DE102016205137A1

DE102016205137A1 - Method and bending machine for producing a multi-dimensionally bent bent part

Info

Publication number: DE102016205137A1
Application number: DE102016205137.7A
Authority: DE
Inventors: Volker Kalkau; Claus Denkinger
Original assignee: Wafios AG
Current assignee: Wafios AG
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: EP3225322A2; EP3225322B1; DE102016205137B4; EP3225322A3

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines zwei- oder dreidimensional gebogenen Biegeteils aus einem abgelängten rohr- oder stabförmigen Werkstück (W) mittels einer numerisch gesteuerten wird das Werkstück vor einer Biegeoperation mithilfe einer Markierung (M) an der Umfangsfläche in eine Soll-Drehlage bezüglich seiner Längsmittelachse gebracht und anschließend gebogen. Dazu wird ein Endabschnitt des Werkstücks in eine Spannvorrichtung (110) der Biegemaschine eingespannt. Die Spannvorrichtung ist mittels einer Rotationseinheit um eine Drehachse (112) drehbar und parallel zur Drehachse verfahrbar. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch eine automatische Ausrichtoperation mit folgenden Schritten: Erfassen der Markierung (M) mittels eines Kamerasystems (160); Ermitteln von Drehlageninformation aus mindestens einem Messbild des Kamerasystems (160); und Steuern der Rotationseinheit in Abhängigkeit von der ermittelten Drehlageninformation zur Drehung des eingespannten Werkstücks (W) mittels der Spannvorrichtung (110) in die Soll-Drehlage, wenn sich das Werkstück nach dem Einspannen nicht in der Soll-Drehlage befindet. Beschrieben wird auch eine zur Durchführung des Verfahrens konfigurierte Biegemaschine.In a method for producing a two- or three-dimensionally bent bent part from a cut tubular or rod-shaped workpiece (W) by means of a numerically controlled workpiece before a bending operation by means of a marking (M) on the peripheral surface in a desired rotational position with respect to its longitudinal central axis brought and then bent. For this purpose, an end portion of the workpiece is clamped in a clamping device (110) of the bending machine. The clamping device is rotatable about a rotation axis (112) by means of a rotation unit and can be moved parallel to the axis of rotation. The method is characterized by an automatic alignment operation comprising the steps of: detecting the mark (M) by means of a camera system (160); Determining rotational position information from at least one measurement image of the camera system (160); and controlling the rotational unit in response to the determined rotational position information for rotation of the clamped workpiece (W) by means of the clamping device (110) in the desired rotational position when the workpiece is not in the desired rotational position after clamping. Also described is a bending machine configured to perform the method.

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIKAREA OF APPLICATION AND PRIOR ART

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zwei- oder dreidimensional gebogenen Biegeteils aus einem abgelängten rohr- oder stabförmigen Werkstück mittels einer numerisch gesteuerten Biegemaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Biegemaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9. The invention relates to a method for producing a bi- or three-dimensional bent bent part from a cut tubular or rod-shaped workpiece by means of a numerically controlled bending machine according to the preamble of claim 1 and a bending machine suitable for carrying out the method according to the preamble of claim 9.

Bei der automatisierten Herstellung von zwei- oder dreidimensional gebogenen Biegeteilen mithilfe numerisch gesteuerter Biegemaschinen werden die Bewegungen von Maschinenachsen der Biegemaschine mithilfe einer Steuereinrichtung koordiniert angesteuert, um an dem Werkstück durch plastisches Umformen eine oder mehrere bleibende Biegungen zu erzeugen. Bei den hier betrachteten Werkstücken handelt es sich um Rohre oder Stäbe aus Vollmaterial, die bereits vor Einsetzen in die Biegemaschine auf eine vorgegebene Werkstücklänge abgelängt und damit vorkonfektioniert sind. Solche Werkstücke werden üblicherweise mithilfe sogenannter Rohrbiegemaschinen gebogen, die in der Regel nicht nur Rohre, sondern auch Werkstücke aus abgelängtem Vollmaterial biegen können. In the automated production of two- or three-dimensionally bent bent parts using numerically controlled bending machines, the movements of machine axes of the bending machine are coordinatedly controlled by means of a control device to produce one or more permanent bends on the workpiece by plastic deformation. The workpieces considered here are pipes or rods made of solid material, which are already cut to a predetermined workpiece length prior to insertion into the bending machine and thus pre-assembled. Such workpieces are usually bent by means of so-called tube bending machines, which can usually bend not only pipes, but also workpieces from cut solid material.

Eine solche Biegemaschine hat eine Spannvorrichtung zum stirnseitigen Einspannen eines Endabschnitts des Werkstücks. Die Spannvorrichtung ist mittels einer Rotationseinheit um eine Drehachse drehbar und mittels einer Vorschubeinheit parallel zur Drehachse verfahrbar. Weiterhin ist ein Biegekopf mit Einrichtungen zum Erzeugen mindestens einer ebenen Biegung an einem durch die Spannvorrichtung gehaltenen Werkstück vorgesehen. Vor Beginn einer ersten Biegeoperation auf der Biegemaschine wird ein zuerst umzuformender Abschnitt des Werkstücks durch lineares Verfahren und/oder Drehen der Spannvorrichtung in den Eingriffsbereich des Biegekopfs gebracht, der dann durch koordinierte Bewegungen seiner Komponenten und Untereinheiten eine erste Biegung am Werkstück erzeugt. Häufig werden nach einer ersten Biegeoperation auf der Biegemaschine eine oder mehrere weitere Biegungen erzeugt, wozu dann das Werkstück wiederum mithilfe der linear verfahrbaren und drehbaren Spannvorrichtung in Bezug auf den Biegekopf neu positioniert wird. Such a bending machine has a clamping device for clamping an end section of the workpiece on the face side. The clamping device is rotatable about a rotation axis by means of a rotation unit and can be moved parallel to the axis of rotation by means of a feed unit. Furthermore, a bending head is provided with means for generating at least one planar bend on a workpiece held by the clamping device. Before starting a first bending operation on the bending machine, a section of the workpiece to be formed first is brought into the engagement region of the bending head by linearly moving and / or rotating the clamping device, which then generates a first bend on the workpiece by coordinated movements of its components and subunits. Frequently, after a first bending operation on the bending machine, one or more further bends are produced, for which purpose the workpiece is in turn repositioned with respect to the bending head by means of the linearly displaceable and rotatable clamping device.

Es gibt viele Anwendungsfälle, bei denen es prinzipiell nicht darauf ankommt, wie das Werkstück in die Spannvorrichtung eingespannt wird, solange nur die Längsmittelachse des eingespannten Werkstücks im Wesentlichen koaxial zur Drehachse der Spannvorrichtung liegt. Die koaxiale Lage kann durch eine oder mehrere Abstützungen entfernt vom Einspannabschnitt sichergestellt werden. There are many applications in which it does not matter in principle how the workpiece is clamped in the clamping device, as long as only the longitudinal center axis of the clamped workpiece is substantially coaxial with the axis of rotation of the clamping device. The coaxial position can be ensured by one or more supports remote from the clamping portion.

