DE102004030716A1

DE102004030716A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstückes

Info

Publication number: DE102004030716A1
Application number: DE200410030716
Authority: DE
Inventors: Bernhard Wilken
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2006-01-19

Abstract

Bei einem Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes (5) mit einem an einem Werkzeugkopf (3) montierten Werkzeug (2) wird zunächst ein Durchbruch (6) oder eine Aussparung an dem Werkstück (5) hergestellt. Anschließend wird mittels eines am Werkzeugkopf (3) montierten Sensors (7) geprüft, ob die Aussparung oder der Durchbruch (6) hergestellt und ein Abfallteil entfernt wurde. Hierfür ist ein Sensor (7) am Werkzeugkopf (3) montiert, mittels dem nach einer Entfernung des Werkzeugs (2) von dem Werkstück (5) ermittelbar ist, ob an dem Werkstück (5) die Aussparung oder der Durchbruch (6) korrekt hergestellt wurde. Vorzugsweise wird als Sensor ein Reflexionslichtsensor (7) vorgesehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes, mit einem an einem Werkzeugkopf montierten Werkzeug, mittels dem eine Aussparung oder ein Durchbruch an dem Werkstück hergestellt wird, und eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung einer Aussparung oder eines Durchbruches.

Im Bereich der Metall- und Kunststoffverarbeitung, werden häufig Materialien mit CNC-gesteuerten Werkzeugmaschinen bearbeitet. Dabei werden insbesondere Bauteildurchbrüche hergestellt, beispielsweise mittels eines Lasers, Plasmaschneiders, Fräsers, Bohrers oder eines Stanzwerkzeuges in das Werkstück eingebracht. Im Rahmen der industriellen Serienfertigung ist es dabei nicht vollständig möglich, Fehler bei der Herstellung solcher Durchbrüche auszuschließen, sodass Material in dem Durchbruch verbleiben kann, das den weiteren Bearbeitungsvorgang behindert. Auch wenn solche Fehler nur selten auftreten, behindern sie den weiteren Verfahrensablauf und können bei einer automatischen Weiterverarbeitung des Werkstückes, beispielsweise im Automobilbereich, für einen Stillstand einer Produktionsanlage sorgen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken zu schaffen, mittels dem eine effektive Bearbeitung von Werkstücken möglich ist und eventuelle Fehler frühzeitig erkennbar sind.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 und mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 4 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst mittels dem Werkzeug eine Aussparung oder ein Durchbruch an dem Werkstück hergestellt und anschließend mittels einem am Werkzeugkopf montierten Sensor geprüft, ob die Aussparung oder der Durchbruch in einer vorbestimmten Form hergestellt und eine Abfallteil entfernt wurde. Eine solche Durchstoßkontrolle für Bauteildurchbrüche bietet eine Gewährleistung, dass Fehler bei der Herstellung sofort erkannt werden und entsprechende Maßnahmen ergriffen werden können. Die Prüfung kann umgehen nach der Bearbeitung des Werkstückes erfolgen, sodass sich die Bearbeitungszeit an dem Werkzeug nur minimal verlängert oder sogar gleich bleibt.

Vorzugsweise erfolgt die Prüfung während einer Bewegung des Werkzeuges weg von dem Werkstück, sodass die ohnehin erforderliche Bewegung des Werkzeuges gleichzeitig ausgenutzt wird, um eine Durchstoßkontrolle durchzuführen. Dadurch kann die Bearbeitungszeit an dem Werkzeug besonders effektiv genutzt werden. Die Prüfung kann dabei über eine optische Sende- und Empfangseinrichtung erfolgen, mittels der die Reflektion von Lichtstrahlen durch das Werkstück erfassbar wird.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Sensor am Werkzeugkopf montiert, mittels dem nach einer Entfernung des Werkzeuges vom Werkstück ermittelbar ist, ob an dem Werkstück die Aussparung oder der Durchbruch hergestellt wurde. Durch die unmittelbar benachbarte Anordnung von Sensor und Werkzeug ist es möglich, die Positionserfassung für das Werkzeug auch für den Sensor zu nutzen, sodass eine besonders sichere Erfassung des Durchbruches an dem Werkstück möglich ist, wobei kein weiteres Positionierungssystem an einer Maschine vorgesehen werden muss. Ferner kann der Sensor flexibel eingestellt wer den, sodass möglichst auch während der Bewegung des Werkzeugkopfes eine entsprechende Prüfung erfolgen kann.

Um die Bearbeitung des Werkstückes nicht zu beeinträchtigen, ist der Sensor vorzugsweise oberhalb beabstandet von dem Werkzeug angeordnet. Dabei kann auch ein schon im Einsatz befindlicher Werkzeugkopf mit einem entsprechenden Sensor oder mehreren Sensoren für die Durchstoßkontrolle nachgerüstet werden.

