DE102008053081A1 - Tool i.e. press tool designing method for use in press of press line, involves determining size and shape of collision-area that is inserted during removal of pressed part and during insertion and removal of transport devices - Google Patents

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Abstract

The method involves arranging presses one behind the other in a continuous direction. A part to be pressed is rotatably inserted into a press tool of a pres and/or removed from the press tool. Another press is inserted into the press tool. Shape and size of an area, which is provided in the press for arrangement of the press tool, are determined. Size and shape of a collision-area are determined, where the collision area is inserted during introduction of the part to be pressed into the press, during removal of the pressed part and during insertion and removal of the transport devices.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gestaltung eines Werkzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The present invention relates to a method for designing a Tool according to the preamble of claim 1.

Bei der Fertigung von Karosseriekomponenten für Fahrzeuge werden seit vielen Jahrzehnten ”Tiefziehpressen” eingesetzt. Üblicherweise kann ein Karosserieteil nicht in einem Schritt fertig geformt werden, sondern es müssen sequentiell mehrere Umform- und Beschneideoperationen durchgeführt werden. Dementsprechend arbeitet man mit ”Pressenstraßen”, die mehrere in einer Durchlaufrichtung hintereinander angeordnete Einzelpressen bzw. Pressenstufen aufweisen.at The manufacture of body components for vehicles has been around for many years Decades "deep drawing presses" used. Usually a body part can not be finished in one step, but it must sequentially several forming and trimming operations are performed. Accordingly one works with "press streets", which several in a passage direction successively arranged individual presses or press stages have.

Ausgehend von einer ebenen Blechplatine werden an den einzelnen ”Bearbeitungsstationen” sukzessive diverse Umformschritte durchgeführt. Die Pressen arbeiten dabei zyklisch, d. h. nach Beendigung eines Umformschritts wird das ”vorgeformte Blechteil” mittels einer ”Transfereinrichtung” aus dem Presswerkzeug herausgenommen und in das Presswerkzeug der nachfolgenden Presse bzw. Pressenstufe eingelegt.outgoing from a flat sheet metal blank are successively at the individual "processing stations" Various forming steps performed. The presses work cyclically, d. H. after finishing a Forming step, the "preformed sheet metal part" means a "transfer device" from the pressing tool taken out and in the press tool of the subsequent press or press stage.

Eine zentrale Herausforderung bei der Planung und Konstruktion besteht darin, dass die Presswerkzeuge der einzelnen Pressen und die für den Transfer von einer Presse zur nächsten eingesetzten Transfereinrichtungen zu jedem Zeitpunkt eines Fertigungszyklus kollisionsfrei arbeiten.A central challenge in planning and construction in that the pressing tools of the individual presses and those for the transfer from one press to the next used transfer devices at any point in a production cycle work collision-free.

Diese an sich selbstverständliche Zielvorgabe ist technisch keinesfalls trivial. Bei der Planung und Konstruktion von Presswerkzeugen werden üblicherweise zwei verschiedene Methoden zur Absicherung gegen Kollisionen eingesetzt, nämlich die sogenannte ”konstruktive bzw. virtuelle Absicherung” sowie die ”Hardware-Absicherung”.These self-evident Target is technically not trivial. When planning and Construction of pressing tools usually become two different Methods used to hedge against collisions, namely the so-called "constructive or virtual protection "as well the "hardware protection".

Bei der konstruktiven Absicherung wird die Geometrie des momentanen Konstruktionsstands der Werkzeuge datenreduziert, d. h. vereinfacht modelliert. Die Bewegungsabläufe der Werkzeuge und der Transfereinrichtungen werden durch entsprechende mathematische Bewegungsmodelle abgebildet. Anschließend wird eine Simulation der gesamten in der Pressenstraße ablaufenden Bewegungen durchgeführt. Die Simulation kann üblicherweise erst gegen Ende der Konstruktionsphase erfolgen. ”Konstruktionsfehler”, die zu Kollisionen führen können, werden dementsprechend erst relativ spät erkannt und müssen folglich zeitaufwändig korrigiert werden.at constructive validation becomes the geometry of the momentary Design level of the tools data-reduced, d. H. simplified modeled. The movements of the tools and the transfer facilities are by appropriate mapped mathematical movement models. Subsequently, will carried out a simulation of the entire running in the press line movements. The Simulation can usually not until the end of the design phase. "Design flaw" that too Collisions lead can become Accordingly, only relatively late recognized and must therefore time consuming Getting corrected.

