DE10017378A1 - Qualitätssicherungssystem - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Qualitätssicherungssystem für schneidende, spanabhebende und/oder verformende Werkzeuge einer Bearbeitungsmaschine mit DOLLAR A einer Prüf-/Messeinrichtung zur Aufnahme zumindest von W-Maßen an einem Werkstück, DOLLAR A einem Rechner, der Messdaten von der Prüf-/Messeinrichtung erhält, um Abweichungen von jeweils vorgegebenen Maßtoleranzen zu erfassen und DOLLAR A einer Rechner gesteuerten Modifikationseinrichtung, welche entsprechend erfasster Toleranzabweichungen eine Werkzeugmodifikation vornimmt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Qualitätssicherungssystem für Metallbearbeitungswerkzeuge
beispielsweise Stanz-, Press- und/oder Prägewerkzeuge in Form
eines intelligenten, sich selbst regulierenden Werkzeugs sowie
eine Bearbeitungslinie mit integriertem
Qualitätssicherungssystem.
Allgemein werden auf dem Gebiet der Metallverarbeitung Grob-
und Feinbearbeitungstechniken zur seriellen Bearbeitung von
Werkstücken unterschieden, welche nachfolgend beispielsweise
anhand einer Stanzbearbeitung kurz erläutert werden.
Primär werden Werkstücke nach einem Grobstanzverfahren
bearbeitet, wobei hierfür vorzugsweise bekannte Excenterpressen
mir Stanzwerkzeugen ausgerüstet werden, um insbesondere solche
Flächen und Kanten zu bearbeiten, an die nur geringe
Anforderungen bezüglich Ihrer Maßhaltigkeit des fertig
bearbeiteten Werkstücks gestellt sind.
Das Feinstanzverfahren indessen hat sich in den letzten Jahren
als die moderne Stanzmethode/Technik zur Herstellung von
feingeschnittenen Teilen etabliert. Der Feinschnitt wird
insbesondere durch den Einsatz von Hydraulikpressen ermöglicht,
welche die Hubgeschwindigkeit bei jedem Stanzvorgang variieren
können. Indessen ist durch die bei Hydraulikpressen fehlende
Schwungmasse das Anbringen beispielsweise von Phasen ab 45° im
Werkzeug nicht oder nur mit vergleichsweise wesentlich größeren
Pressen möglich.
Wie bereits ausgeführt wurde, werden zwar bei dem sogenannten
Grobstanzen im wesentlichen die Excenterpressen verwendet, bei
welchen durch die gleichmäßige Hubgeschwindigkeit ein
genereller Feinschnitt eigentlich nicht möglich ist. Im
Gegenzug kann jedoch die Aufnahme für das Werkzeug in einer
derartigen Excenterpresse bis zu zwei Meter oder mehr sein, so
dass eine Vielzahl von Bearbeitungsstationen in Serie
geschaltet innerhalb eines Werkzeugs integrierbar sind (bis zu
12 und mehr Bearbeitungsstationen sind realisierbar). Die
Vielzahl der Bearbeitungsstationen im Werkzeug ermöglicht somit
die Durchführung von mehreren Arbeitsgängen pro
Excenterpressenhub, um so durch die Mehrzahl von separaten
Arbeitsgängen ein Feinschnitt anzunähern.
Es hat sich gezeigt, dass einzelne Schnittflächen durch eine
Mehrzahl von nacheinander durchgeführten Bearbeitungsvorgängen
die Qualität eines Feinschneidvorgangs mittels einer
Hydraulikpresse erreichen, ja sogar übertreffen können, wobei
ein derartiger Arbeitsablauf als "Schaben" in der Fachwelt
bezeichnet wird. Darüber hinaus ermöglicht die Schwungkraft der
Excenterpresse sogar die Herstellung von Phasen (Abschrägungen)
bis zu 30°.
Eine Metallbearbeitungslinie zur Bearbeitung von Stanz-, Press-
Schneid- und/oder Prägewerkstücken zeigt insbesondere an
Feinbearbeitungsstationen unter Verwendung von Hydraulikpressen
im allgemeinen Engpässe bezüglich der Maximalstückzahl auf, da
an diesen Stationen ggf. lange Stillstandszeiten in Kauf
genommen werden müssen, beispielsweise dann, wenn verschlissene
Werkzeuge auszutauschen sind. Dies liegt zum einen daran, dass
Hydraulikpressen normalerweise mit nur maximal zwei bis drei
Arbeitsstationen im Werkzeug bestückt werden können, wobei die
Produktivität einer derartigen Hydraulikpresse im Vergleich zu
einer Excenterpresse bei jeweils gleicher Anzahl serieller
Bearbeitungsschritte gering ist. Zum anderen benötigt eine
Hydraulikpresse für einen gesteuerten Pressvorgang
(Hydraulikdruckaufbau und -abbau) einen längeren Zeitraum als
eine Excenterpresse.
