DE10331127A1

DE10331127A1 - Verfahren zur Beeinflussung eines Biegeprozesses

Info

Publication number: DE10331127A1
Application number: DE2003131127
Authority: DE
Inventors: Gerhard Rosenberger
Original assignee: Rosenberger AG
Current assignee: Rosenberger AG
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2005-01-27
Also published as: WO2005005072A1; EP1641576A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Beeinflussung eines Biegeprozesses beim Biegen von Werkstücken (2), insbesondere Rohren, Drähten, Stangenmaterial oder Halblzeugen, mit einer Biegemaschine (1) und einer Messeinrichtung (3), wird nach einem Verformen des Werkstückes (2) in der Biegemaschine (1), dieses entlang zumindest eines Sensors (4) oder zumindest einer Messsonde (5) zur Ermittlung des Istwertes geführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung eines Biegeprozesses beim Biegen von Werkstücken, insbesondere Rohren, Drähten, Stangenmaterial oder Halbzeugen, mit einer Biegemaschine und einer Messeinrichtung, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
Bei herkömmlichen Verfahren zur Beeinflussung eines Biegeprozesses wird ein längliches Werkstück, beispielsweise ein Rohr, ein Draht oder dgl. in einer Biegemaschine verformt.
Anschliessend wird manuell das Werkstück aus der Biegemaschine entnommen und in einer Messeinrichtung bzw. in eine Messmaschine eingelegt. Dort wird ein Sensor manuell entlang einer vorgegebenen Kontur des Istwertes gegenüber dem verformten Werkstück verfahren, um eine Istwertermittlung einzelner Positionen vorzunehmen.
Diese Istwerte werden dann in der Messeinrichtung angezeigt. Aufgrund dieser Messwerte wird dann die Biegemaschine insbesondere der Biegeprozess verändert, was beispielsweise bestimmte Biegewinkel, Länge und Verdrehung betrifft, um entsprechende Korrekturen bei Abweichungen von Istwert zu Sollwert vorzunehmen.
Nachteilig hieran ist, dass derartige Verfahren teuer in der Durchführung sind. Diese sind zudem zeitaufwendig und erfordern eigenständige Messeinrichtungen. Zudem lässt sich ein derartiges Verfahren nicht ohne weiteres in einen Fertigungsprozess einbinden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zu schaffen, mit welchen die vorgenannten Nachteile beseitigt werden, und mit welchen ein Messverfahren eines verformten Werkstückes wesentlich hinsichtlich Zuverlässigkeit, Geschwindigkeit und apparativen Kostenaufwand verbessert werden soll.
Zur Lösung dieser Aufgabe führen die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruches 1 sowie die der nebengeordneten Patentansprüche.
Bei der vorliegenden Erfindung hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen nahe im Bereich einer Biegemaschine oder entfernt davon, eine Messeinrichtung vorzusehen die mindest ein Sensor oder eine Messsonde aufweist. Ggf. kann der Sensor oder die Messsonde von einem Untergrund beabstandet angeordnet sein.
Nach dem Biegen eines Werkstückes in einer beliebigen Biegemaschine wird das Werkstück mittels eines Roboters, insbesondere eines Roboterarmes automatisiert aus dieser entnommen. Das Werkstück wird dann mittels des Roboters entlang des Sensors bzw. der Messsonde geführt, wobei der Roboter die Bewegung bzw. die verformte Kontur des Werkstückes abfährt, so dass das Werkstück immer gleich zum Sensor bzw. zur Messsonde beabstandet ist. Der Abstand wird über den Sensor ermittelt bzw. permanent erfasst.
Hierdurch lässt sich ein absolut exakter Istwert des verformten Werkstückes ermitteln. Diese Daten werden dann mit dem erforderlichen Sollwert oder einem Toleranzbereich hiervon verglichen. Weicht der ermittelte Istwert vom Sollwert ab oder wird ein Toleranzbereich überschritten, so lässt sich über eine entsprechende Steuerung im Fertigungsprozess das nachfolgend zu biegende Werkstück in der Biegemaschine beeinflussen, indem entsprechende nicht dargestellte Biegeköpfe, Biegescheiben oder dgl. verfahren werden, um die Biegewinkel, Länge und Verdrehung oder dgl. zu verändern, um ein Werkstück zu erhalten, welches im Toleranzbereich liegt.