Zusätzlich zu der soeben beschriebenen konstruktiven Absicherung wird bei herkömmlichen mechanischen Transferpressen eine ”Hardware-Absicherung” durchgeführt. Bei herkömmlichen mechanischen Transferpressen ist der Bewegungsablauf des Pressenstössels und der Transporteinrichtungen fest vorgegeben. Die Kollisionsgefahr während eines Presszyklus wird mittels fester Schablonen bzw. so genannter Stellproben überprüft. Hierbei wird während des gesamten Presszyklus' die Freigängigkeit zwischen der Transporteinrichtung und den Werkzeugelementen von Hand überprüft. Diese Absicherungsmethode ist für herkömmliche Pressen mit fest vorgegebenem Bewegungsablauf geeignet, nicht aber für zukünftige Pressensysteme, bei denen die Bewegungsabläufe frei programmierbar sind.In addition to The constructive protection just described is conventional mechanical Transfer presses performed a "hardware hedge". at usual Mechanical transfer presses is the movement sequence of the press ram and fixed the transport facilities. The risk of collision while a pressing cycle is by means of fixed stencils or so-called Control samples checked. in this connection is during of the entire press cycle 'the Free movement between the transport device and the tool elements checked by hand. These Hedging method is for conventional Pressing with fixed predetermined movement suitable, but not for future press systems, where the motion sequences are freely programmable.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, bei der Gestaltung eines Werkzeugs, insbesondere eines Presswerkzeugs, möglichst frühzeitig Kollisionsgefahren zu erkennen und erforderliche konstruktive Änderungen vorzunehmen.task the invention is to provide a method which makes it possible to in the design of a tool, in particular a pressing tool, preferably early Detect collision hazards and make necessary design changes.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.These The object is solved by the features of claim 1. advantageous Refinements and developments of the invention are the dependent claims remove.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Gestaltung eines Werkzeugs, insbesondere eines Presswerkzeugs, das für den Einsatz in einer Presse einer Pressenstraße bestimmt ist. Bei den Pressen kann es sich um Tiefziehpressen handeln. Die Pressenstraße weist zwei oder mehr in einer Durchlaufrichtung hintereinander angeordnete Pressen sowie mindestens eine Transfereinrichtung auf, die zu pressende Teile zyklisch in ein Presswerkzeug einer Presse einlegt bzw. vorgepresste Teile aus dem Presswerkzeug einer Presse entnimmt und in ein Presswerkzeug der nächstfolgenden Presse bzw. Pressenstufe einlegt. Bei der Transfereinrichtung kann es sich z. B. um einen Greifroboter handeln, der die Blechteile mittels mehrerer Saugerelemente aufnimmt.starting point the invention is a method of designing a tool, in particular a pressing tool suitable for use in a press a press line is determined. The presses can be deep drawing presses. The press line has two or more in a flow direction arranged one behind the other Presses and at least one transfer device to be pressed Insert or pre-press parts cyclically into a press tool of a press Removing parts from the press tool of a press and into a pressing tool the next Press or press stage inserts. In the transfer device can it is z. B. to act a gripper robot, the sheet metal parts absorbs by means of several suction elements.

Der allgemeine Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Prozessabsicherung virtuell bereits möglichst früh während der Werkzeugkonstruktion durchzuführen und nicht erst gegen Ende der Werkzeugkonstruktion. Ziel ist es also, ”Bauraumverletzungen”, die zu Kollisionen führen könnten, möglichst sofort bei der Konstruktion des Werkzeugs zu erkennen.Of the general idea of the invention is the process protection already as virtual as possible early during the Perform tool design and not just towards the end of the tool design. the aim is So, "space violations" that too Collisions lead could preferably Immediately recognize in the design of the tool.