Eine Klasse von Werkstücken zeichnet sich dadurch aus, dass vor der ersten Biegeoperation das Werkstück auf der Biegemaschine in eine bestimmte Soll-Drehlage bezüglich seiner Längsmittelachse gebracht werden sollte, bevor die erste Biegeoperation auf der Biegemaschine ausgeführt wird. So sind beispielsweise bei rohrförmigen Werkstücken, die zu einfach oder mehrfach gebogenen Stuhlbeinen umgeformt werden sollen, in der Regel ein oder mehrere Löcher in solchen Abschnitten angebracht, die später zur Befestigung einer Sitzfläche oder einer Lehne dienen sollen. In die Löcher können Befestigungsschrauben oder dergleichen eingeschraubt werden. Die Löcher werden typischerweise beim Vorkonfektionieren in die Werkstücke durch Bohren, Laserbearbeitung oder auf andere Weise eingebracht, bevor die Werkstücke in die Biegemaschine eingebracht werden. Damit die Löcher beim fertigen Biegeteil in der richtigen Orientierung, beispielsweise möglichst senkrecht zur Sitzfläche, stehen, muss das Werkstück dem Biegekopf mit der richtigen Drehorientierung zugeführt werden. Es gibt also eine anzustrebende Soll-Drehlage des Werkstücks bezüglich seiner Längsmittelachse vor Beginn der ersten Biegeoperation. A class of workpieces is characterized in that before the first bending operation, the workpiece on the bending machine should be brought into a specific target rotational position with respect to its longitudinal center axis before the first bending operation is performed on the bending machine. Thus, for example, in tubular workpieces that are to be converted to single or multiple bent chair legs, usually one or more holes in such sections attached, which are to serve later for attachment of a seat or a backrest. In the holes fastening screws or the like can be screwed. Typically, the holes are pre-assembled into the workpieces by drilling, laser machining, or otherwise, before the workpieces are placed in the bending machine. In order for the holes in the finished bent part in the correct orientation, for example, as perpendicular to the seat, stand, the workpiece must be fed to the bending head with the correct rotational orientation. Thus, there is a desirable target rotational position of the workpiece with respect to its longitudinal center axis before the beginning of the first bending operation.

Geschulte Bediener sind meist in der Lage, das Werkstück beim Einführen eines Endabschnitts in die Spannvorrichtung bezüglich seiner Drehlage relativ gut nach Augenmaß auszurichten, bevor die Spannvorrichtung geschlossen wird und der Biegeprozess beginnt. Der Bediener kann sich dabei an dem richtig auszurichtenden Loch oder einer anderen Markierung an der Umfangsfläche des Werkstücks orientieren. Die durch einen Bediener erzielbaren Genauigkeiten bezüglich der Drehlage sind stark von der Erfahrung des Bedieners und auch von der Tagesform abhängig, so dass es zur Produktion von nicht brauchbaren Ausschussteilen kommen kann. Skilled operators are usually able to align the workpiece relatively well with respect to its rotational position when inserting an end section into the clamping device before the clamping device is closed and the bending process begins. The operator can orient himself on the hole to be aligned correctly or another marking on the peripheral surface of the workpiece. The achievable by an operator accuracies with respect to the rotational position are highly dependent on the experience of the operator and also on the daily form, so that it can come to the production of unusable rejects.

AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Biegemaschine zur Herstellung von zwei- oder dreidimensional gebogenen Biegeteilen bereitzustellen, die es ermöglichen, drehlagekritische Werkstücke bedienerunabhängig mit hoher Präzision herzustellen. Against this background, the invention has for its object to provide a method and a bending machine for the production of bent two or three-dimensional bent parts, which make it possible to produce rotationally critical workpieces operator independently with high precision.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird eine Biegemaschine mit den Merkmalen von Anspruch 9 bereitgestellt. To achieve this object, the invention provides a method having the features of claim 1. Furthermore, a bending machine with the features of claim 9 is provided.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording all claims are incorporated herein by reference.

Das Verfahren ist bei allen Werkstücken anwendbar, welche wenigstens eine Markierung an der Umfangsfläche aufweisen und mithilfe der Markierung in eine Soll-Drehlage bezüglich ihrer Längsmittelachse gebracht werden können. In vielen Fällen handelt es sich bei der Markierung um ein Loch in der Umfangsfläche. Bei rohrförmigen Werkstücken kann das Loch beispielsweise zur Aufnahme einer Befestigungsschraube oder dergleichen dienen. In manchen Fällen ist am Werkstück mittels Laser oder auf andere Weise eine als Markierung nutzbare Gravur an der Umfangsfläche eingebracht, beispielsweise ein Logo eines Herstellers und/oder eine Teileidentifikation, wobei z.B. diese Gravur beim fertig gebogenen Biegeteil möglichst immer an der gleichen Stelle des Biegeteils sichtbar sein soll. Bei Werkstücken in Form von geschweißten Rohren gibt es eine in der Regel parallel zur Längsmittelachse verlaufende Schweißnaht, die als Markierung verwendet werden kann. Auch andere Fügestellen können als Markierung dienen. Im Falle verschweißter oder auf andere Weise gefügter Rohre kann die richtige Soll-Drehlage beispielsweise so vorgegeben sein, dass im Biegeprozess der Bereich der Schweißnaht bzw. der Fügestelle möglichst wenig durch mechanische Zug- oder Druckkräfte beansprucht wird. Auch andere Markierungen, beispielsweise in Form von Farbmarkierungen oder Prägungen an der Umfangsfläche, können im Rahmen der beanspruchten Erfindung als Hilfsmittel bei der richtigen Drehausrichtung des Werkstücks dienen. The method is applicable to all workpieces which have at least one mark on the peripheral surface and can be brought by means of the marking in a desired rotational position with respect to its longitudinal central axis. In many cases, the mark is a hole in the peripheral surface. For tubular workpieces, the hole may serve, for example, for receiving a fastening screw or the like. In some cases, an engraving usable as a mark is applied to the workpiece by laser or otherwise on the peripheral surface, such as a manufacturer's logo and / or part identification, e.g. This engraving should always be visible at the finished bent part of bending at the same point of the bent part. In the case of workpieces in the form of welded tubes, there is a weld which runs generally parallel to the longitudinal center axis and can be used as a marking. Other joints can serve as a marker. In the case of welded or otherwise joined pipes, the correct target rotational position can be predetermined, for example, so that in the bending process, the area of the weld or the joint is subjected as little as possible by mechanical tensile or compressive forces. Other markings, for example in the form of color markings or embossments on the peripheral surface, can serve as aids in the correct rotational alignment of the workpiece within the scope of the claimed invention.

Das Verfahren ist gekennzeichnet durch eine automatische Ausrichtoperation, welche mithilfe einer Markierung an der Umfangsfläche des Werkstücks ausgeführt wird. Bei der automatischen Ausrichtoperation wird die Markierung mittels eines Kamerasystems optisch erfasst. Aus mindestens einem Messbild des Kamerasystems wird eine Drehlageninformation ermittelt, die Informationen über die Ist-Drehlage des Werkstücks bei Aufnahme des Messbilds enthält. Die Rotationseinheit der Biegemaschine wird in Abhängigkeit von der ermittelten Drehlageninformation so gesteuert, dass das eingespannte Werkstück durch Drehung der Spannvorrichtung in die Soll-Drehlage gedreht wird, wenn sich das Werkstück nach dem Einspannen nicht in der Soll-Drehlage befindet. Die Drehung kann entfallen, wenn sich aus der Auswertung der Drehlageninformation ergibt, dass sich das Werkstück unmittelbar nach dem Einspannen in die Spannvorrichtung bereits mit ausreichender Genauigkeit in der Soll-Drehlage befindet. The method is characterized by an automatic alignment operation performed by marking on the peripheral surface of the workpiece. In the automatic alignment operation, the mark is optically detected by a camera system. From at least one measurement image of the camera system, a rotational position information is determined which contains information about the actual rotational position of the workpiece when taking the measurement image. The rotation unit of the bending machine is controlled in dependence on the determined rotational position information so that the clamped workpiece is rotated by rotation of the clamping device in the desired rotational position when the workpiece is not in the desired rotational position after clamping. The rotation can be omitted if it results from the evaluation of the rotational position information that the workpiece is already with sufficient accuracy in the desired rotational position immediately after clamping into the clamping device.