Es soll auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen, dass beispielsweise bei einer zu grossen Abweichung des gebogenen Werkstückes bzw. des Istwertes von einem wählbaren veränderbaren Sollwert, dass das Werkstück des Roboters wieder in die Biegemaschine eingelegt wird und automatisch nachgearbeitet wird. Ferner soll jedoch auch daran gedacht sein, dass beispielsweise bei einer zu grossen Abweichung des Istwertes vom Sollwert das Werkstück separat abgelegt und zu einem späteren Zeitpunkt ebenfalls nachgearbeitet wird, um den Fertigungsprozess nicht zu beeinträchtigen.
Es kann ferner bei der vorliegenden Erfindung daran gedacht sein, dass nach der Ermittlung eines zulässigen Istwertes, das Werkstück mittels des Roboters einer weiteren Verarbeitung übermittelt oder zugeführt wird oder ggf. einem weiteren Roboter zur weiteren Verarbeitung übergeben wird. Als Weiterverarbeitung kann eine weitere Bearbeitung des Werkstückes möglich sein, aber auch eine Transporteinrichtung oder Verpackungseinrichtung soll ebenfalls hiervon mit umfasst sein.
Ferner soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen, dass in eine Aufnahmeeinrichtung, die vorzugsweise vom Untergrund abragt, das Werkstück eingelegt bzw. eingespannt wird. Das Einlegen des Werkstückes erfolgt vorzugsweise ebenfalls mittels des Roboters bzw. des Roboterarm. Dabei kann von einer Biegemaschine 1 das Werkstück entnommen werden und in die Aufnahmeeinrichtung eingelegt bzw. fest eingespannt werden. Nach dem Entnehmen des Werkstückes aus der Biegemaschine und dem Einlegen in die Aufnahmeeinrichtung fährt der Roboterarm bzw. Roboter mit einer zusätzlich endseits angeordneten Messsonde bzw. einem Sensor das fertig gebogene Werkstück ab und misst in drei Dimensionen im Raum Biegewinkel, Länge und Verdrehung des fertig bearbeiteten Werkstückes. Je nach Auswertung und Vergleich des Istwert mit Sollwert kann das Werkstück einer weiteren Bearbeitung zugeführt werden, zur Nachbearbeitung in die Biegemaschine zurückgegeben oder als Ausschuss deklariert werden. Dies soll ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.
Bei der vorliegenden Erfindung ist insgesamt ein Verfahren sowie eine Vorrichtung geschaffen, die ein Verformungsprozess eines vorzugsweise länglichen Werkstückes in einer Biegemaschine optimiert und bei welchen eine Integration in einen Fertigungsprozess bei gleichzeitiger Prozessoptimierung, Prozessüberwachung sowie Endkontrolle optimiert ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
1 eine schematisch dargestellte Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Beeinflussung eines Biegeprozesses beim Biegen von Werkstücken;
2 eine schematisch dargestellte weitere Ansicht der Vorrichtung gemäss 1 zur Beeinflussung des Biegeprozesses beim Biegen von länglichen Werkstücken;
3 eine schematisch dargestellte Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Beeinflussung eines Biegeprozesses beim Biegen von Werkstücken gemäss 1;
4 eine schematisch dargestellte weitere Ansicht der Vorrichtung gemäss 3 zur Beeinflussung des Biegeprozesses beim Biegen von länglichen Werkstücken.
Gemäss 1 weist eine erfindungsgemässe Vorrichtung R₁ eine Biegemaschine 1 auf, in welcher ein Werkstück 2 verformt, insbesondere gebogen wird. Dabei kann die Biegemaschine 1 als Rechts- und/oder Linksbiegemaschine, als Rollenkopfbiegemaschine, als Mäanderbiegemaschine 1 oder dgl. ausgebildet sein. Darauf sei die vorliegende Erfindung nicht beschränkt.
Das Werkstück 2, welches in der Biegemaschine gebogen wird, muss nach dem Biegen hinsichtlich der Biegeparameter, Biegewinkel, Länge und Verdrehung einer Überprüfung unterzogen werden.
Hierzu ist vorzugsweise nahe der Biegemaschine 1 eine Messeinrichtung 3 vorgesehen, die erfindungsgemäss zumindest einen starren Sensor 4 bzw. eine Messsonde 5 aufweist. Bevorzugt sind Sensor 4 und Messsonde 5 zu einem Untergrund 10 beabstandet angeordnet.
