DE102009021776A1

DE102009021776A1 - Verfahren und Einrichtung zur Einstellung von Profiliermaschinen

Info

Publication number: DE102009021776A1
Application number: DE200910021776
Authority: DE
Inventors: Helmut Kappner
Original assignee: Kappner Helmut Dipl-Ing
Current assignee: Kappner Helmut Dipl-Ing
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2010-11-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Einstellen von Profiliermaschinen, bei dem eine transportable elektronische Kamera (6) zeitlich nacheinander an mehreren Werkzeugen die Position der Schneiden erfasst und eine weitere, die als Referenz-Kamera (7) dient und mit dieser spielfrei verbunden ist, auf mindestens eine fest am Maschinen-Korpus angebrachte Referenz-Einheit (9) gerichtet ist und deren Position erfasst, und dass ein angeschlossener Bildverarbeitungsrechner anhand der Kamera-Bilder die Positionswerte der Werkzeugschneide und der Referenz-Einheit mittels Bildverarbeitung ermittelt sowie die Schneiden-Positions-Werte anhand der ermittelten Positions-Werte der Referenz-Einheit rechnerisch korrigiert, indem im zeitlich vorgeschalteten Kalibrier-Modus die Schneiden-Positionswerte und die Referenzwerte zunächst abgespeichert und im Einstell-Modus die zugeordneten, aktuellen Werte mit den als Kalibrier-Werte abgespeicherten verglichen und Korrekturwerte zur Werkzeugeinstellung errechnet werden, wobei der Bildverarbeitungsrechner die Korrekturwerte zur Werkzeugeinstellung als numerische Werte oder Piktogramme zur manuellen Werkzeugeinstellung an einem Monitor anzeigt und optional an einer elektronischen Schnittstelle zur direkten motorisch-automatischen Werkzeugverstellung ausgibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Einstellen einer Profiliermaschine. Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Einrichtung sind generell für die Einstellung von Werkzeugen in Werkzeugmaschinen mit Mehrfach-Werkzeugen geeignet, insbesondere aber für die Einstellung der Fräser in Profiliermaschinen für die Laminatboden-Industrie.
Derartige Profiliermaschinen dienen der Bearbeitung von geraden, flächigen Bauteilen, vorwiegend aus Holz, Holzwerkstoffen oder Kunststoffen, und stellen Durchlaufmaschinen dar, die an dem Bauteil ein Profil bzw. simultan zwei Profile (jeweils am Bauteil links/rechts) herstellen. In der Regel wird das Profil in mehreren sukzessiven Arbeitsschritten hergestellt. Verschiedene Werkzeuge erzeugen dabei hintereinander einzelne Profilteile, die zusammen das fertige Profil ergeben. Beispielhafte Profile sind die bekannten „Klick”-Profile bei Paneelen oder Postforming-Profile und Nuten bei Möbelteilen. Für die einzelnen Werkzeuge der Profilbearbeitungsmaschinen wird eine Einstellgenauigkeit im Hundertstelmillimeter-Bereich gefordert.
Gemäß der derzeitigen Praxis zum Einstellen der Profiliermaschine werden die jeweiligen Positionen der einzelnen Werkzeuge durch manuelles Einstellen der zugehörigen Antriebe (handbetriebene Gewindespindeln oder NC-Stellachsen) eingestellt. Dabei benötigt man zur Durchführung rund acht Stunden, um eine Anlage mit vier Profilbearbeitungsmaschinen und je fünf bis sieben Werkzeugen zu justieren. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Rüstzeit zum Einrichten der Profiliermaschine zu verringern und die Genauigkeit der Einstellung zu erhöhen.