Hierzu wird zunächst die Gestalt und die Größe des maximalen Werkzeugeinbauraums ermittelt, der in einer Presse für die Anordnung eines zu konstruierenden Presswerkzeugs vorhanden ist. Diese ”Bauraumdaten” liegen entweder ohnehin bereits von dem Pressenhersteller vor oder können durch ”Vermessen” der Presse ermittelt werden. Für eine Vermessung gibt es geeignete optoelektonische Methoden.For this will be first the shape and size of the maximum Tool installation space determined in a press for the assembly a to be constructed pressing tool is present. These "installation space data" are either already from the press manufacturer or can by "measuring" the press be determined. For There are suitable optoelectronic methods for measuring.

In einem weiteren Schritt wird die Gestalt und die Größe des sogenannten ”Kollisionsraums” ermittelt. Unter dem Begriff ”Kollisionsraum” wird ein Teilraum des für die Anordnung des Presswerkzeugs in der Presse vorhandenen Raums verstanden.In In another step, the shape and size of the so-called "collision space" is determined. The term "collision space" becomes Subspace of the for the arrangement of the pressing tool in the press existing space Understood.

Der Kollisionsraum umfasst den Raum, der während eines Arbeitszyklus der Presse von Komponenten der Presse eingenommen wird; gemeint sind hier z. B. das bzw. die Gegenwerkzeuge des zu konstruierenden Presswerkzeugs sowie andere Komponenten der Presse. Der Kollisionsraum umfasst ferner den Raum, der beim Einbringen eines zu pressenden Teils in die Presse von dem zu pressenden Teil eingenommen wird. Darüber hinaus zählt zum Kollisionsraum der Raum, der beim Herausnehmen eines gepressten Teils von dem gepressten Teil eingenommen wird. Des Weiteren umfasst der Kollisionsraum den Raum, der von den verwendeten Transfereinrichtungen beim Einbringen von Teilen in die Presse bzw. beim Herausnehmen von Teilen aus der Presse eingenommenen wird.Of the Collision space encompasses the space that during a work cycle of the Press is taken by components of the press; are meant here z. B. the or the counter tools of the press tool to be constructed as well as other components of the press. The collision space includes Furthermore, the space that is when inserting a part to be pressed in the press is taken by the part to be pressed. Furthermore counts to the collision space the space that is pressed when taking out a pressed part of the pressed Part is taken. Furthermore, the collision space includes the Space, which depends on the transfer devices used during insertion of parts in the press or when removing parts from the Press is taken.

Vereinfacht gesprochen umfasst der Kollisionsraum somit all diejenigen Raumbereiche, in denen während eines Arbeitszyklus der Presse Teile bzw. Komponenten vorhanden sind, die zu einer Kollision mit dem zu gestaltenden Werkzeug führen könnten.simplified speaking, the collision space thus comprises all those areas of space, in which during a working cycle of the press parts or components available are that could lead to a collision with the tool to be designed.

Der vorhandene Raum und der Kollisionsraum werden in einem Computer- bzw. CAD-System mathematisch modelliert.Of the existing space and the collision space become mathematical in a computer or CAD system modeled.

Anschließend wird die Differenz aus dem vorhandenen Raum und dem Kollisionsraum gebildet, woraus sich der für die Gestaltung des Werkzeugs zulässige ”Konstruktionsraum” ergibt. Der Konstruktionsraum begrenzt somit die Größe und die Gestalt des zu konstruierenden Presswerkzeugs.Subsequently, will the difference between the existing space and the collision space is formed, from which the for the design of the tool gives permissible "design space". The design space thus limits the size and shape of the design to be constructed Press tool.

Im Rahmen der Grenzen des Konstruktionsraums kann schließlich eine Werkzeugsollgeometrie erzeugt werden.in the Finally, one of the limits of design space can be one of Werkzeugsollgeometrie be generated.