Dabei wird bei der Messeinrichtung 3 mittels eines Roboters 6 mit zumindest einem Roboterarm 7 das Werkstück 2 nach dem Biegen bzw. Verformen in der Biegemaschine 1 entlang des zumindest einem Sensors 4 bzw. entlang der zumindest einen Messsonde 5 geführt oder durchgeführt, wenn die Messsonde 5 als Sensorelement, als U-artig ausgebildetes Messinstrument oder sogar als kreisringartiges Element ausgebildet ist. Dabei wird über den Roboter 6 bzw. Roboterarm 7 die vollständige längliche Kontur des gebogenen bzw. verformten Werkstückes 2 entlang des Sensors 4 bzw. der Messsonde 5 geführt und über die vollständige Länge werden beliebig viele Messwerte zur Ermittlung des Biegezustandes des Werkstückes 2, insbesondere zur Ermittlung des Istwertes des gebogenen Werkstückes 2 ermittelt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemäss 3 ist eine Vorrichtung R₃ aufgezeigt, bei welcher der Roboter 6 bzw. Roboterarm 7 endseits zusätzlich zu einer hier nicht näher dargestellten Greifeinrichtung einen Sensor 4 bzw. eine Messsonde 5 aufweist, bzw. diesem zugeordnet ist. Auf dem Untergrund 10 der Messeinrichtung 3 ist eine Aufnahmeeinrichtung 11 vorgesehen, in welcher das fertiggestellte bzw. gebogene Werkstück 2 aufgenommen und eingespannt werden kann.
Die Funktionsweise des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist folgende:
Der Roboter 6, insbesondere dessen Roboterarm 7 nimmt mit seiner hier nicht dargestellten Greifeinrichtung nach dem Biegen eines Werkstückes 2 diese aus der Biegemaschine 1, legt es in der Aufnahmeeinrichtung 11 ab, in welcher es fest eingespannt wird. Dann fährt der Roboter 6 bzw. dessen Roboterarm 7 die Kontur des gebogenen Werkstückes 2 ab und misst zur absoluten Istwertbestimmung Biegewinkel, Länge und Verdrehung des fertiggestellten Werkstückes 2 mittels Sensor 4 bzw. Messsonde 5. Weichen diese Daten von den vorgegebenen Daten bzw. einem vorgegebenen Toleranzbereich ab, so wird das Werkstück 2 in der Biegemaschine 1 nachbearbeitet oder dem Ausschuss übergeben. Ferner kann mittels ein und demselben Roboters 6 bzw. Roboterarm 7 nach der Überprüfung der Biegewinkel, die Länge und die Verdrehung des fertiggestellten Werkstückes 2 überprüft und dann dieses einer weiteren Bearbeitung zugeführt werden.
In dem Ausführungsbeispiel gemäss 4 ist eine Vorrichtung R₄ aufgezeigt, die der Vorrichtung gemäss Figur R₃ bzw. R₂ in etwa entspricht. Hier ist nochmals aufgezeigt und angedeutet, dass der Roboterarm 7, gesteuert über die Steuerung 8, das Werkstück 2, insbesondere deren gebogene Kontur dreidimensional im Raum abfährt und die Istwerte betreffend Biegewinkel, Länge und Verdrehung ermittelt und mit hinterlegten Sollwerten vergleicht, wobei danach, je nach Zustand des gebogenen Werkstückes 2, dieses der Weiterverarbeitung 9 mittels des Roboters 6 übergeben wird oder zum Nacharbeiten wieder in die Biegemaschine 1 zurückgelegt wird.
Im Ausführungsbeispiel gemäss 2 wird vorzugsweise über die vollständige Länge des Werkstückes 2 mittels des Roboters 6 bzw. dessen Roboterarmen 7, das Werkstück 2 entlang dem Sensor 4 bzw. der Messsonde 5 geführt. Hierdurch ist eine absolut exakte Istwertbestimmung der Biegewinkel, Länge und Verdrehung des Werkstückes 2 in drei Dimensionen im Raum möglich. Diese ermittelten Istwerte werden wie es insbesondere in dem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung R₂, R₄, gemäss den 2 und 4 aufgezeigt ist, in einer Steuerung 8 ausgewertet und zur Korrektur der nachfolgenden in der Biegemaschine 1 gefertigten bzw. verformten Werkstücke 2 übermittelt. Auf diese Weise kann auf jede Biegeposition bzw, verformte Stelle in der Biegemaschine automatisch im Fertigungsprozess Einfluss genommen werden.