In der DE 10 2006 054 275 B3 ist ein Verfahren bekannt, bei dem mittels einer Kamera die jeweilige Stellung des Werkzeuges aufgenommen und auf ein Sichtgerät bildlich übertragen wird, wobei das Sichtgerät zusätzlich den Querschnitt des Werkstückes im Endzustand wiedergibt, so dass zur Positionierung des spangebenden Werkzeuges das Sichtgerät als Lehre verwendbar ist. Entgegen der vorliegenden erfindungsgemäßen Herangehensweise erfolgt keine automatische Erfassung der Position des Werkzeuges, sondern diese Position muss durch manuelle Annäherung des eingeblendeten Querschnittbildes des Werkstücks an die bildliche Einblendung des Werkzeuges gefunden werden. Die Hereinnahme des menschlichen Sehsystems als Mess-Instanz in den Verfahrensablauf stellt die Reproduzierbarkeit und Verlässlichkeit der ermittelten Werte in Frage.
Bei dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren ist das menschliche Auge als Fehlerquelle weitgehend eliminiert, da die Vermessung durch den Bildverarbeitungsrechner erfolgt und der Bediener nur noch fertig berechnete Verstellwerte eingeben muß. Selbst eine falsche Eingabe wird durch den erfindungsgemäßen Ablauf vorteilhafterweise sofort registriert und der Bediener gewarnt.
Bei einer erfindungsgemäßen Weiterung kann diese Eingabe sogar entfallen. Generell ersetzt der Rechner ganz die optische Lehre für das Auge, deren Bereitstellung ja ein Hauptziel der DE 10 2006 054 275 B3 darstellt.
Hierbei kommt erschwerend hinzu, dass die Genauigkeit der Werkzeug-Positionsermittlung wesentlich von der Präzision der Kamera-Halterung abhängig ist, in welche die Kamera bzw. deren Montageplatte sukzessive eingespannt wird. Da die Kamerahalterungen während der Produktionszeiten den Verschmutzungen und dem Staubanfall ausgesetzt sind, den die laufenden Werkzeuge erzeugen, ist eine akkurate Reinigung der Kamera-Halterungen erforderlich. Darüber hinaus sind auch bei sauberer Halterung minimale Verkippungen der Kamera selbst bei einer optimalen kraftschlüssigen Kamera-Anflanschung nicht zu vermeiden, die entsprechend einem Messabstand von mehreren Hundert Millimetern durch den optischen Hebel-Effekt leicht zu einigen Hunderstel Messfehler führen.
Die Abhängigkeit der Genauigkeit von der Präzision der Kamera-Halterung wird bei der vorliegenden Erfindung mittels einer geeigneten Referenzierungsmethode umgangen.
In der DE 10 2007 063 318 B3 wird ein Verfahren und ein Justiersystem zum Justieren einer Profilbearbeitungsmaschine vorgestellt, bei dem eine Kamera auf einem Referenzbauteil angeordnet und das Referenzbauteil in die Profilbearbeitungsmaschine bewegt. Die Kamera wird dann mittels des Referenzbauteiles auf eine vorgegebene Position verbracht. Unter dem Bewegen des Referenzbauteils in die Profilbearbeitungsmaschine wird insbesondere verstanden, dass das mit der Kamera versehene Referenzbauteil so durch die Profilbearbeitungsmaschine geführt wird, wie später in der Fertigung das eigentliche Bauteil. Das bedeutet, dass die Kamera in einem engen Kanal auf dem vorhandenen Vorschubsystem der Werkstücke bewegt werden soll.
Dies schwierige Unterfangen wird damit begründet, dass das Vorschubsystem eine Referenz beim Fräsen bietet, also auch vorteilhaft zum Positionieren der Kamera verwendet werden kann.
Nachteilig ist hierbei die Notwendigkeit, in den vorhandenen Vorschub hochpräsise Langlöcher zu applizieren. Hinzu kommt die Beschädigungsgefahr der Kamera beim Bewegen durch die Maschine.
Bei dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren wird die Kamera dagegen nicht auf einem Referenzbauteil befestigt und auch nicht mittels des Referenzbauteiles auf eine vorgegebene Position verbracht. Im Gegenteil liegt keine der Kamera-Position immanente Referenz vor, d. h. die System-Genauigkeit hängt nicht von der Genauigkeit der Kamera-Position ab. Dies wird durch die Einführung mindestens einer externen Referenz gewährleistet.