Aus dem Stand der Technik ist nunmehr ein sogenanntes
"Hicutting"-Schneidsystem bekannt geworden. Dieses System
stellt eine Art Kombination von Tiefziehen und Genauschneiden
mit traditionellen Excenterpressen vorzugsweise mit dem
Schabverfahren dar, da nur diese Pressen eine entsprechend
große Aufnahme für die mit einer Vielzahl von Einzelstationen
bestückten Werkzeuge bieten. Die Größe dieser Werkzeuge
ermöglichen eine Vielzahl von Arbeits- und Richtgängen während
eines Hubvorgangs, wodurch eine erhebliche Stückzahl an
bearbeiteten Werkstücken pro Zeiteinheit erzielbar sind und
damit dieses System zur Herstellung von Massenprodukten
besonders geeignet ist. Insbesondere wird das "Hicutting"-
Schneidsystem zur Herstellung beispielsweise von Trägerblechen
für die Aufbringung von Reibmaterial, bei Scheiben- oder
Trommelbremseinrichtungen angewendet.
In der Regel dienen sogenannte Coils (zu Rollen aufgewickelte
Walzstreifen) als Werkstückrohlinge, die kontinuierlich einer
gattungsgemäßen Presse als Bandmaterial zugeführt werden. Es
hat sich dabei gezeigt, dass sich aufgrund von
Materialungenauigkeiten längs und/oder quer eines solchen Coil
hinsichtlich seiner Materialfestigkeit, seiner Materialdicke,
seiner Oberflächenqualität usw. insbesondere beim
Stanzbearbeiten Ungenauigkeiten bzw. Abweichungen der
Maßhaltigkeit der einzelnen Werkstücke ergeben. Auch führen
Verschleiß von bewegbaren Teilen innerhalb des Werkzeugs zu
Abweichungen der Maßhaltigkeit der Werkstücke bei zunehmend
andauernder Bearbeitungszeit.
Aus diesem Grunde ist es von Zeit zu Zeit notwendig, die
heutzutage eingesetzten Feinbearbeitungsvorrichtungen still zu
setzen, um das verwendete Werkzeug zu richten, zu reparieren
oder ggf. auszuwechseln, wobei diese Wartungsmaßnahmen eine
erhebliche Zeit und damit Kosten in Anspruch nehmen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Qualitätssicherungssystem zu schaffen, welches eine
Verringerung der Stillstandszeiten insbesondere von
Feinbearbeitungsvorrichtungen oder Maschinen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Qualitätssicherungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1
sowie durch eine Bearbeitungslinie gemäß Anspruch 13 gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht generell darin, eine Art
intelligentes, sich selbst regulierendes Werkzeug zu schaffen.
Die Erfindung geht dabei von der Grundüberlegung aus, dass bei
bekannten Grobbearbeitungstechniken wie eingangs bereits anhand
des Stanzens beispielhaft ausgeführt wurde, die Möglichkeit des
sich Annäherns an das Maß (bei schneidender Bearbeitung wie
Stanzen die sogenannte Schabtechnik) besteht, d. h. dass bei
Anordnung einer Mehrzahl von Bearbeitungsstationen in einem
Werkzeug eine Fläche, eine Kante oder eine Bohrung durch
nacheinander geschaltetes Bearbeiten eine Genauigkeit ähnlich
eines Feinbearbeitungsvorgangs erhalten werden kann. Die
Erfindung sieht demzufolge vor, die traditionellen
Excenterpressen mit einem Werkzeug zu versehen, welches eine
Vielzahl von Bearbeitungsstationen (bis zu 12 Arbeitsstationen
sind möglich) beinhaltet, wobei vorzugsweise als letzte
Bearbeitungsstation des Werkzeugs oder jeweils zwischen
ausgewählten Bearbeitungsstationen ein Prüf-/Messwerkzeug
vorgesehen ist, welches zumindest die W-Maße des gerade
bearbeiteten Werkstücks prüft und entsprechende Messwerte an
einen Rechner abgibt. Dieser Rechner steuert entsprechend
erfasster bzw. berechneter Maßtoleranzabweichungen eine
Modifikationseinrichtung des Werkzeugs an, um das Werkzeug an
den entsprechenden Bearbeitungsstationen oder insgesamt zu
modifizieren.
Auf diese Weise können Änderungen hinsichtlich der Quantität
und Qualität eines Coil in dessen Längs- und Breitenrichtung
anhand von erfassten Maßtoleranzabweichungen eines bereits
bearbeiteten Werkstücks zumindest in der letzten
Bearbeitungsstation (Prüf-/Messwerkzeug) erfasst und das
Werkzeug in der/den vorrangehenden Bearbeitungsstationen
entsprechend angepasst werden. Dieses Anpassen oder
Modifizieren sieht dabei gemäß der Unteransprüche eine Vielzahl
von Möglichkeiten vor.
Gemäß der Unteransprüche 2 bis 4 ist es möglich, das Werkzeug
in den einzelnen Bearbeitungsstationen mit Stelleinrichtungen
zu versehen, welche hydraulisch oder elektromotorisch
antreibbar sind und die zumindest auf solche Werkzeugteile
einwirken, welche Kanten oder Flächen mit W-Maßen bearbeiten.