Die Biegemaschine hat ein automatisches Ausrichtsystem zum Drehen des eingespannten Werkstücks in eine vorgebbare Soll-Drehlage vor Beginn einer dem Einspannen folgenden ersten Biegeoperation auf der Biegemaschine. Das Ausrichtsystem weist ein Kamerasystem zum optischen Erfassen einer Markierung an der Umfangsfläche des Werkstücks sowie eine Auswerteeinrichtung zum Ermitteln von Drehlageninformation aus mindestens einem Messbild des Kamerasystems auf. Die Steuereinrichtung der Biegemaschine ist dafür konfiguriert, in einem Ausrichtmodus die Rotationseinheit in Abhängigkeit von der ermittelten Drehlageninformation zu steuern. The bending machine has an automatic alignment system for rotating the clamped workpiece in a predetermined target rotational position before the beginning of a first bending operation following the clamping on the bending machine. The alignment system has a camera system for optically detecting a marking on the peripheral surface of the workpiece and an evaluation device for determining rotational position information from at least one measurement image of the camera system. The control device of the bending machine is configured to control the rotation unit in an alignment mode in dependence on the determined rotation position information.

Die automatische Ausrichtoperation basiert somit auf optisch und somit berührungslos erfassten Informationen, die anhand einer ohnehin vorhandenen Markierung an der Umfangsfläche des Werkstücks erfasst werden können. Mithilfe der automatischen Ausrichtoperation bzw. des automatischen Ausrichtsystems kann unabhängig von den Fähigkeiten eines Bedieners die gewünschte Soll-Drehlage vor Beginn der ersten Biegeoperation mit hoher Präzision so eingestellt werden, dass eine Produktion von Ausschuss aufgrund von Fehlorientierung des Werkstücks beim ursprünglichen Einspannen praktisch ausgeschlossen werden kann. Somit wird es möglich, die Maschine von Hand zu beladen oder die Werkstücke auf andere Weise (z.B. mittels Roboter oder Magazin) ohne vorherige Ausrichtung der Werkstücke der Biegemaschine zuzuführen. Die Kamera-basierte automatische Ausrichtoperation kann innerhalb von Sekundenbruchteilen oder innerhalb weniger Sekunden abgeschlossen sein, so dass unproduktive Nebenzeiten für das Ausrichten auf ein Minimum reduziert werden können. Somit kann sowohl die Produktivität des Biegeprozesses als auch die Qualität der gefertigten Biegeteile erhöht werden. The automatic alignment operation is thus based on optically and thus contact-free acquired information that can be detected by an already existing mark on the peripheral surface of the workpiece. Regardless of an operator's abilities, the automatic alignment operation or automatic alignment system allows the desired target rotational position to be adjusted with high precision prior to the first bending operation so as to virtually preclude production of rejects due to misorientation of the workpiece during initial clamping , Thus, it becomes possible to manually load the machine or otherwise feed the workpieces (e.g., by robot or magazine) without prior alignment of the workpieces to the bending machine. The camera-based automatic alignment operation can be completed within fractions of a second or within a few seconds, so that unproductive non-productive alignment times can be minimized. Thus, both the productivity of the bending process and the quality of the manufactured bent parts can be increased.

Da im Rahmen des automatischen Ausrichtsystems ein Kamerasystem zur optischen Erfassung von Markierungen genutzt wird, kann das automatische Ausrichtsystem in der Regel ohne Änderungen an der Hardware auf unterschiedliche Markierungen abgestimmt werden. Beispielsweise kann eine Auswertungssoftware bereitgestellt werden, welche bereits Routinen zur optimalen Auswertung unterschiedlich gestalteter Markierungen enthält, die wahlweise aktiviert werden können. Because the automatic alignment system uses a camera system to optically detect marks, the automatic alignment system can usually be tuned to different markers without hardware changes. For example, an evaluation software can be provided, which already contains routines for the optimal evaluation of differently designed markings, which can be selectively activated.

Bei dem Werkstück kann es sich um ein Rundmaterial handeln, also um ein Rohr oder einen aus Vollmaterial bestehenden Stab mit kreiszylindrischem Querschnitt. Das Werkstück kann jedoch auch eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform haben, beispielsweise eine polygonale Querschnittsform, insbesondere eine dreieckige, quadratische, fünfeckige oder sechseckige Querschnittsform. The workpiece may be a round material, ie a tube or a rod made of solid material with a circular cylindrical cross section. However, the workpiece may also have a different cross-sectional shape from the circular shape, for example, a polygonal cross-sectional shape, in particular a triangular, square, pentagonal or hexagonal cross-sectional shape.

In vielen Fällen handelt es sich bei dem Werkstück um ein noch nicht vorgebogenes Werkstück, insbesondere um ein im Wesentlichen geradliniges Werkstück. Dann ist die erste Biegeoperation auf der Biegemaschine auch die erste am Werkstück durchgeführte Biegeoperation. Das Werkstück kann aber auch ein bereits vorgebogenes Werkstück sein, welches aus vorgelagerten Bearbeitungsstufen (auf der gleichen Biegemaschine oder einer anderen Biegemaschine) schon eine oder mehrere bleibende Biegungen enthält. Dann ist die dem Einspannen folgende erste Biegeoperation auf der Biegemaschine nicht die erste am Werkstück ausgeübte Biegeoperation.In many cases, the workpiece is a not yet pre-bent workpiece, in particular a substantially rectilinear workpiece. Then the first bending operation is on the Bending machine also the first performed on the workpiece bending operation. The workpiece may also be an already pre-bent workpiece, which already contains one or more permanent bends from upstream processing stages (on the same bending machine or another bending machine). Then, the first bending operation on the bending machine following the chucking is not the first bending operation performed on the workpiece.

Es ist möglich, dass sich der axiale Abschnitt des Werkstücks, welcher die Markierung enthält, unmittelbar nach Einspannen des Endabschnitts des Werkstücks so im Erfassungsbereich des Kamerasystems befindet, dass ein Messbild erfasst werden kann, welches wenigstens einen Teil der Markierung enthält. Abhängig von der Werkstückgeometrie und der Konstruktion der Biegemaschine wird es aber häufig so sein, dass nach dem Einspannen des Werkstücks in die Spannvorrichtung die Spannvorrichtung bzw. das Werkstück relativ zum Kamerasystem zunächst so positioniert werden muss, dass eine Messung möglich wird. Dazu wird eine Relativbewegung zwischen Kamerasystem und Werkstück respektive Spannvorrichtung durchgeführt. Vorzugsweise erfolgt das Positionieren eines die Markierung enthaltenden Abschnitts des Werkstücks in dem Erfassungsbereich des Kamerasystems ausschließlich durch axiales Verfahren und/oder Drehen der Spannvorrichtung derart, dass durch das Kamerasystem mindestens ein Messbild erfassbar ist, das wenigstens einen auswertbaren Teil der Markierung enthält. In diesem Fall kann mit einem fest installierten Kamerasystem gearbeitet werden, welches bei bevorzugten Ausführungsformen der Biegemaschine realisiert ist. It is possible that the axial portion of the workpiece containing the mark is immediately after clamping the end portion of the workpiece in the detection range of the camera system that a measurement image can be detected, which contains at least a portion of the mark. Depending on the workpiece geometry and the construction of the bending machine, however, it will often be the case that, after the workpiece has been clamped in the clamping device, the clamping device or the workpiece must first be positioned relative to the camera system so that a measurement becomes possible. For this purpose, a relative movement between the camera system and the workpiece or clamping device is performed. The positioning of a portion of the workpiece containing the marking in the detection area of the camera system preferably takes place exclusively by axial movement and / or rotation of the clamping device in such a way that at least one measurement image can be detected by the camera system and contains at least one evaluable part of the marking. In this case, it is possible to work with a permanently installed camera system, which is realized in preferred embodiments of the bending machine.