Auch unabhängig von dem oben dargestellten Nachteil bietet das beschriebene Verfahren keinen signifikanten Vorteil gegenüber dem erstgenannten ( DE 10 2006 054 275 B3 ), da ebenfalls das fehlerbehaftete menschliche Sehsystem für die Justierung verantwortlich ist.
Demgemäß soll das Werkzeug so eingestellt werden, dass eine Profilschneide des optisch aufbereiteten, aktuell aufgenommenen Bildes des Werkzeugs zumindest teilweise einem ins Monitorbild eingeblendeten Sollprofil des Werkstückes entspricht.
Zusätzlich wird vorausgesetzt, dass das menschliche Auge beurteilen soll, welches Realbild des Werkzeuges einer eingeblendeten Hüllkurve entspricht (Beschreibung, 0049). Vorteilhaft ist allein die Einblendung der Hüllkurve, die das menschliche Auge bei der Beurteilung des Bildes unterstützen soll. Eine Rechnerunterstützung findet gemäß Beschreibung, 0050, lediglich für die Positionierung der Hüllkurve statt, nicht jedoch im Sinne einer automatischen Positionsvermessung des Werkzeuges.
Dagegen erfolgt bei der vorliegenden Erfindung eine automatische Erfassung der Position des Werkzeuges, die numerisch oder durch Piktogramme dem menschlichen Bediener übermittelt wird oder automatisch zur Einstellung der Werkzeuge (per direkte Übermittlung der Korrekturwerte an die Werkzeug-Einstell-Steuerung) genutzt wird.
Bei einer manuellen Einstellung ist eine jederzeitige Rückkopplung von Einstell-Bewegungen durch fortlaufende Messungen und deren Darstellung am Monitor möglich, so dass der Bediener erst mit der Einstellung aufhören darf, wenn er am Monitor „grünes Licht” bekommt.
Die letztendlichen Einstellpositionen sind also nicht von voluntaristischen Entscheidungen des Bedieners abhängig, sondern werden im Sinne einer binären Arbitrage bestimmt, die auch eine Messmittelfähigkeit beinhaltet.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Einstellen einer Profiliermaschine, in der Werkstücke zur Bearbeitung an in Reihe angeordneten Werkzeugen entlang transportierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine transportable elektronische Basis-Kamera (6) zeitlich sukzessive an mehrere Positionen verbringbar ist, die jeweils zu einem bestimmten Werkzeug annähernd die gleiche Lage aufweisen, dass die elektronische Basis-Kamera (6) auf die jeweilige Werkzeugschneide gerichtet ist und mindestens deren Position erfasst, und dass die elektronische Basis-Kamera (6) oder mindestens eine weitere transportable elektronische Kamera, die als Referenz-Kamera (7) einsetzbar ist, auf mindestens eine fest am Maschinen-Korpus angebrachte Referenz-Einheit (9a, 9b, 9c) gerichtet ist und deren Position erfasst.
Ein über Kabel oder Funk angeschlossener Bildverarbeitungsrechner übernimmt die Bilder der Kameras und ermittelt die Positionswerte der Werkzeugschneide sowie der Referenz-Einheiten (9a, 9b, 9c) und korrigiert die Schneiden-Positions-Werte anhand der ermittelten Positions-Werte der Referenz-Einheiten (9a, 9b, 9c), indem im zeitlich vorgeschalteten Kalibrier-Modus die korrigierten Schneiden-Positionswerte zunächst abgespeichert werden und im Einstell-Modus die aktuellen, korrigierten Positionswerte der Werkzeugschneide mit den zugeordneten, als Kalibrier-Werte abgespeicherten, verglichen werden sowie Korrekturwerte zur Werkzeugeinstellung errechnet werden.
Hierbei zeigt der Bildverarbeitungsrechner die Korrekturwerte zur Werkzeugeinstellung als numerische Werte oder Piktogramme wie z. B. Pfeile unterschiedlicher Richtung und Länge zur manuellen Werkzeugeinstellung an einem Monitor an und gibt die numerischen Werte optional an einer elektronischen Schnittstelle zur direkten motorisch-automatischen Werkzeugverstellung aus.