Der wesentliche Vorteil dieser Methodik gegenüber den eingangs beschriebenen Absicherungsmethoden ist darin zu sehen, dass drohende Kollisionen bereits bei der Konstruktion des Presswerkzeugs, d. h. zum frühestmöglichen Zeitpunkt erkannt werden können. Konstruktive Änderungen sind somit mit vergleichsweise geringem Aufwand durchführbar.Of the significant advantage of this methodology compared to those described above Hedging methods can be seen in the fact that imminent collisions already in the construction of the pressing tool, d. H. at the earliest possible Time can be detected. Constructive changes are thus feasible with relatively little effort.

Die eigentliche Konstruktion, d. h. die Erzeugung der Werkzeugsollgeometrie, erfolgt mittels eines computergestützten Konstruktionssystems. Dies ermöglicht es, bereits während der Gestaltung der Werkzeugsollgeometrie permanent oder zumindest in regelmäßigen Abständen den momentanen Stand der Werkzeugsollgeometrie, d. h. den momentanen Konstruktionsstand mit dem zulässigen Konstruktionsraum zu vergleichen. Eine Überprüfung, ob der momentane Konstruktionsstand innerhalb des zulässigen Konstruktionsraums liegt, ist durch eine grafische Überlagerung des momentanen Konstruktionsstands und des zulässigen Konstruktionsraums möglich. Durch farbliche Differenzierung kann sehr leicht und anschaulich dargestellt werden, ob die Geometrie des Werkzeugs den zulässigen Konstruktionsraum schneidet, was auf eine Kollisionsgefahr hindeutet.The actual construction, d. H. the generation of the tool set geometry, takes place by means of a computer-aided design system. this makes possible it already during the design of the tool set geometry permanently or at least in regular intervals Current state of tool set geometry, d. H. the current design status with the permissible To compare construction space. A check to see if the current design state within the permissible Construction space is due to a graphical overlay the current design state and the permissible design space possible. By Color differentiation can be represented very easily and vividly whether the geometry of the tool cuts the allowable design space, which indicates a collision hazard.

Wenn das Werkzeug fertig konstruiert ist, wird es entsprechend der Werkzeugsollgeometrie gefertigt. Aufgrund von Gusstoleranzen oder nachträglich eingebrachten Veränderungen können bei der Fertigung gewisse Abweichungen gegenüber der Werkzeugsollgeometrie entstehen. Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird daher die Geometrie des realen Werkzeugs mittels einer Optoelektronik, d. h. mittels eines 3D-Scanners eingescannt und mittels eines Computer-Systems mit dem Konstruktionsraum verglichen. Ein Vergleich der Geometrie des realen Werkzeugs mit dem Konstruktionsraum ist durch eine grafische Überlagerung und farbliche Differenzierung der beiden Geometrien sehr leicht und anschaulich möglich. Abweichungen der Geometrie des realen Werkzeugs von der von der Konstruktion vorgegebenen Werkzeugsollgeometrie sind aus Sicht der Kollisionsfreiheit telerierbar, sofern die Abweichungen innerhalb des Konstruktionsraums bleiben.If the tool is finished, it is manufactured according to the tool set geometry. Due to casting tolerances or subsequently introduced changes can certain deviations from the tool nominal geometry during production arise. According to a development of the invention is therefore the Geometry of the real tool by means of optoelectronics, d. H. scanned by means of a 3D scanner and by means of a computer system compared with the construction space. A comparison of the geometry of the real tool with the design space is by a graphical overlay and color differentiation of the two geometries very easily and vividly possible. Deviations of the geometry of the real tool from that of the Design predetermined tool set geometry are from the perspective of Collision freedom telerierbar, provided the deviations within of the design space.