Gemäß einer Weiterbildung wird zunächst die Spannvorrichtung nur axial verfahren, bis der die Markierung enthaltende Abschnitt im Erfassungsbereich des Kamerasystems liegt. Dann wird ein Messbild aufgenommen und ausgewertet. Wenn dieses nicht wenigstens einen Teil der Markierung enthält, wird die Spannvorrichtung in einem „Suchlauf“ so lange gedreht, bis wenigstens ein Teil der Markierung in den Erfassungsbereich gelangt. Um die hierfür erforderliche „Suchzeit“ möglichst kurz zu halten, wird bei Abwesenheit einer Markierung im Messbild die Spannvorrichtung um ein vorbestimmtes Winkelmaß, beispielsweise im Bereich zwischen 45° und 90° gedreht, bevor ein nächstes Messbild aufgenommen wird. Wenn dieses noch immer keinen Teil der Markierung zeigt, erfolgt eine weitere Drehung des Suchlaufs um ein vorbestimmtes Winkelmaß so lange, bis eine Markierung bzw. ein Teil der Markierung erkannt wird. Vorzugsweise wird ein Signal an die Steuereinheit gesendet, wenn nach einem vordefinierten Suchlauf, der z.B. mindestens eine volle Drehung umfasst, nicht wenigstens ein Teil einer Markierung in den Erfassungsbereich gelangt ist oder wenn beim Suchlauf nur eine falsche oder nicht auswertbare Markierung in den Erfassungsbereich gelangt. Das Signal kann z.B. nach Art eines Fehlersignals bewertet werden, insbesondere in der Weise, dass die Steuereinheit die Biegemaschine anhält und/oder eine akustische und/oder optische Anzeige ansteuert, die dem Bediener den Fehlerzustand anzeigt. According to a further development, the tensioning device is initially moved only axially until the section containing the marking lies within the detection range of the camera system. Then a measurement image is taken and evaluated. If this does not contain at least a part of the marking, the clamping device is rotated in a "search" until at least a part of the marking passes into the detection area. In order to keep the "search time" required for this purpose as short as possible, in the absence of a marking in the measurement image, the tensioning device is rotated by a predetermined angle, for example in the range between 45 ° and 90 °, before a next measurement image is taken. If this still does not show part of the marking, the search is further rotated by a predetermined angle until a mark or part of the mark is detected. Preferably, a signal is sent to the control unit when, after a predefined search, e.g. includes at least one full turn, not at least a portion of a mark has entered the detection area or when only a wrong or unexpressable mark in the detection area reaches the detection area during the search. The signal may e.g. be evaluated in the manner of an error signal, in particular in such a way that the control unit stops the bending machine and / or activates an audible and / or visual display, which indicates the error state to the operator.

Obwohl beim Drehen im Suchlauf eine kontinuierliche Rotation vorgesehen sein kann, wird das Werkstück vorzugsweise um vorbestimmte Winkelbeträge gedreht und in der dann erreichten Drehlage angehalten, so dass ein Messbild am ruhenden Werkstück aufgenommen werden kann. Durch eine derartige diskontinuierliche Drehung mit Messwertaufnahme am ruhenden Werkstück werden sowohl die Geschwindigkeit des Ausrichtprozesses als auch die erzielbare Genauigkeit positiv beeinflusst. Although continuous rotation may be provided when rotating in the seek mode, the workpiece is preferably rotated by predetermined angular amounts and stopped in the then achieved rotational position so that a measurement image can be taken on the stationary workpiece. By such a discontinuous rotation with measured value recording on the stationary workpiece, both the speed of the alignment process and the achievable accuracy are positively influenced.

Wenn ein Messbild vorliegt, welches wenigstens einen Teil der Markierung enthält, erfolgt die Auswertung des Messbilds. Die Auswertung des Messbilds umfasst vorzugsweise die Bestimmung einer Ist-Drehlage des Werkstücks aus der Position der Markierung innerhalb des Messbilds sowie eines Ausricht-Drehwinkels, um den das Werkstück zur Einstellung der Soll-Drehlage gedreht werden muss. Danach wird durch Drehen des Werkstücks um den Ausricht-Drehwinkel die Soll-Drehlage des Werkstücks eingestellt. Mit Abschluss dieser „Zieldrehung“ ist das Werkstück hinsichtlich seiner Drehlage ausgerichtet und die erste Biegeoperation kann durchgeführt werden. If there is a measurement image which contains at least part of the marking, the evaluation image is evaluated. The evaluation of the measurement image preferably comprises the determination of an actual rotational position of the workpiece from the position of the marking within the measurement image and an alignment rotational angle by which the workpiece must be rotated to set the desired rotational position. Thereafter, by rotating the workpiece about the alignment rotation angle, the target rotational position of the workpiece is adjusted. Upon completion of this "target rotation", the workpiece is aligned with respect to its rotational position and the first bending operation can be performed.

Bei bevorzugten Ausführungsformen wird das Werkstück in nur einem einzigen Schritt in die Soll-Drehlage gedreht, sobald die Markierung durch das Kamerasystem erkannt wurde. Hierdurch ist eine besonders schnelle Ausrichtung erzielbar. Auch ein iteratives Annähern an die Soll-Drehlage ist möglich. In preferred embodiments, the workpiece is rotated in a single step in the desired rotational position as soon as the mark was detected by the camera system. As a result, a particularly fast alignment can be achieved. An iterative approach to the target rotational position is also possible.

Gemäß einer Weiterbildung ist das Kamerasystem so ausgelegt bzw. angeordnet, dass der Erfassungsbereich des Kamerasystems einen axialen Abschnitt des Werkstücks mit den durch das Kamerasystem sichtbaren Werkstückkanten enthält. Die sichtbaren Werkstückkanten können als Referenzstrukturen für die Durchführung von Messungen innerhalb eines Messbereichs des Messbildes dienen, wodurch die Präzision der Ergebnisse verbessert und eine sehr genaue Ausrichtung möglich wird. Zudem kann sich das Kamerasystem dann selbst kalibrieren, so dass eine Einrichtung durch einen Experten und ein Nachstellen beim Wechsel zwischen verschiedenen Werkstückdurchmessern entfallen kann.According to a further development, the camera system is designed or arranged such that the detection area of the camera system contains an axial section of the workpiece with the workpiece edges visible through the camera system. The visible workpiece edges can serve as reference structures for making measurements within a measurement area of the measurement image, thereby improving the precision of the results and allowing highly accurate alignment. In addition, the camera system can then calibrate itself, so that a device can be omitted by an expert and an adjustment when changing between different workpiece diameters.

Gemäß einer Weiterbildung wird der durch das Kamerasystem erfassbare Abschnitt des Werkstücks mithilfe eines Beleuchtungssystems beleuchtet. Dadurch wird die Qualität der Messung weniger abhängig von Umgebungslichtbedingungen, wodurch gleichbleibende Genauigkeit sichergestellt werden kann. Zur Beleuchtung kann z.B. Weißlicht oder Laserlicht verwendet werden. Vorzugsweise weist das Beleuchtungssystem mindestens eine Auflicht-Beleuchtungsquelle auf, die den interessierenden Abschnitt von Seiten des Kamerasystems beleuchtet. Insbesondere können zwei oder mehr Auflicht-Beleuchtungsquellen vorgesehen sein, die im Betrieb den Abschnitt aus unterschiedlichen Richtungen und/oder unter unterschiedlichen Winkeln beleuchten. Hierdurch können die Zuverlässigkeit der Detektion der Markierung sowie die Genauigkeit der Bildauswertung gesteigert werden. According to a further development, the portion of the workpiece which can be detected by the camera system is illuminated by means of a lighting system. This will improve the quality of the measurement less dependent on ambient light conditions, which ensures consistent accuracy. For example, white light or laser light can be used for illumination. Preferably, the illumination system has at least one reflected light illumination source that illuminates the portion of interest from sides of the camera system. In particular, two or more reflected light illumination sources can be provided, which in operation illuminate the section from different directions and / or at different angles. As a result, the reliability of the detection of the mark and the accuracy of the image evaluation can be increased.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Beleuchtungssystem eine Hintergrundbeleuchtungsquelle aufweist, vorzugsweise zusätzlich zu mindestens einer Auflicht-Beleuchtungsquelle. Die Hintergrundbeleuchtungsquelle befindet sich idealerweise an der dem Kamerasystem gegenüberliegenden Seite des Werkstückabschnitts und kann bewirken, dass die vom Kamerasystem erfassten Werkstückkanten besonders kontrastreich erscheinen. Auch hierdurch kann die Zuverlässigkeit der Messung gesteigert werden. In a further development, it is provided that the illumination system has a background illumination source, preferably in addition to at least one epi-illumination source. The background illumination source is ideally located on the side of the workpiece section opposite the camera system and can cause the workpiece edges detected by the camera system to appear particularly rich in contrast. This can also increase the reliability of the measurement.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.Further advantages and aspects of the invention will become apparent from the claims and from the following description of preferred embodiments of the invention, which are explained below with reference to the figures.