Die Ermittlung von Kantenpositionen – hier von Werkzeugschneiden – aus elektronischen Kamera-Bildern – auch im sogenannten Subpixeling-Verfahren, das Wiederholgenauigkeiten unterhalb der Pixel- Auflösung erlaubt – ist hierbei Stand der Technik und muss nicht weiter ausgeführt werden. Auch die Umsetzung von numerischen Werten in graphische Muster erfordert keine weitere Erläuterung.
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung. In einer schematisch dargestellten Fräsmaschinen-Hälfte mit Maschinenbett (1), Seitenwangen (2) und beweglichem Oberteil (3) ist mit (5) ein Werkstück (Laminat-Platte) in seiner Lage während der Bearbeitung gezeichnet. Die horizontal wirkenden Werkzeuge (4), in diesem Falle Fräser, bearbeiten das Werkstück (5) indem sie sich um ihre vertikale Achse drehen. Bei der Einstellung der Werkzeuge ist der Werkzeugkanal jedoch frei von Werkstücken, so dass die Basis-Kamera (6) mit ihrer Montageplatte (12) auf der jeweiligen Halterung (13) am Maschinenbett (1) nah an dem Bewegungskanal der Werkstücke befestigt werden kann. Mit (13) wird eine solche Halterung im unbelegten Zustand schematisch dargestellt.
Die Basis-Kamera (6) ist dabei mit ihrer optischen Achse parallel zur Bewegungsrichtung der Werkstücke verlaufend tangential auf die werkstückseitigen Werkzeugschneiden-Enden gerichtet. Ist der Objektiv-Durchmesser oder die Kamera-Dimension zum erforderlichen Teileintritt in den Werkzeug-Schacht hinderlich, so kann über einen platzsparenden Umlenkspiegel, der nicht eingezeichnet ist, optisch eingekoppelt werden. Um die maximale Schneidenausdehnung im Kamera-Bild zu erfassen, ist das Werkzeug (4) solange zu drehen, bis eine Schneide ihre größte Nähe zur Werkstückposition hat.
Die Methoden zur Erfassung dieser Position über Bildverarbeitungsverfahren sind bekannt und müssen nicht weiter ausgeführt werden. Ist das Werkzeug einmal in dieser Position, so können sowohl im Kalibrier-Modus – der auf einer korrekt eingestellten Fräserposition basiert – als auch im Einstell-Modus die Positionswerte der Werkzeugschneide leicht über die bekannten Methoden der Bildverarbeitung bestimmt werden.
Wegen der hohen Genauigkeitsanforderung – im Bereich von einem bis zwei hundertstel Millimeter – könnte eine solche direkte, unreferenzierte Messung jedoch nur unter restriktiven Randbedingungen genau sein.
So müssen die Halterungen der portablen Kamera an den sukzessive einzunehmenden Messpositionen und die entsprechende Wechselflansch an der Montageplatte der Kameras äußerst präzise ineinander greifen. Bereits geringfügige Verschmutzungen der Halterungen an den kritischen Kontaktflächen können zu Fehlpositionierungen im Hundertstel-Bereich führen.
Am kritischsten sind dabei nicht Verschiebungen der Kamera in der x,z-Ebene sondern Verkippungen in der (y-)Blickachse der Kamera.
In 2 ist eine Prinzip-Skizze der geometrischen Anordnung beim Vermessen eines Werkzeuges in der Draufsicht gegeben.
Am Maschinenbett (1) ist an der Halterung (13) die Montageplatte (12) verkippt (16a) dargestellt.
Aus der geometrischen Betrachtung geht hervor, dass bereits eine leichte Verkippung (16a) der Montageplatte (12) in der Ebene der Vermessung – auf der Ebene der größten Ausdehnung des Werkzeugs (4) in Richtung Maschinenbett (1) – zu einer erheblichen Fehlmessung (16b) führt.
So entspricht einer Verkippung von 1/100 mm, bezogen auf eine Basis-Länge auf der Halterung von 30 mm bei einem Beobachtungsabstand von 300 mm bereits einem Messfehler von ca. 1/10 mm.