Solche Stelleinrichtungen können Schieber, Drehspindeln,
Stellschrauben und dergleichen Justierungen sein, die auf
relativ zueinander bewegbare oder während des
Bearbeitungsvorgangs fixierte Teile des Werkzeugs in den
einzelnen Bearbeitungsstationen einwirken.
Eine weitere Möglichkeit gemäß Anspruch 5 ist es, die
Modifikationseinrichtung als eine Werkzeug- und/oder
Werkzeugteile-Wechselvorrichtung auszubilden, die im Falle
einer erfassten Maßtoleranzabweichung die gesamte
Bearbeitungsstation, welche für die Bearbeitung des gemessenen
und Toleranz abgewichenen Maßes verantwortlich ist, austauscht
bzw. Teile dieser Bearbeitungsstation entnimmt und durch andere
Werkzeugteile mit entsprechend unterschiedlicher Bemaßung
ersetzt. Diese Möglichkeit ist besonders dann geeignet, wenn es
sich um hochbelastete Werkzeugteile handelt, die einem extremen
Verschleiß ausgesetzt sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
Gegenstand der übrigen Patentansprüche.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitende
Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die systematische Draufsicht eines Werkzeuges für ein
sogenanntes "Hicutting"-Schneidsystem (Kombination aus
Tiefziehen und Genauschneiden) gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 einen Ausschnitt des Werkzeugs gemäß Fig. 1 in
Vergrößerung,
Fig. 3 den Querschnitt eines Werkstücks entlang der
Schnittlinien drei-drei gemäß Fig. 2,
Fig. 4 den Querschnitt eines Werkzeugs für den Einsatz
beispielsweise in einer Exzenterpresse,
Fig. 5 den Querschnitt durch eine Stellvorrichtung einer
Modifikationseinrichtung des Qualitätssicherungssystems und
Fig. 6 die Systemdarstellung der Modifikationseinrichtung
gemäß der Fig. 5 in Form eines Schiebers als ein mögliches
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In der Fig. 1 ist ein Tiefzieh-/Prägewerkzeug 1 für eine
Excenterpresse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung in systematischer Draufsicht dargestellt.
Wie aus der Fig. 1 zu entnehmen ist, sind in das Werkzeug 1
gemäß diesem Ausführungsbeispiel insgesamt sieben
Bearbeitungsstationen sowie ein seriell den
Bearbeitungsstationen A-G nachgeschaltetes Prüf-/Messwerkzeug
H eines Qualitätssicherungssystems 2 als Bestandteil des
Tiefzieh-/Prägewerkzeugs 1 integriert. Jede Bearbeitungsstation
A-G ist dabei als Teilwerkzeug des Tiefzieh-/Prägewerkzeugs 1
ausgebildet, welche wiederum jeweils eine Anzahl von relativ
bewegbaren Schneid-, Präge- und/oder Tiefziehstempeln aufweist.
Die ersten drei Bearbeitungsstationen A-C bilden Grobstanz-
und Prägebearbeitungsstationen, welche einen Werkstückrohling,
vorliegend ein sogenanntes Coil oder ein Stanzstreifen
vorbearbeiten. Im wesentlichen dienen die ersten drei
Bearbeitungsstationen dazu, den Werkstückrohling an jenen
Kanten und Flächen zu bearbeiten, an welche eine nur geringe
Anforderung an deren Maßhaltigkeit gestellt wird.
In den auf die Grobbearbeitungsstationen folgenden drei
weiteren Bearbeitungsstationen D-F wird der Werkstückrohling
einem Feinbearbeitungsvorgang unterzogen. In diesen drei
Feinbearbeitungsstationen D-F werden insbesondere jene
Flächen und Kanten feinbearbeitet, an die eine große
Anforderung an deren Maßhaltigkeit gestellt ist. Wie bereits in
der Beschreibungseinleitung ausgeführt wurde, wird
beispielsweise die schneidende bzw. spanabhebende und prägende
Feinbearbeitung mit der sogenannten Schabtechnik umgesetzt,
wonach in einer Mehrzahl von seriell hintereinander
geschalteten Bearbeitungsstationen (vorliegend drei
Bearbeitungsstationen) die fein zu bearbeitenden Kanten und
Flächen nach und nach der vorgegebenen Maßtoleranz angenähert
werden. Ein vergleichbarer Annäherungsvorgang ist natürlich
auch bei einer Formbearbeitung (Tiefziehen, Prägen) möglich.
In der siebten Bearbeitungsstation G wird das bearbeitete
Werkstück 3 von dem Coil bzw. dem Walzstreifen abgeschnitten.
Das fertig bearbeitete Werkstück 3 gelangt schließlich in die
eine achte Bearbeitungsstation des Werkzeugs 1 darstellende
Prüf-/Messvorrichtung H, welche einen Bestandteil des
erfindungsgemäßen Qualitätssicherungssystems 2 darstellt und in
welcher zumindest die Maße mit geringer Abweichungstoleranz
(sog. W-Maße) geprüft und ggf. Toleranzabweichungen
festgestellt werden.
