteilen in die Grundstellung nach dem Biegevorgang eine ausreichend hohe Geschwindigkeit auf, um den Mess- und Biegevorgang zuverlässig

synchronisieren zu können. In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass Winkelmessungen vorteilhaft dann durchgeführt werden, wenn der Biegevorgang abgeschlossen oder nahezu abgeschlossen ist, d.h. knapp vor oder am Beginn der Hebebewegung des Oberwerkzeugs.

Das Signal des Beschleunigungsgebers kann auch dazu benutzt werden, wesentliche Teile des Winkelmessgeräts, insbesondere das Sensorelement, die Anzeige und/oder den Mikroprozessor zu aktivieren bzw. aus einem

energiesparenden Ruhemodus in einen aktiven Arbeitsmodus umzuschalten. Dadurch reduziert sich die Zeit der Energieaufnahme im Wesentlichen auf jene kurzen Bewegungsphasen des Oberwerkzeugs, in denen der Biegewinkel tatsächlich gemessen werden kann, wodurch die erforderliche Batterie- bzw.

Akkumulatorkapazität und damit einhergehend die Baugröße des

Winkelmessgeräts verringert werden kann.

Mithilfe des Beschleunigungsgebers kann das Winkelmessgerät aber auch zwischen einem Maschineneinsatz und einem Handeinsatz umgeschaltet werden. Die am Oberwerkzeug unverändert festliegende Lage des Winkelmessgerätes ist mittels des Beschleunigungssensors einfach vom Einsatz bei manueller Führung unterscheidbar. Mit der automatischen Umschaltung wird die Handhabung vereinfacht und die Gefahr einer Fehlbedienung verringert. Um an der Biegemaschine keine zusätzlichen Maßnahmen zur Befestigung des Winkelmessgeräts vornehmen zu müssen, kann das Gerätegehäuse in seiner Rückwand einen Permanentmagneten zur Befestigung am Oberwerkzeug aufweisen, was nicht nur vorteilhafte Montagebedingungen schafft, sondern auch die Möglichkeit einer einfachen Nachjustierung des Winkelmessgeräts bezüglich der Scheitelachse des Biegewinkels und des Messspalts mit sich bringt.

Weist die Signalverarbeitungseinrichtung eine Funk-Schnittstelle auf, so entfallen jegliche Verkabelungen, um Daten des Winkelmessgeräts auslesen und beispielsweise der Maschinensteuerung vorgeben zu können oder von außen steuernd auf das Winkelmessgerät zugreifen zu können. In diesem

Zusammenhang braucht wohl nicht besonders hervorgehoben zu werden, dass sich für die Energieversorgung Batterien oder Akkumulatoren anbieten, um

Kabelanschlüsse zu vermeiden.

Signalisiert die Signalverarbeitungseinrichtung die Über- oder Unterschreitung von programmierbaren Toleranzgrenzen der zu messenden Winkel, so kann in vorteilhafter Weise in den Biegevorgang eingegriffen werden, um die Einhaltung von Toleranzgrenzen sicherzustellen.

Zur Verbesserung der Messwertgenauigkeit, können insbesondere während der Hebebewegung des Oberwerkzeugs Messerte in der Speichereinheit abgelegt werden, sodass diese Messwerte zur Erhöhung der Messwertgenauigkeit durch die Signalverarbeitungseinrichtung nach mathematischen Methoden ausgewertet werden können. Dadurch können insbesondere Nachschwingungsvorgänge erfasst und die zugehörigen Messwerte eliminiert werden. Weiters ermöglicht die Auswertung einer Mehrzahl von Messwerten eine Plausibilisierung des

Messergebnisses und eine Beurteilung der Güte bzw. der Zuverlässigkeit des angezeigten Messwerts.

Ein vergleichsweise einfacher Aufbau des Winkelmessgeräts wird dadurch erreicht, dass das Sensorelement einen rotierenden Spiegel zum Ablenken eines Laserstrahls auf die beiden Schenkel des Blechs aufweist und aus dem in

Abstrahlrichtung empfangenen Reflexionsstrahl einen Messwert bildet. Zu diesem Zweck weist das Winkelmessgerät einen Lasersender für einen Laserstrahl, einen zwischen den beiden Schenkeln des Blechs angeordneten, zur Scheitelachse des Biegewinkels achsparallelen und kontinuierlich umlaufenden Spiegel mit einer zur Rotationsachse senkrechten Abstrahlrichtung für den Laserstrahl, einen

Empfänger für den in Abstrahlrichtung an den Schenkeln reflektierten Laserstrahl und eine an den Empfänger angeschlossenen Signalverarbeitungseinrichtung auf. Der Laserstrahl, der senkrecht zur Rotationsachse des Spiegels auf die Schenkel des Blechs abgelenkt wird, tritt dabei durch einen Messspalt des Oberwerkzeugs hindurch. Dies bringt nicht nur einfache Konstruktionsbedingungen mit sich, sondern macht die Messung auch unabhängig von der Lage des

Winkelmessgeräts am Oberwerkzeug.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Biegemaschine mit einem erfindungsgemäßen digitalen