1 zeigt in schräger Perspektive ein Ausführungsbeispiel einer mit einem automatischen Ausrichtsystem ausgestatteten Biegemaschine zur Herstellung von zweidimensional oder dreidimensional gebogenen Biegeteilen; 1 shows an oblique perspective of an embodiment of a bending machine equipped with an automatic alignment system for producing two-dimensionally or three-dimensionally bent bent parts;

2 zeigt einen schrägperspektivischen Ausschnitt der Biegemaschine aus 1 mit einem eingespannten Werkstück; 2 shows an oblique perspective section of the bending machine 1 with a clamped workpiece;

3 zeigt schematisch einen rechteckförmigen Erfassungsbereich des Kamerasystems, in welchem ein axialer Ausschnitt des Werkstücks erscheint, der eine Markierung enthält; und 3 schematically shows a rectangular detection area of the camera system, in which an axial section of the workpiece appears, which contains a mark; and

4 zeigt schematisch eine axiale Ansicht eines Rohrs in zwei Drehlagen vor und nach der Ausrichtung. 4 shows schematically an axial view of a tube in two rotational positions before and after the alignment.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Biegemaschine 100 zur Herstellung von zweidimensional oder dreidimensional gebogenen Biegeteilen aus geraden, vorher abgelängten rohrförmigen oder stabförmigen Werkstücken gezeigt. Die Biegemaschine wird auch als Rohrbiegemaschine bezeichnet, kann jedoch neben rohrförmigen Werkstücken auch stabförmige Werkstücke aus Vollmaterial biegen. Die Biegemaschine hat ein mit Kleinbuchstaben x, y und z gekennzeichnetes, rechtwinkliges Maschinenkoordinatensystem MK mit einer vertikalen z-Achse und horizontalen x- und y-Achsen. Im dargestellten Beispiel verläuft die x-Achse parallel zur Drehachse einer später noch erläuterten Spannvorrichtung 110. Von den Koordinatenachsen sind die später noch erwähnten, geregelt angetriebenen Maschinenachsen zu unterscheiden, die jeweils mit Großbuchstaben (z. B. A-Achse, C-Achse) bezeichnet werden.In 1 is an embodiment of a bending machine 100 for producing two-dimensionally or three-dimensionally bent bent parts from straight, previously cut tubular or rod-shaped workpieces. The bending machine is also referred to as a tube bending machine, but can bend in addition to tubular workpieces and rod-shaped workpieces made of solid material. The bending machine has a right-angled machine coordinate system MK identified by lower case letters x, y and z with a vertical z-axis and horizontal x and y axes. In the example shown, the x-axis extends parallel to the axis of rotation of a later explained clamping device 110 , Of the coordinate axes, the later mentioned, regulated driven machine axes are to be distinguished, each with capital letters (eg A-axis, C-axis) are called.

Die Biegemaschine hat eine Spannvorrichtung 110 zum stirnseitigen Einspannen eines Endabschnitts eines zu biegenden Werkstücks W (vgl. 2). Die Spannvorrichtung ist mittels einer (nicht sichtbaren) Rotationseinheit um eine horizontale Drehachse 112 drehbar und mittels einer ebenfalls nicht sichtbaren Vorschubeinheit parallel zur Drehachse 112 verfahrbar. Die Spannvorrichtung ist als sogenannte Dreibackenzange ausgebildet. Sie hat stirnseitig einen Spannkopf 114, der drei radial zur Drehachse bewegliche Spannbacken enthält, die eine Einführöffnung zum Einführen eines Endabschnitts des Werkstücks umschließen. Ein im Inneren angeordneter auswechselbarer Anschlag begrenzt die Einstecktiefe für das Werkstück. Anschließend an den Spannkopf ist ein zur Drehachse 112 koaxiales Rohr 116 vorgesehen, welches mithilfe eines Pneumatikzylinders parallel zur Drehachse axial verschoben werden kann. Durch axiale Verschiebung des Rohrs wird der Spannkopf 114 geöffnet oder geschlossen. Die Rotationseinheit (A-Achse der Biegemaschine) sowie die Vorschubeinheit (C-Achse der Biegemaschine) werden vom Gestell der Biegemaschine getragen und befinden sich innerhalb der Schutzhaube 120. Die Dreibackenzange ist mit der Rotationseinheit an der linear verschiebbaren Vorschubeinheit montiert. Alle Maschinenachsen werden über eine nicht sichtbare Steuereinrichtung der Biegemaschine gesteuert.The bending machine has a clamping device 110 for the frontal clamping of an end portion of a workpiece W to be bent (see. 2 ). The tensioning device is by means of a (not visible) rotation unit about a horizontal axis of rotation 112 rotatable and by means of a likewise not visible feed unit parallel to the axis of rotation 112 traversable. The tensioning device is designed as so-called three-jaw tongs. It has a clamping head on the front side 114 which includes three radially movable to the rotation axis clamping jaws which enclose an insertion opening for insertion of an end portion of the workpiece. An interchangeable stop arranged in the interior limits the insertion depth for the workpiece. After the clamping head is a to the axis of rotation 112 coaxial tube 116 provided, which can be axially displaced parallel to the axis of rotation by means of a pneumatic cylinder. By axial displacement of the tube is the chuck 114 open or closed. The rotation unit (A-axis of the bending machine) and the feed unit (C-axis of the bending machine) are supported by the frame of the bending machine and are located inside the protective hood 120 , The three-jaw tongs are mounted with the rotation unit on the linearly displaceable feed unit. All machine axes are controlled by a non-visible control device of the bending machine.

Die Werkstücke werden jeweils einzeln mithilfe der Spannvorrichtung 110 bzw. der Dreibackenzange aufgenommen, festgehalten und einem Biegekopf 130 zugeführt, welcher mit Abstand vor der Spannvorrichtung angeordnet ist. Der Biegekopf 130 ist eine kompakte Baueinheit. Die Biegebewegungen des Biegekopfs werden über mehrere CNC-Achsen über die Steuereinrichtung gesteuert. Da der Aufbau derartiger Biegeköpfe an sich bekannt ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung hier verzichtet. Mögliche Ausgestaltungen sind in der DE 10 2010 013 688 A1 oder der DE 10 2011 006 101 B4 beschrieben. The workpieces are each individually using the clamping device 110 or the three-jaw forceps, held and a bending head 130 supplied, which is arranged at a distance in front of the tensioning device. The bending head 130 is a compact unit. The bending movements of the bending head are controlled via several CNC axes via the control device. Since the construction of such bending heads is known per se, a detailed description is omitted here. Possible embodiments are in the DE 10 2010 013 688 A1 or the DE 10 2011 006 101 B4 described.