Daher lässt sich im Fertigungsprozess das Biegen von Werkstücken beeinflussen, so dass eine Qualitätskontrolle permanent im Fertigungsprozess möglich ist.
Liegt das Werkstück 2 beispielsweise im Toleranzbereich, so wird mittels des Roboters 6 das Werkstück 2 aus der Messeinrichtung 3 entnommen und einer Weiterverarbeitung 9 übermittelt. Die Weiterverarbeitung 9 kann beispielsweise ein Transportband, eine beliebige Verarbeitungs- oder Weiterbearbeitungsmaschine, eine Verpackungsmaschine oder dgl. sein. Wichtig ist jedoch bei der vorliegenden Erfindung, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung R₁, R₂ leicht in jeden Fertigungsprozess integriert werden kann und das im Fertigungsprozess das verformte Werkstück 2 hinsichtlich seiner Biegeparameter in drei Ebenen überprüft wird, in dem eine absolute über die vollständige Länge genaue Istwertermittlungen folgt und aufgrund dieser Istwerte und ggf. bei Überschreiten vorgegebener und wählbarer Toleranzbereiche der Biegeprozess des nachfolgenden Teils beeinflussbar ist, so dass ein Justieren und Nachregeln der Biegeparameter in der Biegemaschine möglich ist.
Ferner soll daran gedacht werden, dass beispielsweise Werkstücke 2, die ausserhalb eines zulässigen Toleranzfensters liegen, nach der Istwertermittlung entweder um den Fertigungsprozess nicht zu beeinflussen, separat ausgelagert oder separat abgelegt werden oder wieder in die Biegemaschine 1, sollte dies der Fertigungsprozess zulassen eingelegt werden und entsprechend nachgearbeitet werden, bis der Istwert des verformten Werkstückes 2 durch eine anschliessende Istwertbestimmung wieder im Toleranzbereich liegt.

Claims

Verfahren zur Beeinflussung eines Biegeprozesses beim Biegen von Werkstücken (2), insbesondere Rohren, Drähten, Stangenmaterial oder Halbzeugen, mit einer Biegemaschine (1) und einer Messeinrichtung (3), dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Verformen des Werkstückes (2) in der Biegemaschine (1), dieses entlang zumindest eines Sensors (4) oder zumindest einer Messsonde (5) zur Ermittlung des Istwertes geführt wird.
Verfahren zur Beeinflussung eines Biegeprozesses beim Biegen von Werkstücken (2), insbesondere Rohren, Drähten, Stangenmaterial oder Halbzeugen, mit einer Biegemaschine (1) und einer Messeinrichtung (3), dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Verformen des Werkstückes (2) in der Biegemaschine (1) zumindest ein Sensor (4) oder zumindest eine Messsonde (5) zur Ermittlung des Istwertes entlang des Werkstückes (2) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (4) oder die zumindest eine Messsonde (5) mittels eines Roboters (6), insbesondere dessen Roboterarm (7) entlang des verformten Werkstückes (2) zur Ermittlung von Biegeradius, Länge und Verdrehung geführt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Ermittlung des Istwertes des verformten Werkstückes (2), ggf. bei Abweichungen die ausserhalb eines Toleranzwertes liegen, der Biegeprozess an den jeweiligen einzelnen betreffenden Stellen über zumindest eine Steuerung (8) angepasst bzw. verändert wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das verformte Werkstück (2) entlang des zumindest einen Sensors (4) bzw. entlang der zumindest einen Messsonde (5) in drei Dimensionen im Raum verschwenkbar und verfahrbar entlang geführt wird, um den Istwert des verformten Werkstückes (2) über beliebig viele Messpunkte bezogen auf die Länge des Werkstückes 2 zu ermitteln.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (4) bzw. die zumindest eine Messsonde (5) nahe im Bereich der Biegemaschine (1) starr angeordnet ist und über zumindest einen Roboter (6) das verformte Werkstück (2) aus der Biegemaschine (1) nach dem Biegen entnommen wird und mittels des Roboters (6) bzw. zumindest einem Roboterarm (7) das Werkstück (2) zur Istwertermittlung, bzw. zur Ermittlung der Biegeradien und Biegewinkel entlang des zumindest einem Sensors (4) oder entlang der zumindest einen Messsonde (5) geführt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ermittlung des Istwertes des verformten Werkstückes (2) und bei Überschreiten eines eingegebenen zulässigen Toleranzwertes das Werkstück (2) mittels des Roboters (6) in die Biegemaschine (1) erneut eingelegt und ggf. nachgebogen oder nachverformt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (6) insbesondere der Roboterarm (7) das Werkstück (2) in drei Ebenen bewegbar aufnimmt und entsprechend der gebogenen Kontur zur Ermittlung der Biegeparameter in allen drei Ebenen entlang des Sensors (4) bzw. entlang der Messsonde (5) zur Ermittlung des Istwertes führt.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ermitteln des Istwertes bzw. nach dem Entlangführen des verformten Werkstückes (2) entlang des zumindest einem Sensors (4) mittels des Roboters (6) das Werkstück (2) einer Weiterverarbeitung (9) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (6) nach der Ermittlung des Istwertes das Werkstück (2) einer Transporteinrichtung oder Verpackungseinrichtung übergibt.