Vorzugsweise ist am Werkzeugkopf ein optischer Sensor und ein optischer Signalgeber montiert. Dabei können Sensor und Signalgeber auch zu einer Einheit zusammengefasst sein, die besonders einfach zu montieren und an eine Steuerung anzuschließen ist. Statt einer optischen Prüfung können am Werkzeugkopf auch ein kapazitiver Sensor, ein auf Ultraschall basierender Sensor oder andere Sensoren vorgesehen sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeuges zum Bearbeiten eines Werkstückes.
Ein Werkzeug 1, das als CNC-gesteuerte Werkzeugmaschine ausgebildet sein kann, umfasst einen Werkzeugkopf 3, an dem ein Werkzeug 2 montiert ist. Das Werkzeug 2 ist in dem Ausführungsbeispiel als Laserschneider ausgebildet, wobei auch andere Werkzeuge eingesetzt werden können. Der Werkzeugkopf 3 ist zusammen mit dem Werkzeug 2 in eine vertikale Richtung bewegbar, wie dies mit dem Pfeil 4 angedeutet ist.
Unterhalb des Werkzeuges 2 ist ein Werkstück 5 in Form eines Bleches vorgesehen, in dem durch das Werkzeug 2 Aussparungen oder Durchbrüche 6 hergestellt werden. Hierfür werden Werkzeug 2 und Blech 5 relativ zueinander bewegt. Statt einer Blechplatte können auch Werkstücke mit anderen Geometrien bearbeitet werden.
Am Werkzeugkopf 3 ist ein Sensor 7 in Form eines Reflexionslichttasters montiert, der zusammen mit dem Werkzeugkopf 3 bewegbar ist. Der Reflexionslichttaster besitzt eine Lichtquelle und sendet Lichtstrahlen 8, beispielsweise einen gerichteten Laserstrahl, in Richtung des Werkstückes 5, wie dies mit dem Pfeil 8 dargestellt ist. Ferner ist in dem Reflexionslichttaster 7 ein Sensor vorgesehen, der reflektierende Lichtstrahlen von dem Werkstück 5 erfasst. Durch eine zielgerichtete Aussendung der Lichtstrahlen 8 ist es möglich, zu prüfen, ob in dem Werkstück 5 ein Durchbruch 6 mittels des Werkzeuges 2 hergestellt wurde.
Zunächst wird mittels des Werkzeuges 2 ein Durchbruch 6 in dem Werkstück 5 hergestellt. Anschließend wird der Werkzeugkopf 3 in Richtung des Pfeils 4 von dem Werkzeug 5 weggefahren, wobei gleichzeitig mittels des Sensors 7 geprüft wird, ob der entsprechende Durchbruch 6 auch tatsächlich in dem Werkstück 5 vorhanden ist. Falls durch eine entsprechende Reflektion am Sensor 7 festgestellt wird, dass der Durchbruch 6 fehlt, wird ein entsprechendes Signal an eine Steuerung der Maschine weitergeleitet, beispielsweise um einen Alarm auszulösen und somit auf die fehlerhafte Bearbeitung aufmerksam zu machen.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Statt eines optischen Sensors können auch andere Sensoren vorgesehen sein, beispielsweise kapazitive Sensoren oder auf Ultraschall basierende Sensoren, um zu prüfen, ob ein Abfallteil von einem Werkstück 5 entfernt wurde. Dabei können auch vorhandene kapazitive Sensoren verwendet werden, die bisher lediglich für eine Vermessung eingesetzt wurden.
Ferner ist es möglich, am Werkzeugkopf an verschiedenen Seiten mehrere Sensoren zu montieren, so dass bei einer Bewegung des Werkzeugkopfes nach oben die Prüfung durch eine schräg einfallenden Strahl von unterschiedlichen Seiten erfolgen kann. Dies schafft eine größere Flexibilität, da Bauteilkanten eines Werkstückes einen einzelnen einfallenden Strahl einmal unterbrechen können.

Claims

Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes (5), mit einem an einem Werkzeugkopf (3) montierten Werkzeug (2), mittels dem eine Aussparung oder ein Durchbruch (6) an dem Werkstück (5) hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend mittels einem am Werkzeugkopf (3) montierten Sensor (7) geprüft wird, ob die Aussparung oder der Durchbruch (6) in der vorbestimmten Form hergestellt und ein Abfallteil entfernt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung während einer Bewegung des Werkzeuges (2) weg von dem Werkstück (5) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung über eine optische Sende- und Empfangseinrichtung (7) erfolgt, mittels der die Reflektion von Lichtstrahlen durch das Werkstück (5) erfasst wird.
Vorrichtung (1) zum Bearbeiten eines Werkstückes (5), mit einem Werkzeugkopf (3) an dem ein Werkzeug (2) zur Herstellung einer Aussparung oder eines Durchbruches (6) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (7) am Werkzeugkopf (3) montiert ist, mittels dem nach einer Entfernung des Werkzeugs (2) vom Werkstück (5) ermittelbar ist, ob an dem Werkstück (5) die Aussparung oder der Durchbruch (6) hergestellt wurde.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) oberhalb beabstandet von dem Werkzeug (2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Werkzeugkopf (3) ein optischer Sensor (7) und ein optischer Signalgeber montiert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Werkzeugkopf (3) ein kapazitiver Sensor montiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor mittels Ultraschall die Geometrie des Werkstückes (5) erfasst.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reflexionslichtsensor (7) vorgesehen ist, der eine Lichtquelle und einen Sensor aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) ein Laser ist.