Die Biegemaschine ist mit einem automatischen Ausrichtsystem ausgestattet, das es ermöglicht, ohne Eingriff eines Bedieners ein in die Spannvorrichtung 110 eingespanntes Werkstück W vor Beginn einer dem Einspannen unmittelbar folgenden Biegeoperation auf der Biegemaschine um seine Längsmittelachse in eine durch Programmierung vorgebbare Soll-Drehlage zu drehen. Dies ist immer dann möglich, wenn das Werkstück in einem mit Abstand vom eingespannten Endabschnitt liegenden Abschnitt A an seiner Umfangsfläche eine sichtbare Markierung M aufweist. In der schrägperspektivischen Darstellung von 2 ist die Biegemaschine mit einem eingespannten Werkstück W gezeigt. Bei dem Werkstück handelt es sich um ein zylindrisches Stahlrohr, welches mithilfe der Biegemaschine zu einem einfach oder mehrfach gekrümmten Stuhlbein gebogen werden soll. Das vorab auf die gewünschte Werkstücklänge abgelängte, gerade Werkstück wird von einem Bediener (oder automatisch) in die Einführöffnung des geöffneten Spannkopfs 114 eingeführt und dieser dann durch Verschieben des Rohrs 116 geschlossen. Dadurch wird das Werkstück an einem Endabschnitt eingespannt, während der Rest des Werkstücks bis zum gegenüberliegende Endabschnitt frei bleibt. Im eingespannten Zustand erstreckt sich die Längsmittelachse des Werkstücks mehr oder weniger koaxial zur Drehachse 112 der Spannvorrichtung. The bending machine is equipped with an automatic alignment system that allows it to be inserted into the fixture without operator intervention 110 clamped workpiece W before starting a bending operation immediately following the bending operation on the bending machine to rotate about its longitudinal central axis in a predetermined by programming target rotational position. This is always possible if the workpiece has a visible marking M on its peripheral surface in a section A lying at a distance from the clamped end section. In the oblique perspective view of 2 the bending machine is shown with a clamped workpiece W. The workpiece is a cylindrical steel tube, which is to be bent to a single or multiple curved chair leg using the bending machine. The pre-cut to the desired workpiece length, straight workpiece is by an operator (or automatically) in the insertion of the open clamping head 114 introduced and this then by moving the pipe 116 closed. Thereby, the workpiece is clamped at one end portion, while the remainder of the workpiece remains free up to the opposite end portion. In the clamped state, the longitudinal center axis of the workpiece extends more or less coaxially to the axis of rotation 112 the tensioning device.

An das gebogene Stuhlbein soll später ein Sitzelement oder Lehnenelement eines Stuhls angeschraubt werden. Hierzu wird bereits vor dem Verbiegen des Werkstücks ein radiales Durchgangsloch M in einem bestimmten Abschnitt A des Rohrs in die Werkstückwand z.B. mittels Laserschneiden eingebracht. Das scharfkantig begrenzte Loch mit einem Durchmesser im Millimeterbereich ist mit bloßem Auge gut sichtbar und dient hier als Markierung M, die bei der Kamera-basierten automatischen Ausrichtung als Hilfsmittel zur Drehorientierung genutzt wird. Later, a seat element or backrest element of a chair is to be screwed to the bent chair leg. For this purpose, even before the workpiece is bent, a radial through-hole M in a certain section A of the pipe is inserted into the workpiece wall, e.g. introduced by laser cutting. The sharp-edged hole with a diameter in the millimeter range is clearly visible to the naked eye and serves here as marker M, which is used in the camera-based automatic alignment as a tool for rotational orientation.

Zu dem automatischen Ausrichtsystem gehört ein Kamerasystem 160 mit einer Kamera 165 mit einem zweidimensionalen Bildfeld. Die Kamera 165 ist als CCD-Videokamera ausgelegt, die im Beispielsfall bei einer Auflösung von 1024×768 Pixeln (Bildelementen) bis zu 100 Bilder pro Sekunde (Frames per Second) über eine Schnittstelle an ein angeschlossenes Bildverarbeitungssystem liefern kann. Die Bilderfassung der Einzelbilder wird jeweils über Auslösesignale (Trigger) der Steuerung ausgelöst. Dadurch werden die Messzeitpunkte festgelegt. Die Software für die Bildverarbeitung ist in einem Programmmodul untergebracht, welches mit der Steuereinrichtung der Biegemaschine zusammenarbeitet bzw. in diese integriert ist. The automatic alignment system includes a camera system 160 with a camera 165 with a two-dimensional image field. The camera 165 is designed as a CCD video camera, which can provide in the example at a resolution of 1024 × 768 pixels (pixels) up to 100 frames per second (frames per second) via an interface to a connected image processing system. The image acquisition of the individual images is triggered in each case via trigger signals (trigger) of the controller. This determines the measurement times. The software for image processing is housed in a program module, which cooperates with the control device of the bending machine and is integrated in this.

Die Kamera 165 ist oberhalb der durch die Drehachse 112 definierten Linie an einem Uförmigen Träger 162 befestigt. Die Optik der Kamera ist nach unten derart ausgerichtet, dass sich ein rechteckförmiger Erfassungsbereich E der Kamera in y-Richtung senkrecht zur Drehachse über eine Länge erstreckt, die größer ist als der Durchmesser des größten in die Spannvorrichtung aufnehmbaren Werkstücks. The camera 165 is above the through the axis of rotation 112 defined line on a U-shaped carrier 162 attached. The optics of the camera are oriented downwards such that a rectangular detection region E of the camera extends in the y direction perpendicular to the axis of rotation over a length that is greater than the diameter of the largest workpiece that can be accommodated in the clamping device.

Der Träger 162 trägt weiterhin zwei stufenlos schwenkbare Auflicht-Beleuchtungsquellen 172-1, 172-2, die so ausgerichtet sind, dass sie den Abschnitt A des Werkstücks, welcher im Erfassungsbereich der Kamera liegt, aus zwei unterschiedlichen Richtungen jeweils schräg von oben und schräg zur optischen Achse der Kamera mit Weißlicht beleuchten. Zu dem Beleuchtungssystem gehört weiterhin eine großflächige rechteckförmige Hintergrundbeleuchtungsquelle 175, die an der der Kamera 165 gegenüberliegenden Seite des Werkstücks an der Oberseite des Maschinengestells angebracht ist. Diese beleuchtet das eingespannte Werkstück W von seiner Rückseite so, dass die Werkstückkanten K1, K2 des Werkstücks W im aufgenommenen Messbild mit starkem Kontrast gegenüber der hellen Hintergrundbeleuchtung erscheinen (vgl. 3). The carrier 162 continues to carry two infinitely tiltable epi-illumination sources 172-1 . 172-2 , which are aligned so that they illuminate the portion A of the workpiece, which is in the detection range of the camera, from two different directions each obliquely from above and obliquely to the optical axis of the camera with white light. The lighting system further includes a large area rectangular backlight source 175 attached to the camera 165 opposite side of the workpiece is attached to the top of the machine frame. This illuminates the clamped workpiece W from its rear side so that the workpiece edges K1, K2 of the workpiece W appear in the recorded measurement image with a strong contrast to the bright background illumination (cf. 3 ).

Die Rotationseinheit zur Drehung der Spannvorrichtung 110 um die Drehachse 112 sowie die Vorschubeinheit, welche die Spannvorrichtung axial parallel zur Drehachse 112 vor- und zurückschieben kann, werden vom automatischen Ausrichtsystem als funktionale Bestandteile genutzt, z.B. um das Werkstück relativ zu dem ortsfest montierten Kamerasystem so zu positionieren, dass der interessierende Abschnitt A des Werkstücks mit der Markierung M im Erfassungsbereich der Kamera 165 liegt. The rotation unit for rotation of the clamping device 110 around the axis of rotation 112 and the feed unit, which the clamping device axially parallel to the axis of rotation 112 can push back and forth, are used by the automatic alignment as functional components, for example, to position the workpiece relative to the stationary mounted camera system so that the section A of interest of the workpiece with the mark M in the detection range of the camera 165 lies.