Claims (5)

Verfahren zur Gestaltung eines Werkzeugs, insbesondere eines Presswerkzeugs, das für den Einsatz in einer Presse einer Pressenstraße bestimmt ist, die mindestens zwei in einer Durchlaufrichtung hintereinander angeordnete Pressen sowie mindestens eine Transporteinrichtung aufweist, die zu pressende Teile zyklisch in ein Presswerkzeug einer Presse einlegt bzw. vorgepresste Teile aus dem Presswerkzeug einer Presse entnimmt und in ein Presswerkzeug der nächstfolgenden Presse einlegt, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Ermitteln der Gestalt und der Größe des in einer Presse für die Anordnung eines zu konstruierenden Presswerkzeugs vorhandenen Raums, – Ermitteln der Gestalt und Größe eines Kollisionsraums, der denjenigen Teilraum des vorhandenen Raums umfasst, der während eines Arbeitszyklus der Presse – von Komponenten der Presse, – beim Einbringen eines zu pressenden Teils in die Presse von dem zu pressenden Teil, – beim Herausnehmen des gepressten Teils von dem gepressten Teil und – beim Einbringen und Herausnehmen von den hierfür eingesetzten Transporteinrichtungen eingenommen wird, – Ermitteln des für die Gestaltung des Werkzeugs zulässigen Konstruktionsraums durch Bilden der Differenz aus dem vorhandenen Raum und dem Kollisionsraum, – Erzeugen einer Werkzeugsollgeometrie, die innerhalb des zuvor ermittelten zulässigen Konstruktionsraums liegt.Method for designing a tool, in particular a pressing tool, which is intended for use in a press of a press line which has at least two presses arranged one behind the other in a passage direction and at least one conveying device which cyclically inserts parts to be pressed into a pressing tool of a press or extracts pre-pressed parts from the pressing tool of a press and inserts it into a pressing tool of the next following press, characterized by the following steps: determining the shape and size of the space available in a press for the arrangement of a pressing tool to be constructed, determining the shape and size of a Collision space, which includes the subspace of the existing space, during a work cycle of the press - of components of the press, - when inserting a part to be pressed in the press of the part to be pressed, - when removing the pressed part of the g Pressed part and - is taken during the introduction and removal of the transport facilities used for this, - Determining the design space allowed for the design of the tool by forming the difference between the existing space and the collision space, - Generating a Werkzeugsollgeometrie, which lies within the previously determined permissible design space. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung der Werkzeugsollgeometrie mittels eines computergestützten Konstruktionssystems erfolgt, wobei während der Gestaltung der Werkzeugsollgeometrie der zulässige Konstruktionsraum permanent oder in regelmäßigen Abständen mit dem momentanen Stand der Werkzeugsollgeometrie verglichen wird.Method according to claim 1, characterized in that that the generation of the tool set geometry by means of a computer-aided design system takes place while during the design of the tool set geometry the permissible construction space permanent or at regular intervals the current state of Werkzeugsollgeometrie is compared. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich des momentanen Stands der Werkzeugsollgeometrie mit dem zulässigen Konstruktionsraum durch eine Überlagerung des momentanen Stands der Werkzeugsollgeometrie mit dem zulässigen Konstruktionsraum grafisch dargestellt wird.Method according to claim 2, characterized in that that the comparison of the current state of Werkzeugsollgeometrie with the permissible Construction space through an overlay the current state of the tool set geometry with the permissible design space is displayed graphically. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend der Werkzeugsollgeometrie ein Werkzeug gefertigt wird und dass die tatsächliche Geometrie des gefertigten Werkzeugs mittels einer Optoelektronik eingescannt und mittels eines Computersystems mit dem Konstruktionsraum verglichen wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that a tool is manufactured according to the tool set geometry and that the actual Geometry of the finished tool by means of optoelectronics scanned and by means of a computer system with the design space is compared. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich durch eine Überlagerung der tatsächlichen Geometrie des gefertigten Werkzeugs mit dem Konstruktionsraum grafisch dargestellt wird.Method according to claim 4, characterized in that that comparison by an overlay the actual Geometry of the finished tool with the construction space graphically is pictured.
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