Vorrichtung zur Beeinflussung eines Biegeprozesses beim Biegen von Werkstücken (2), insbesondere Rohren, Drähten, Stangenmaterial oder Halbzeugen, mit einer Biegemaschine (1) und einer Messeinrichtung (3), dadurch gekennzeichnet, dass mittels zumindest eines Roboters (6) ein verformtes Werkstück (2) aus der Biegemaschine (1) entnehmbar ist und zur Ermittlung eines Istwertes des verformten Werkstückes (2) dieses entlang zumindest eines Sensors (4) oder zumindest einer Messsonde (5) bewegbar ist.
Vorrichtung zur Beeinflussung eines Biegeprozesses beim Biegen von Werkstücken (2), insbesondere Rohren, Drähten, Stangenmaterial oder Halbzeugen, mit einer Biegemaschine (1) und einer Messeinrichtung (3), dadurch gekennzeichnet, dass mittels zumindest eines Roboters (6), welchem zumindest ein Sensor (4) oder zumindest eine Messsonde (5) zugeordnet ist, diese entlang des verformten Werkstückes (2) zur Ermittlung eines Istwertes bewegbar ist/sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Roboter (6), insbesondere dem zumindest einem Roboterarm (7) zumindest ein Sensor 4 und/oder zumindest eine Messsonde 5 zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das verformte Werkstück (2) in einer Aufnahmeeinrichtung (11) mittels des Roboters (6) einlegbar ist und nach dem Einlegen in die Aufnahmeeinrichtung (11) der Roboter (6), insbesondere der Sensor (4) und/oder die Messsonde (5) zur Ermittlung des Istwertes des verformten Werkstückes (2) entlang dieses bewegbar ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (4) oder die zumindest eine Messsonde (5) nahe im Bereich Biegemaschine (1) angeordnet und ggf. zu einem Untergrund (10) beabstandet ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass nahe im Bereich der Biegemaschine (1) zumindest ein Roboter (6) mit zumindest einem Roboterarm (7) vorgesehen ist, welcher das verformte Werkstück (2) aus der Biegemaschine (1) entnimmt und in drei Ebenen bewegbar das verformte Werkstück (2) entlang dem zumindest einem Sensor (4) bzw. entlang der zumindest einem Messsonde (5) führt.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass nahe oder im Bereich des Roboters (6) bzw. im Bereich des Roboterarmes (7) eine weitere Bearbeitungseinrichtung, eine Transporteinrichtung oder Verpackungseinrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Steuerung die entsprechenden im Sensor (4) oder in der Messsonde (5) ermittelten Istwertdaten bzw. Biegeparameter des verformten Werkstückes (2) erfasst werden und mit abgespeicherten Sollwerten zur Korrektur, insbesondere zur Regelung des Biegeprozesses mit Sollwerten vergleichbar sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Istwertermittlung eines verformten Werkstückes (2) mittels des Roboters (6), durch Entlangführen am Sensor (4) oder an der Messsonde (5) und nach Ermittlung von Abweichungen bzw. nach Überschreiten eines vorgegebenen voreinstellbaren Toleranzwertes ggf. zur Korrektur des verformten Werkstückes (2), dieses mittels des Roboters (4) in die Biegemaschine (1) einlegbar und nachbearbeitbar ist.