Ein Biegeprozess mithilfe der Biegemaschine 100 kann beispielsweise wie folgt ablaufen. Zunächst greift ein Bediener ein noch nicht gebogenes Werkstück und führt dieses per Hand in die geöffnete Spannvorrichtung bzw. den Spannkopf 114 von vorne ein, bis die eingeführte Stirnseite an einem inneren Anschlag anschlägt. Der Abschnitt A mit der durch ein Loch gebildeten Markierung M sollte dabei am freien Endbereich des Werkstücks liegen. Dann wird die Spannvorrichtung pneumatisch geschlossen. Je nach Länge des einzuführenden Werkstücks kann die Spannvorrichtung für diese Einspannoperation mehr oder weniger weit in Axialrichtung (parallel zur Drehachse 112) in Richtung Biegekopf 130 vorgeschoben sein, gegebenenfalls so weit, dass der Spannkopf 114 sich im Bereich der Komponenten des Kamerasystems befindet (vgl. 1). Der Bediener muss dabei nicht darauf achten, wie das eingeführte Werkstück bezüglich seiner Drehlage orientiert ist, so dass in der Regel das eingeführte Werkstück noch nicht die für die erste Biegeoperation erforderliche Soll-Drehlage einnimmt. A bending process using the bending machine 100 may for example be as follows. First, an operator grips a not yet bent workpiece and guides it by hand into the open clamping device or the clamping head 114 from the front until the inserted end abuts against an inner stop. The section A with the mark M formed by a hole should lie at the free end region of the workpiece. Then the clamping device is pneumatically closed. Depending on the length of the workpiece to be inserted, the clamping device for this clamping operation more or less far in the axial direction (parallel to the axis of rotation 112 ) in the direction of the bending head 130 be advanced, if necessary, so far that the chuck 114 is located in the area of the components of the camera system (cf. 1 ). The operator does not have to pay attention to how the inserted workpiece is oriented with respect to its rotational position, so that as a rule the inserted workpiece does not yet assume the required rotational position required for the first bending operation.

Dann wird die automatische Ausrichtoperation entweder selbsttätig (z.B. ausgelöst durch Schließen der Spannvorrichtung) oder über eine gesonderte Bedieneraktion eingeleitet. Sofern sich der mit der Markierung versehene Abschnitt A des Werkstücks noch nicht im Erfassungsbereich E der Kamera 165 befindet, wird das Werkstück durch axiales Verfahren der Spannvorrichtung in Axialrichtung (parallel zur Drehachse 112) so positioniert, dass der mit Markierung versehene Abschnitt A in den Erfassungsbereich gelangt. Der hierzu erforderliche Verfahrweg kann vorprogrammiert sein, da bei einer Serie gleichartiger Teile der Abstand zwischen der Stirnseite am Einspannabschnitt und der axialen Position der Markierung M (beispielsweise Loch) bekannt ist und vorab eingegeben werden kann. Then the automatic alignment operation is initiated either automatically (eg triggered by closing the tensioner) or via a separate operator action. Provided that provided with the marking portion A of the workpiece is not yet in the detection range E of the camera 165 is located, the workpiece by axial movement of the clamping device in the axial direction (parallel to the axis of rotation 112 ) is positioned so that the marked portion A enters the detection area. The travel required for this purpose can be preprogrammed, since in a series of similar parts, the distance between the end face on the clamping section and the axial position of the mark M (for example hole) is known and can be entered in advance.

Der weitere Verfahrensablauf ist davon abhängig, ob nach Ende dieser axialen Positionierbewegung die Kamera die Markierung bzw. wenigstens einen auswertbaren Teil der Markierung erkennen kann oder nicht. The further procedure depends on whether or not the camera can recognize the marking or at least one evaluable part of the marking after the end of this axial positioning movement.

Sofern im Messbild ein auswertbarer Teil erkannt wird, wird aus dem Messbild eine Drehlageninformation ermittelt, die die aktuelle Ist-Drehlage des Werkstücks repräsentiert. Die Steuerung errechnet dann z.B. anhand einfacher Winkelbeziehungen einen sogenannten Ausricht-Drehwinkel AW, d.h. einen Drehwinkel, um den das Werkstück W gedreht werden muss, um in die Soll-Drehlage zu gelangen (vgl. 4). Liegt dieser Drehwinkel innerhalb der Toleranzen, so ist die Ausrichtoperation abgeschlossen. Zur Kontrolle kann eine zusätzliche abschließende Messung durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass sich die Position der Markierung innerhalb der erlaubten Toleranzen befindet. Wir die richtige Drehlage bestätigt, wird das Werkstück durch eine lineare Vorschubbewegung der Spannvorrichtung so weit in Richtung Biegekopf 130 vorgeschoben, bis der erste zu biegende Abschnitt im Eingriffsbereich des Biegekopfs liegt. Dann wird die erste Biegeoperation ausgeführt. If an evaluable part is detected in the measurement image, a rotational position information is determined from the measurement image that represents the current actual rotational position of the workpiece. The controller then calculates, for example, based on simple angle relationships, a so-called alignment angle of rotation AW, ie a rotation angle by which the workpiece W has to be rotated in order to reach the desired rotational position (cf. 4 ). If this angle of rotation is within the tolerances, then the alignment operation is completed. For control, an additional final measurement may be made to ensure that the position of the mark is within the allowed tolerances. We confirmed the correct rotational position, the workpiece is moved so far in the direction of bending head by a linear feed movement of the clamping device 130 advanced until the first section to be bent is in the engagement region of the bending head. Then the first bending operation is carried out.

Wird beim Auswerten des Messbilds festgestellt, dass kein auswertbarer Teil der Markierung M im Messbild liegt, wenn also die Kamera beispielsweise kein Loch erkennen kann, so wird ein entsprechendes Signal („ohne Messwert“) an die Steuerung übermittelt. Diese ist nun so programmiert, dass die Spanneinrichtung das Werkstück in einem Suchlauf relativ schnell um einen vorgegebenen Drehwinkel, beispielsweise im Bereich zwischen 60° und 80°, dreht und dann anhält. Ist nach dieser ersten Drehung noch immer kein auswertbarer Teil einer Markierung im Messbild der Kamera, so wird das Werkstück erneut um einen vorgegebenen Drehwinkel, beispielsweise zwischen 60° und 80°, gedreht. Sofern sich in dem beobachteten axialen Abschnitt A des Werkstücks eine erkennbare Markierung befindet, führt der Suchlauf schnell zu einer Drehlage, in welcher die Markierung (bzw. ein auswertbarer Teil der Markierung) im Erfassungsbereich E der Kamera des Kamerasystems liegt. Dann kann die Auswertung und die darauf basierende Drehung des Werkstücks in die Soll-Drehlage wie beschrieben eingeleitet werden. Wird auch nach mehrfacher Teildrehung des Werkstücks kein Messbild erfasst, das wenigstens einen auswertbaren Teil einer Markierung zeigt, so zeigt dies an, dass das Werkstück keine Markierung enthält. In diesem Fall wird ein entsprechendes Signal abgegeben. If, during the evaluation of the measurement image, it is determined that no evaluable part of the mark M lies in the measurement image, ie if the camera can not detect a hole, for example, a corresponding signal ("without measured value") is transmitted to the control. This is now programmed so that the clamping device rotates the workpiece in a search relatively quickly by a predetermined rotation angle, for example in the range between 60 ° and 80 °, and then stops. If, after this first rotation, there is still no evaluable part of a marking in the measuring image of the camera, then the workpiece is rotated again by a predetermined angle of rotation, for example between 60 ° and 80 °. If there is a recognizable marking in the observed axial section A of the workpiece, the search quickly leads to a rotational position in which the marking (or an evaluable part of the marking) lies in the detection zone E of the camera system camera. Then, the evaluation and the rotation based thereon of the workpiece in the desired rotational position as described can be initiated. If, even after multiple partial rotation of the workpiece, no measuring image is detected which shows at least one evaluable part of a marking, this indicates that the workpiece contains no marking. In this case, a corresponding signal is emitted.