Wie vorstehend bereits angedeutet wurde, eignet sich das
dargestellte Werkzeug 1 insbesondere für die Verwendung in
Excenterpressen mit entsprechend großen Auflagetischen für
große Stückzahlen. Jedoch ist es natürlich auch möglich, ein
vergleichsweise konzipiertes Werkzeug allerdings mit weniger
Bearbeitungsstationen auch bei Hydraulikpressen für kleiner
Stückzahlen einzusetzen, um die Maßhaltigkeit zu verbessern.
Darüber hinaus sind in den gezeigten Bearbeitungsstationen A-
G nur Schneid- und Prägearbeiten vorgesehen, wobei die
Stationen natürlich auch mit anderen Teilwerkzeugen für eine
spanabhebende Bearbeitung, Walzen oder Rollen oder auch
Tiefziehen bestückbar sind. Auch ist es nicht unbedingt
zwingend, die Prüf-/Messeinrichtung H wie im vorliegenden
Beispiel den Bearbeitungsstationen A-G nachzuschalten.
Vielmehr ist es günstig, Prüf-/Messeinrichtungen ausgewählten
Bearbeitungsstationen unmittelbar nachzuschalten oder sogar in
den ausgewählten Stationen zu integrieren, um so
Toleranzabweichen schneller zu erfassen und sicherer den
verantwortlichen Teilwerkzeugen zuzuweisen.
Eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Qualitätssicherungssystems 2 wird nachfolgend anhand der
Fig. 5 und 6 näher beschrieben.
Das Qualitätssicherungssystem 2 hat demzufolge die Prüf-
/Messeinrichtung H, welche mit einem zentralen Rechner 4
elektrisch verbunden ist. Die Prüf-/Messeinrichtung H kann zur
Abtastung des Werkstücks Taststifte 5, entsprechend geeignete
Optiken, Laser oder dergleichen Abtastvorrichtungen aufweisen,
mittels denen die äußeren Abmessungen des Werkstücks 3
erfassbar sind. Gemäß der Fig. 1 ist die Prüf-/Messeinrichtung
H im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer Anzahl von
Abtaststiften 5 versehen, mittels denen zumindest die Kanten
und Flächen mit hohen Maßhaltigkeitsanforderungen abgetastet
werden. Die hierbei erzeugten Maß- und/oder
Toleranzabweichungsinformationen werden an den Rechner
4 übertragen, wie er in der Fig. 6 symbolisch dargestellt ist.
Bei dem Rechner 4 handelt es sich um einen programmierbaren
Computer mit einem vorab gespeicherten
Datenverwaltungsprogramm, in das unterschiedliche Maße und
zugehörige Toleranzen eingegeben werden können. Nachdem der
Rechner 4 vorzugsweise Messwerte insbesondere der Kanten und
Flächen mit hohen Maßhaltigkeitsanforderungen von der Prüf-
/Messeinrichtung H erhalten hat, nimmt er einen Soll-
/Istwertvergleich vor und prüft anschließend ob die errechnete
Differenz noch innerhalb der vorab eingegebenen Maßtoleranz
liegt oder nicht.
Der Rechner ist ferner elektrisch mit einer Stellvorrichtung 6
oder Stellvorrichtungen verbunden, die in den einzelnen
ausgewählten Bearbeitungsstationen A-G, vorzugsweise für
Feinbearbeitung des Werkstücks 3 angeordnet sind. In der Fig.
6 ist dabei eine Stellvorrichtung beispielhaft in Form einer
Hydraulikstellvorrichtung dargestellt.
Demzufolge besteht die Stellvorrichtung vorliegend aus einem
Hydraulikzylinder 7 als Antriebseinheit und einem vom
Hydraulikzylinder 7 betätigbaren Schieber 8 als
Justiereinrichtung. Der Schieber 8 ist vorliegend an einem
Stempel 9 zum Prägen einer Vertiefung in der vierten
Bearbeitungsstation D gemäß der Fig. 1 angeordnet, wie
nachfolgend noch genauer beschrieben wird. Der Schieber 8 ist
dabei über eine Kolbenstange 10 mit der hydraulischen
Antriebseinheit 7 verbunden und weist drei Stellpositionen auf,
in denen das Werkzeugteil, d. h. der Prägestempel 9 auf drei
unterschiedliche Prägetiefen verstellbar ist.
In Fig. 3 ist das Werkstück 3 in Querschnittsansicht
dargestellt, wobei die Schnittlinie (3-3) durch die
Bearbeitungsstelle des vorstehend beispielhaft genannten
Prägestempels 10 verläuft. Demzufolge hat das Werkstück 3 an
einer Längskante eine U-förmige Ausnehmung oder Kerbe 11, die
von einem bandförmigen Rahmen 12 umgeben ist, der durch
Eindrücken des Werkstückmaterials mittels des Prägestempels 9
hergestellt wird. Die Eindrücktiefe in Dickenrichtung des
Werkstücks 3 stellt in diesem Beispiel eines der W-Maße des
Werkstücks 3 dar, welches über die gesamte Coil-Länge immer
wieder erzielt werden muss.