Verschiebungen der Kamera in der Höhe oder zur Seite gehen dagegen nur mit dem Faktor 1 in die Messung ein, Verschiebungen in Messrichtung (in der y-Achse) sind bei der Fehlerkalkulation sogar vernachlässigbar. Damit liegt die Priorität bei der Referenzierung bei der Kompensation der Verkippungen. In 2 ist im unteren Bereich zusätzlich eine Referenz-Kamera (7) gezeigt, die parallel zur Basis-Kamera blickt, sowie eine zugeordnete Laser-Referenz-Einheit. Im Laserstrahlengang sind zwei (alternativ eingebrachte) Mattscheiben gezeichnet. In der Regel kann die Position des Lasers auf der Mattscheibe, die näher zur Kamera liegt, erheblich genauer ermittelt werden, da die Abbildungsgröße höher gewählt werden kann.
Jedoch ist zwischen einem Seiten-Versatz des Laser-Auftreffpunktes, wie er durch eine Verkippung induziert wird, und dem gleichen Versatz, wie er durch eine seitliche Parallelverschiebung der Kameras hervorgerufen wird, keine Unterscheidung möglich. Der gemessene Laserstrahl-Versatz (17a) wird daher einen Messfehler von n × m – 1 (m gleich ca. 5...10) hervorrufen.
Um diesen Fehler zu vermeiden, wäre theoretisch eine Kipp-Winkel-Ermittlung z. B. durch Vermessung der Größenänderung der Halbachsen der Ellipse anwendbar, welche durch den auf der Mattscheibe auftreffenden Laserstrahl erzeugt wird. Dies wird jedoch durch die geringen Änderungen der Cosinus-Funktion bei kleinen Winkeländerungen verhindert, die innerhalb der Messgenauigkeit liegen. Trotz der Platzprobleme in einer üblichen Profiliermaschine ist eine Anordnung der Referenz-Einheit (bzw. der Laser-Mattscheibe) auf etwa der Höhe der Messebene in der Regel möglich.
In 1 ist eine vorteilhafte Lösung hierfür gezeigt, bei welcher für jedes Werkstück eine separate Referenz-Einheit bereit gehalten wird. Die Referenz-Einheit wird unterhalb des kreisförmigen Werkzeugs in der Nähe der Bildebene (Messebene) der Basis-Kamera platziert. Wenn der Platz auf der Vermessungsseite nicht ausreicht, kann auf eine zusätzliche Kamera auf der der Vermessung abgewandten Seite (7b) mit einer Referenz-Einheit (9c) in kleinerem Abstand zurückgegriffen werden, da sich die Abstände von Optik Messkamera zu Montageplatte und von Montageplatte zur rückwärtigen Referenziereinheit in der optischen Hebelwirkung addieren. Alternativ führt auch eine Referenz-Einheit unterhalb der Basis-Kamera, in Verbindung mit einer nach unten gerichteten Referenz-Kamera, zum gleichen Ergebnis.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in 3 dargestellt wobei die Referenzierung mittels einer Laser-Referenz-Einheit (9c) bewirkt wird, die an einer der Seitenwangen der Profiliermaschine angebracht ist und einen Laserstrahl erzeugt, der oberhalb des Werkstück-Kanals parallel zur Vorderkante des Maschinenoberteils verläuft.
Zusammen mit der portablen Kombination aus Basis- und Referenzierungs-Kamera (6, 7c) wird eine portable Mattscheibe (10c, 10d) jeweils an dem zu vermessenden Werkzeug (4) gruppiert. Dabei werden an die Halterung der Mattscheibe keine hohen Anforderungen bzgl. Passgenauigkeit gestellt – eine einfache Magnet- Halterung am Maschinenoberteil, in Verbindung mit einem (nicht genauigkeitsempfindlichen) Anschlag oder Einrast-Gegenstück ist ausreichend.