Eine mögliche Auswertung der in dem Messbild enthaltenen Bildinformationen wird anhand von 3 und 4 erläutert. 3 zeigt schematisch den rechteckförmigen Erfassungsbereich E des Kamerasystems, in welchem der axiale Ausschnitt A des Werkstücks W erscheint, der die Markierung M enthält. Die Markierung M wird hier durch ein kreisrundes radiales Durchgangsloch im Rohr gebildet. Ist das Rohr so gedreht, dass sich das Loch an der für die Kamera nicht sichtbaren Rückseite befindet, so erfolgt im Suchlauf die oben beschriebene Korrekturdrehung, bis sich die Markierung teilweise oder vollständig im Erfassungsbereich der Kamera befindet. In der Regel wird dabei die Korrekturdrehung nicht dazu führen, dass die Korrekturdrehung das Werkstück direkt in die Soll-Drehlage überführt. Vielmehr ist im Beispielsfall dann die Situation I erreicht, in welcher das perspektivisch verzerrt erscheinende Loch (Markierung M) in der Nähe der Kante K2 erscheint. Um den zugehörigen Ist-Drehwinkel zu ermitteln, wird aus dem Abstand D zwischen dem mittels Bildverarbeitung berechneten geometrischen Schwerpunkt S des Lochs und der Kante K2 ein Abstandsmaß ermittelt, welches über bekannte Winkelbeziehungen in die dazugehörige Ist-Drehlage umgerechnet wird. Die gewünschte Soll-Drehlage sei im Beispielsfall dann erreicht, wenn die Markierung genau an der der Kamera zugewandten Oberseite des Werkstücks mittig zwischen den Seitenkanten K1, K2 liegt, also in der gestrichelten Position II. Das Bildverarbeitungssystem errechnet den zugehörigen Ausricht-Drehwinkel AW, der erforderlich ist, um das Werkstück in die gewünschte Drehposition zu bringen (vgl. 4). Auf Basis dieser Drehlageninformation wird der Rotationsantrieb mittels der Steuereinheit so angesteuert, dass das Werkstück um den Ausricht-Drehwinkel AW gedreht wird. Damit ist die automatische Ausrichtoperation abgeschlossen und es wird ein Freigabesignal zur Einleitung der nächsten Maschinenoperation abgegeben, die in einem Vorschieben des ausgerichteten Werkstücks in Richtung des Biegekopfs besteht. A possible evaluation of the image information contained in the measurement image is based on 3 and 4 explained. 3 schematically shows the rectangular detection area E of the camera system in which the axial section A of the workpiece W appears, containing the mark M. The marking M is formed here by a circular radial through hole in the tube. If the tube is turned so that the hole is located on the back side that is not visible to the camera, the correction rotation described above is performed in the search until the marking is partially or completely within the detection range of the camera. As a rule, the correction rotation will not cause the correction rotation to transfer the workpiece directly to the target rotational position. Rather, in the example case then the situation I is reached, in which the perspective distorted appearing hole (marker M) appears in the vicinity of the edge K2. In order to determine the associated actual rotational angle, a distance measure is determined from the distance D between the geometrical center of gravity S of the hole and the edge K2 calculated by image processing, which distance is converted into the corresponding actual rotational position via known angular relationships. The desired target rotational position is achieved in the example case when the marking is located exactly on the camera facing top of the workpiece centrally between the side edges K1, K2, ie in the dashed position II. The image processing system calculates the associated alignment angle of rotation AW, the is required to bring the workpiece in the desired rotational position (see. 4 ). Based on this rotational position information, the rotational drive is controlled by means of the control unit in such a way that the workpiece is rotated about the alignment rotational angle AW. Thus, the automatic alignment operation is completed and a release signal for initiating the next machine operation is issued, which consists in advancing the aligned workpiece in the direction of the bending head.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010013688 A1 [0032]
DE 102011006101 B4 [0032]

Claims

Method for producing a bi- or three-dimensionally bent bent part from a cut-to-length tubular or rod-shaped workpiece (W) by means of a numerically controlled bending machine ( 100 ), wherein the workpiece is brought into a desired rotational position relative to its longitudinal central axis by means of a marking (M) on the circumferential surface before a bending operation and is subsequently bent, with: clamping an end section of the workpiece into a clamping device ( 110 ) of the bending machine, wherein the clamping device by means of a rotary unit about an axis of rotation ( 112 ) is rotatable and movable parallel to the axis of rotation; characterized by an automatic alignment operation comprising the steps of: detecting the mark (M) by means of a camera system ( 160 ); Determining rotational position information from at least one measurement image of the camera system ( 160 ); and controlling the rotation unit in dependence on the determined rotational position information for rotating the clamped workpiece (W) by means of the tensioning device ( 110 ) in the target rotational position when the workpiece is not in the desired rotational position after clamping.

A method according to claim 1, characterized by positioning a marking-containing portion (A) of the workpiece in a detection area (E) of the camera system ( 160 ) solely by axial movement and / or rotation of the tensioning device ( 110 ) such that by the camera system at least one measurement image can be detected, which contains at least one evaluable part of the marking.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that when a measurement image does not contain at least one evaluable part of the marking, the tensioning device ( 110 ) is rotated in a scan until at least one evaluable part of the mark passes into the detection area (E), wherein preferably in the absence of the mark in the measurement image, the tensioning device by a predetermined angular extent, in particular in the range between 45 ° and 90 ° rotated and then paused before taking a next measurement image.

A method according to claim 3, characterized in that a signal is sent to the control unit, if after a predefined search at least a part of a mark has not entered the detection area (E) or if the search only an incorrect or not evaluable mark in the detection area (E) arrives.

Method according to one of the preceding claims, characterized by the steps: Taking a measurement image that contains at least one evaluable part of the marking; Evaluating the measurement image by determining an actual rotational position of the workpiece from the position of the marking within the measurement image and an alignment rotational angle by which the workpiece must be rotated to set the target rotational position; Setting the target rotational position by rotating the workpiece about the alignment angle of rotation; Perform a first bending operation.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the camera system is arranged so that the detection range (E) of the camera system includes an axial section (A) of the workpiece (W) with the visible by the camera system workpiece edges (K1, K2).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the detection range (E) of the camera system lying section (A) of the workpiece is illuminated by means of a lighting system.

A method according to claim 7, characterized in that the portion (A) is illuminated by incident illumination, preferably with oblique illumination and / or from at least two different directions, and / or that the portion (A) is illuminated by means of backlight.

Bending machine ( 100 ) for producing a bi- or three-dimensionally bent bent part from a cut-to-length tubular or rod-shaped workpiece (W) comprising: a tensioning device ( 110 ) for the end-side clamping of an end portion of the workpiece, wherein the clamping device by means of a rotary unit about an axis of rotation ( 112 ) and by means of a feed unit parallel to the axis of rotation ( 112 ) is movable; a bending head ( 130 ) with means for generating at least one plane bend on one by the tensioning device ( 110 ) held workpiece (W); characterized by an automatic alignment system for rotating the clamped workpiece (W) into a predetermined target rotational position prior to the beginning of a bending operation, the alignment system comprising a camera system ( 160 ) for optically detecting a mark (M) on the peripheral surface of the workpiece (W) and an evaluation device for determining rotational position information from measurement images of the camera system; and a control device of the bending machine is configured, in an alignment mode, to control the rotation unit in dependence on the determined rotational position information in such a way that the workpiece (W) is clamped by means of the tensioning device ( 110 ) is rotated in the desired rotational position when the workpiece is not in the desired rotational position after clamping.

Bending machine according to claim 9, characterized in that the camera system is fixedly installed on the bending machine.

Bending machine according to claim 9 or 10, characterized in that the camera system is arranged so that the detection range (E) of the camera system includes an axial section (A) of the workpiece (W) with the visible by the camera system workpiece edges (K1, K2).

Bending machine according to one of claims 9 to 11, characterized by an illumination system for illuminating the detectable by the camera system portion (A) of the workpiece (W).

Bending machine according to one of claims 9 to 12, characterized in that the illumination system at least one incident light illumination source ( 172-1 . 172-2 ), wherein preferably two epi-illumination sources ( 172-1 . 172-2 ) are provided, which in operation illuminate the section (A) from different directions and / or at different angles and / or that the illumination system is a backlight source ( 175 ) having.

Bending machine according to one of claims 9 to 13, characterized in that it is configured for carrying out the method according to one of claims 1 to 8.