Winkelmessgerät in einer zum Teil aufgerissenen, schematischen

Seitenansicht

Fig. 2 diese Biegemaschine in einem schematischen Vertikalschnitt und

Fig. 3 das erfindungsgemäße elektronische Winkelmessgerät in einem

vereinfachten Blockschaltbild. Weg zur Ausführung der Erfindung

Die dargestellte Biegemaschine weist ein senk- und hebbares Oberwerkzeug 1 auf, das mit einem Unterwerkzeug 2 in Form einer Matrize zusammenwirkt und sich aus nebeneinandergereihten Stempelsegmenten 3 zusammensetzt. Zur Messung des Biegewinkels zwischen den Schenkeln 4 eines zu biegenden Blechs 5 ist am Oberwerkzeug 1 ein digitales Winkelmessgerät 6 befestigt, das ein Sensorelement 7 mit einem Spiegel umfasst, der um eine zur Scheitelachse des Biegewinkels zwischen den beiden Schenkeln 4 des Blechs parallele

Rotationsachse gedreht wird und einen Laserstrahl in einer zur Scheitelachse senkrechten Ebene auf die beiden Schenkel 4 ablenkt. Der Laserstrahl tritt dabei durch einen Messspalt 8 zwischen zwei Stempelsegmenten 3 hindurch. Da das Sensorelement 7 einen Empfänger für den in Abstrahlrichtung an den Schenkeln 4 reflektierten Laserstrahl besitzt und die Intensität des reflektierten Laserstrahls am größten ist, wenn der Laserstrahl senkrecht zu den Schenkeln 4 steht, kann die Drehlage des Spiegels für die Laserstrahlen angegeben werden, die senkrecht auf die Schenkel 4 des Blechs 5 stehen, wie dies in der Fig. 2 angedeutet ist. Es lassen sich somit aus diesen Drehstellungen des Spiegels die jeweiligen Biegewinkel zwischen den beiden Schenkeln 4 ableiten.

Zu diesem Zweck ist gemäß der Fig. 3 das Sensorelement 7 an eine

Signalverarbeitungseinrichtung 9 angeschlossen, die die vom Sensorelement 7 empfangenen Messsignale auswertet und die gemessenen Biegewinkel an eine Anzeige 10 ausgibt. Diese Anzeige 10 ist nicht nur für den Einsatz des

Winkelmessgeräts als Handgerät erforderlich, sondern erlaubt es auch beim Einsatz als Maschinenmessgerät, die Biegewinkel und andere angezeigte Daten abzulesen, ohne den Blick maßgeblich vom ohnedies im Blickfeld befindlichen Blech 5 abzuwenden.

Da das Winkelmessgerät 6 über einen an die Signalverarbeitungseinrichtung 9 angeschlossenen Bewegungssensor 1 1 verfügt, kann über die Erfassung der Bewegung des Oberwerkzeugs 1 die Winkelmessung mit der Bewegung des Oberwerkzeugs 1 synchronisiert werden, ohne auf die Maschinensteuerung zurückgreifen zu müssen. Das elektronische Winkelmessgerät 6 kann somit ohne aufwendige Umrüstarbeiten bei bestehenden Biegemaschinen eingesetzt werden, wenn ein Messdurchgriff des Sensorelements 7 auf die beiden Schenkel 4 des Blechs 5 möglich ist, was bei der üblichen Zusammensetzung des

Oberwerkzeugs 1 aus Stempelsegmenten 3 in einfacher Art sichergestellt werden kann. Das Winkelmessgerät 6 ist ja lediglich auf dem Oberwerkzeug 1

entsprechend zu befestigen. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, im Bereich der Gehäuserückwand des Winkelmessgeräts 6 wenigstens einen

Permanentmagneten 12 vorzusehen. Ist der Bewegungssensor 1 1 als mehrachsiger Beschleunigungsgeber

ausgebildet, so kann mittels dessen Signals für die Erdbeschleunigung das Winkelmessgerät 6 in einfacher Art gegenüber der durch die Matrize und die Stempelsegmente 3 vorgegebenen, horizontalen Scheitelachse des Biegewinkels zwischen den beiden Schenkeln 4 ausgerichtet werden. Außerdem wird es möglich, ein hinsichtlich der Erdbeschleunigung korrigiertes Messsignal auszuwerten, sodass ausschließlich Beschleunigungen des Winkelmessgeräts 6 zur Ermittlung der Bewegung des Oberwerkzeugs 1 genützt werden können.

Besonders vorteilhaft für die Bildung genauer Messergebnisse ist die Speicherung von Messwerten während der Hebebewegung des Oberwerkzeugs 1 . Durch Messungen auch während der Rückfederung des Blechs 5 nach dem

Biegevorgang können Nachschwingvorgänge durch die

Signalverarbeitungseinrichtung 9 mithilfe geeigneter mathematischer Verfahren eliminiert und das Endergebnis verbessert werden. Der Messvorgang wird vorzugsweise durch einen Mikroprozessor beendet, der aufgrund einer Analyse der Messwerteschar ein Ende des Biegevorgangs berechnet. Alternativ ist auch eine Beendigung des Messvorgangs nach Ablauf einer festgelegten Zeitspanne oder nach Zurücklegen eines bestimmten aus dem Signal des

Bewegungssensors ermittelten Wegs des Oberwerkzeugs möglich.

Weist das Winkelmessgerät 6 eine Funk-Schnittstelle 13 auf, so können Daten nicht nur aus dem Winkelmessgerät 6 kabellos nach außen, sondern auch Daten von außen an das Winkelmessgerät 6 übertragen werden. Um unterschiedliche Betriebsarten für das Winkelmessgerät 6 einstellen zu können, kann das Winkelmessgerät außerdem mit einer Eingabe14 versehen sein. Um von Kabelanschlüssen befreit zu sein, ist das Winkelmessgerät 6 bevorzugt mit Batterien oder Akkumulatoren 15 zur Energieversorgung auszustatten.