Um die Lageposition des Schiebers 8 sowie des Prägestempels 9
innerhalb des Werkzeugs 1 besser darstellen zu können, wird
nachstehend anhand der Fig. 4 und 5 eine Beschreibung des
Werkzeugs 3 im Bereich der vierten Bearbeitungsstation D gemäß
Fig. 1 gegeben.
Im allgemeinen sind bei bekannten Excenterpressen eine obere
Wechselplatte und eine untere Wechselplatte über Führungssäulen
miteinander verbunden. An die obere Wechselplatte und an die
untere Wechselplatte sind T-förmige Schienen angesetzt, welche
einem schnellen Festlegen des Werkzeuggestells in der hier
nicht näher gezeigten Excenterpresse dienen. Eine derartige
Schnellspannvorrichtung ist aus dem Stand der Technik
hinlänglich bekannt, so dass auf eine nähere Beschreibung an
dieser Stelle verzichtet werden kann.
Wie aus den Fig. 4 zu entnehmen ist, ist zwischen die obere
Wechselplatte und die untere Wechselplatte (nicht gezeigt) das
die Vielzahl von Bearbeitungsstationen (A-H) aufweisende
Werkzeug 1 eingesetzt, welches aus einem Werkzeugoberteil 15
und einem Werkzeugunterteil 14 besteht. Das Werkzeugoberteil 15
wird über einen oberen Einlagering 13 und das Werkzeugunterteil
14 über einen unteren Einlagering 16 mit der oberen
Wechselplatte bzw. der unteren Wechselplatte verbunden. Diese
Verbindung geschieht in diesem Falle über entsprechende
Schraubbolzen (nicht gezeigt).
Das Werkzeugunterteil 14 weist ferner eine Schneidplatte 17 mit
Schrumpfring 18 auf. Die Schneidplatte 17 ist dabei einer
Lochstempelhalteplatte 19 aufgesetzt. Innerhalb der
Schneidplatte befindet sich ein Schneidplatteneinsatz 20 bzw.
eine Matrize, die durch Schrauben festgelegt ist. Ferner
befindet sich in der Schneidplatte 17 ein Auswerfer 21, der
sich über eine Zwischenplatte 22 gegen eine Stange 23 abstützt,
die wiederum in Zusammenbaulage auf eine Platte 24 in dem
unteren Einlagering 16 auftrifft. In dem Auswerfer 21 befinden
sich noch eine Bohrung und der Prägestempel 9, der mit
entsprechenden Arbeitselementen des Werkzeugoberteils 15
zusammenwirkt, um den vorstehend definierten U-förmigen Rand um
die Kerbe zu prägen. Ferner wird der Auswerfer 21 über eine
Schulterschraube in dem unteren Einlagering 16 gehalten.
Neben dem Auswerfer 21 befindet sich in der Schneidplatte 17
noch ein Gegenlager 25 für einen Verriegelungsbolzen 26 in dem
Werkzeugoberteil 15.
Insgesamt wird das Werkzeugunterteil 14 über Schrauben mit dem
unteren Einlagering 16 verbunden.
Das Werkzeugoberteil 15 weist eine Stempeleinheit 27 auf, die
eine Stempelzentrierplatte 28 und eine Stempelhaltplatte 29
besitzt. Beide sind zusammen über Schrauben mit einer
Grundplatte 30 verbunden. Diese ist wiederum über Schrauben an
den oberen Einlagering 13 angesetzt.
In der Stempeleinheit 27 befinden sich verschiedene
Bearbeitungselemente, nämlich ein Anschneidestempel,
verschiedene weitere Lochstempel und insbesondere ein
Hauptstempel 31, in dem auch der Anschneidstempel sowie die
weiteren Stempel geführt sind. Dieser Hauptstempel 31 liegt dem
Auswerfer 21 gegenüber. Er wird ferner noch von einem
Gegenstempel 32 durchsetzt, der mit dem erfindungsgemäß
modifizierbaren Prägestempel 9 zusammenwirkt.
Das Werkzeugoberteil 15 wird ferner von Druckbolzen 33
durchsetzt, die in Zusammenbaulage auch den oberen Einlagering
13 durchgreifen und dort auf eine Gegenplatte 34 auftreffen.
Auf diese Gegenplatte 34 trifft im übrigen auch der
Gegenstempel 32 auf.
Die Grundplatte 30 wird von einem Abdrückbolzen 35 durchsetzt,
der in Zusammenbaulage unter dem Druck einer Schraubenfeder in
dem oberen Einlagering 13 steht. Stirnseitig trifft der
Abdrückbolzen 35 auf die Oberfläche der Stempeleinheit bzw. auf
die Oberfläche der Stempelhaltplatte 29 auf. Ferner wird das
Werkzeugoberteil 15 von den Verriegelungsbolzen 26 durchsetzt.
Diese sind in der Stempelzentrierplatte 28 durch eine Schraube
oder einen Bolzen festgelegt, während eine Festlegung in der
Grundplatte 30 lösbar durch eine manuell betätigbare
Rändelschraube 36 erfolgt.
Der obere Einlagering 13 weist entsprechende Bohrungen zur
Aufnahme des Verriegelungsbolzens 26, der Schraubenfeder und
dem zugehörigen Abdrückbolzen 35, dem Gegenstempel 32, sowie
des Druckbolzens 33 auf, die nicht näher beschrieben sind.
Gemäß der Fig. 4 ist zwischen dem Prägestempel 9 und dem den
Prägestempel 9 abstützenden Einlagering 16 der Schieber 8
angeordnet, der sich lotrecht zum Prägestempel 9 erstreckt und
längs des Einlagerrings 16, vorzugsweise auf dessen Oberfläche
als Führung verschiebbar gehalten ist. Der Prägestempel 9
selbst ist dabei axial verschiebbar in dem Auswerfer 21 sowie
der Lochstempelhalteplatte 19 gehalten und kann entsprechend
der Steilposition des Schiebers 8 axial auf unterschiedliche
Prägetiefen bewegt werden.
Der Bearbeitungsablauf des dargestellten Werkzeugs entspricht
im wesentlichen dem Stand der Technik und braucht daher nicht
weiter beschrieben zu werden. Daher wird nachfolgend lediglich
auf den Modifikationsvorgang des erfindungsgemäßen
Qualitätssicherungssystems näher eingegangen.
Für die Produktion beispielsweise von Stanz- und
Tiefziehbauteilen, wird der Coil bzw. Stanzstreifen 3 zwischen
das Werkzeugober- und -unterteil der Excenterpresse eingeführt
und der Bearbeitungsvorgang, d. h. eine Hubbewegung der
Excenterpresse ausgelöst. Anschließend wird der Stanzstreifen
3 um eine Bearbeitungsstation in der Excenterpresse vorgerückt
und eine erneute Hubbewegung ausgelöst usw.
Wie vorstehend ausgeführt wurde, ist zumindest eine,
vorzugsweise mehrere Prüf-/Messeinrichtungen H zwischen oder in
ausgewählten Bearbeitungsstationen im Werkzeug 1 integriert,
die nach jeder Hubbewegung mit deren Abtasteinrichtungen 5 das
jeweilige Werkstück 3 zumindest partiell auf dessen Abmessungen
abtasten und entsprechende Messwerte an den Rechner 4 senden.
Dieser vergleicht die Ist-Maße mit vorab gespeicherten Soll-
Maßen, ermittelt eine Ist/Sollmaßdifferenz und vergleicht die
ermittelte Differenz mit einer ebenfalls zuvor abgespeicherten
Maximaltoleranz.
Befindet sich die Ist/Sollmaßdifferenz innerhalb der
Maximaltoleranz gibt der Rechner 4 ein Freigabesignal zur
Auslösung einer nächsten Vorrückbewegung des Stanzstreifens 3
mit nachfolgender Hubbewegung der Excenterpresse ab.
Stellt der Rechner 4 jedoch fest, dass die Ist/Sollmaßdifferenz
außerhalb der Maximaltoleranz liegt, leitet der Rechner 4 einen
Werkzeugmodifikationsmodus ein. In diesem Modus bestimmt der
Rechner 4 Art und Größe der Toleranzabweichung und weist die
Toleranzabweichung einem oder mehreren Werkzeugteilen, ggf. dem
Prägestempel 9 zu. Hierauf gibt der Rechner 4 ein Stellsignal
an die Antriebseinheit 7 beispielsweise des Schiebers 8 ab,
wodurch der Schieber 8 für ein gewünschtes Vergrößern oder
Verringern der Prägetiefe durch den Prägestempel 9 in die
Positionen A, B oder C gemäss der Fig. 6 verstellt wird.
Nach Beendigung des Modifikationsmodus startet der Rechner 4
erneut eine Hubbewegung der Excenterpresse mit nachfolgendem
Messen und Prüfen durch die Prüf-/Messeinrichtungen H.
Durch das erfindungsgemäße Qualitätssicherungssystem stellt
sich das Werkzeug 1 quasi selbsttätig auf Änderungen des
Werkstückrohlings 3 oder des Werkzeugs 1 ein und garantiert so
bei einem geringen Ausschussanteil eine Maßhaltigkeit der
Werkstücke innerhalb vorgegebener Toleranzen.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die vorstehend
beschriebene Modifikationseinrichtung 2 in Form eines
hydraulisch verstellbaren Schiebers 8 zur Justierung lediglich
eines Werkzeugteils einer Bearbeitungsstation des Werkzeugs 1
nur eine von vielen Modifikationsmöglichkeiten darstellt, wie
sie nachfolgend beispielhaft aufgezählt werden.
Grundsätzlich ist es möglich, an Werkzeugen oder Werkzeugteilen
Justierungen vorzunehmen, um erfasste Toleranzabweichungen zu
korrigieren. Je nach Art des Werkzeugs, können relativ
zueinander bewegbare Teile aber auch während des
Bearbeitungsvorgangs fixierte Werkstückteile hinsichtlich ihrer
Relativlage und Position verstellt werden. Anstelle des
beschriebenen Schiebers 8, der wie ein Keil zwischen zwei
Werkzeugteile geschoben wird, um deren Relativlage (Abstand) zu
verändern, sind auch Justierschrauben, Spindeln, und
dergleichen Einrichtungen denkbar, die elektromotorisch vom
Rechner 4 betätigt werden können. Auch Piezoelemente sind als
Stellorgane verwendbar.
Das Nachjustieren als eine Modifiziermöglichkeit hat jedoch
dann seine Grenzen erreicht, wenn Toleranzabweichungen über zur
Verfügung stehende Justierwege für einzelne Werkzeugteile
infolge zum Beispiel deren beengte Einbauräume überschritten
werden. Insbesondere für solche Fälle ist als eine
Modifikationseinrichtung eine Werkzeug- oder Werkzeugteile-
Wechselvorrichtung unumgänglich. Eine geeignete
Wechselvorrichtung umfasst ein Werkzeug- oder -teilemagazin in
welchem eine Anzahl von Werkzeugen oder -teilen mit
unterschiedlichen Passungen und Maßen gelagert sind und vom
Rechner 4 verwaltet werden. Bei einer Toleranzabweichung
steuert der Rechner 4 beispielsweise einen Entnahmegreifer an,
der den Werkzeug- oder -teilewechsel ausführt.
Sofern im Rahmen einer Werkzeugmodifikation das gesamte
Werkzeug oder eine Bearbeitungsstation des Werkzeugs komplett
ausgetauscht werden soll, ist es vorteilhaft, ein oder mehrere
Ersatzwerkzeuge beispielsweise in einem Halterahmen zu
verankern, der wie ein Schlitten an der Bearbeitungsmaschine
verschiebbar gelagert ist. Bei einem Werkzeug- oder -
teilewechsel wird der Schlitten schrittweise verschoben, wobei
das abgenutzte ebenfalls im Rahmen verankerte Werkzeug aus der
Bearbeitungsstation herausgeschoben und gleichzeitig das neue
Werkzeug in die Bearbeitungsstation hineingeschoben wird.
Das erfindungsgemäße Qualitätssicherungssystem in Form des
intelligenten sich selbst regulierenden Werkzeugs schafft
demzufolge die Basis für die Verwendung von bisher nur für
Grobbearbeitung eingesetzten Maschinen auch für die
Feinbearbeitung und trägt somit erheblich zur Produktivität und
Kostenreduzierung bei.
Die Erfindung betrifft ein Qualitätssicherungssystem für
schneidende, spanabhebende und/oder verformende Werkzeuge einer
Bearbeitungsmaschine mit
einer Prüf-/Messeinrichtung zur Aufnahme zumindest von W-Maßen an einem Werkstück,
einem Rechner, der Messdaten von der Prüf-/Messeinrichtung erhält, um Abweichungen von jeweils vorgegebenen Maßtoleranzen zu erfassen und
einer Rechner gesteuerten Modifikationseinrichtung, welche entsprechend erfasster Toleranzabweichungen eine Werkzeugmodifikation vornimmt.
einer Prüf-/Messeinrichtung zur Aufnahme zumindest von W-Maßen an einem Werkstück,
einem Rechner, der Messdaten von der Prüf-/Messeinrichtung erhält, um Abweichungen von jeweils vorgegebenen Maßtoleranzen zu erfassen und
einer Rechner gesteuerten Modifikationseinrichtung, welche entsprechend erfasster Toleranzabweichungen eine Werkzeugmodifikation vornimmt.
Claims (17)
1. Qualitätssicherungssystem für eine schneidende,
spanabhebende und/oder verformende Werkzeuge (1) einer
Bearbeitungsmaschine mit
einer Prüf-/Messeinrichtung (H) zur Aufnahme zumindest von W- Maßen an einem Werkstück (3),
einem Rechner (4), der Messdaten von der Prüf-/Messeinrichtung (H) erhält, um Abweichungen von jeweils vorgegebenen Maßtoleranzen zu erfassen und
einer Rechner (4) gesteuerten Modifikationseinrichtung (2), welche entsprechend erfasster Toleranzabweichungen eine Werkzeugmodifikation vornimmt.
einer Prüf-/Messeinrichtung (H) zur Aufnahme zumindest von W- Maßen an einem Werkstück (3),
einem Rechner (4), der Messdaten von der Prüf-/Messeinrichtung (H) erhält, um Abweichungen von jeweils vorgegebenen Maßtoleranzen zu erfassen und
einer Rechner (4) gesteuerten Modifikationseinrichtung (2), welche entsprechend erfasster Toleranzabweichungen eine Werkzeugmodifikation vornimmt.
2. Qualitätssicherungssystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass
die Modifikationseinrichtung (2) eine Stelleinrichtung (6) zur
Justierung der Lagebeziehung von relativ bewegbaren und/oder
fixierten Teilen des Werkzeugs in Konstruktionslage ist.
3. Qualitätssicherungssystem nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass
die Stelleinrichtung (6) einen motorisch oder hydraulisch
antreibbaren Schieber (8) und/oder eine Justierspindel hat.
4. Qualitätssicherungssystem nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass
der Antrieb ein Hydraulikzylinder (7), ein Piezoelement oder
einen Elektromotor umfasst.
5. Qualitätssicherungssystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass
die Modifikationseinrichtung (2) eine Werkzeug- oder
Werkzeugteile-Wechselvorrichtung ist, die nach erfasster
Toleranzabweichung für ein Austauschen des entsprechenden
Werkzeugs oder Werkzeugsteils vom Rechner (4) ansteuerbar ist.
6. Qualitätssicherungssystem nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, dass
die Wechselvorrichtung ein Werkzeug- oder Werkzeugteile-Magazin
hat, in welchem unverschlissene oder unterschiedlich bemaßte
Werkzeuge oder -teile gebunkert sind.
7. Qualitätssicherungssystem nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, dass
die Wechselvorrichtung eine Werkzeug- oder Werkzeugteile-
Entnahmeeinheit hat.
8. Qualitätssicherungssystem nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass
die Entnahmeeinheit eine Palette oder Halterahmen ist, in dem
eine Anzahl von Werkzeugen oder Werkzeugteilen aufgereiht sind,
und der an der Bearbeitungsmaschine schlittenförmig
verschiebbar gelagert ist, um für einen Werkzeug- oder
Werkzeugteilewechsel durch den Bearbeitungsbereich der
Bearbeitungsmaschine schrittweise geschoben werden zu können.
9. Qualitätssicherungssystem nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Prüf-/Messeinrichtung (H) eine Abtasteinrichtung in Form
von Taststiften (5), Lichtstrahlsendern und -empfängern, Lasern
oder Fotozellen hat, die mit dem Rechner (4) für eine
Datenübertragung verbunden sind.
10. Qualitätssicherungssystem nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Rechner (4) eine programmierbare Maßtoleranz-Datenbank hat,
in der zumindest die W-Maße und zugehörige Toleranzen
gespeichert sind, wobei der Rechner (4) nach Erhalt der
aufgenommenen Messdaten durch die Prüf-/Messeinrichtung (H)
einen Soll/Ist-Vergleich vornimmt und im Fall einer
Toleranzabweichung eines bestimmten Maßes den Antrieb (6) der
Modifikationseinrichtung (2) betätigt.
11. Qualitätssicherungssystem nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass
der Soll/Ist-Vergleich und eine eventuell erforderliche
Modifikation nach jedem Bearbeitungszyklus eines Werkstückes
(3) durchgeführt wird.
12. Qualitätssicherungssystem nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Prüf-/Messeinrichtung (H) in das Werkzeug (1) integriert
ist.
13. Bearbeitungslinie für span-, schneidbearbeitete und/oder
tiefgezogene Werkstücke bestehend aus
einer Mehrzahl von seriellen Bearbeitungsstationen (A-G), die in einem Werkzeug (1) einer Bearbeitungsmaschine integriert sind und
einem Qualitätssicherungssystem (H; 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
einer Mehrzahl von seriellen Bearbeitungsstationen (A-G), die in einem Werkzeug (1) einer Bearbeitungsmaschine integriert sind und
einem Qualitätssicherungssystem (H; 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Bearbeitungslinie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
dass
ausgewählten Bearbeitungsstationen jeweils eine Prüf-
/Messeinrichtung (H) des Qualitätssicherungssystems zugeordnet
ist, welche der jeweiligen Bearbeitungsstation unmittelbar
nachgeschaltet oder in diese integriert ist.
15. Bearbeitungslinie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
dass
die Prüf-/Messeinrichtung des Qualitätssicherungssystems der
letzten Bearbeitungsstation (6) des Werkzeugs (1)
nachgeschaltet oder in diese integriert ist.
16. Bearbeitungslinie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
dass
die Modifikationseinrichtung (2) des Qualitätssicherungssystems
derart aufgebaut ist, dass jede Bearbeitungsstation (A-G) als
Werkzeug im Werkzeug individuell entsprechend einer erfassten
Toleranzabweichung modifizierbar ist.
17. Bearbeitungslinie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
dass
die Modifikationseinrichtung (2) des Qualitätssicherungssystems
im Fall von erfassten Toleranzabweichungen das Werkzeug (1) als
Einheit entsprechend modifiziert.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10017378A DE10017378B4 (de) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | Qualitätssicherungssystem |
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---|---|---|---|
DE10017378A DE10017378B4 (de) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | Qualitätssicherungssystem |
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DE10017378A1 true DE10017378A1 (de) | 2001-10-18 |
DE10017378B4 DE10017378B4 (de) | 2005-11-10 |
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