Um die Drift des Lasers zu kompensieren, sieht die erfindungsgemäße Ausführung nach 3 eine Laser-Kontroll-Kamera (8a) mit vorzugsweise direkt angeflanschter Mattscheibe (8b) vor. Während die Position des Lasers mittels einer massiven Befestigungsflansch auf ein Hunderstel Millimeter exakt zu halten ist – auch auf längere Zeit – kann ggfs. eine Verkippung infolge des Temperaturganges der Kollimationsoptik und der Verbindungen Laser-Halbleiter mit der Optik und des Halbleiters selbst vorkommen.
Eine Verkippung macht sich dabei wegen des langen optischen Hebelarms der vorliegenden Lösung besonders negativ bemerkbar. Eine mögliche Lösung für dieses Problem ist erfindungsgemäß gegeben durch eine zusätzliche Referenzierung der Laser-Strahlrichtung – in Form der dezidierten Vermessung der Laser-Punkt-Position auf der Mattscheibe (8b) durch die an den Bildverarbeitungsrechner angeschlossene Laser-Kontroll-Kamera (8a) und der Verrechnung der Drift-Werte durch den Bildverarbeitungsrechner. Für die einzelnen Werkzeug-Messungen werden damit in Abhängigkeit von ihrem Abstand zum Laser gewichtete Korrekturwerte in X und Z errechnet und in die Gesamt-Auswertung übernommen.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird dann erzielt, wenn die Zustellung der Kameras an die Messpositionen zumindest halbautomatisch erfolgen kann. Diese Option ist vor allem zum Einbau in neue Profilier-Maschinen geeignet, bei denen im Maschinenoberteil Platz für eine elektrische Verfahrachse längs der Maschine geschaffen werden kann. Diese horizontale Verfahrachse (22) ist am vertikal beweglichen Maschinen-Oberteil zu befestigen, wobei die Befestigung wahlweise temporär sein kann, d. h. die gesamte Achse ist abnehmbar und kann an beliebigen weiteren Standorten eingesetzt werden, oder die Achse bleibt stationär am Maschinenoberteil befestigt und nur die angeflanschten Kameras sind mit Ihrer Montageplatte (12) oder auch komplett mit der vertikalen Verfahrachse (23) abnehm- und portierbar.
Die vertikale Verfahrachse ist in der vorgegebene Konstellation deshalb erforderlich, weil bei der Horizontalfahrt der Kameras über die Werkzeuge hinweg die Bauelemente nach oben eingefahren weren müssen, da sie sonst mit den Werkzeugen und ihren Hauben kollidieren würden. Erst am Messplatz angelangt, könen die Mess-Elemente wieder in ihre Messposition vertikal abgesenkt werden. Die Vertikalachse hat zusätzlich die Funktion, bei unterschiedlichen Höhenlagen des Maschinenoberteils von diesen unabhängig Messungen auf unterschiedlichen Höhen zu ermöglichen.
Die Portierbarkeit und problemlose Wieder-anflanschbarkeit der Elemente wird durch die erfindungsgemäßen Referenzierungsmittel gem. 4 ermöglicht. Hierbei ist jeweils eine Laser-Referenz-Einheit (9c) seitlich an beiden Seitenwangen des Maschinenkorpus angebracht, und die zugehörigen Laserstrahlen sind gegenläufig und parallel zur Werkstück-Transportrichtung oberhalb des Werkstück-Transport-Kanals angeordnet. Auf der Horizontalachse sind zwei Mattscheiben (10e, 10f) und zwei zugeordnete Referenz-Kameras (7e, 7d) montiert. Letztere erfassen in jeder Achsenstellung der Horizontal- und Vertikal-Achse die Position der durch die Laser auf den Mattscheiben erzeugten Lichtpunkte. Mit Hilfe dieser Punkte lässt sich im angeschlossenen Bildverarbeitungsrechner die die X,Y-Position sowie die Verkippung in der Y-Achse berechnen.
Da die relevante Verkippung in der Z-Achse, die sich fundamental auf die Genauigkeit in der X-Achse auswirkt, mit dieser Anordnung noch nicht erfasst werden kann, ist in 4 zusätzlich eine Referenz-Einheit (9c) jeweils im unteren Bereich unterhalb und zwischen den Werkzeugen vorgesehen. Die in 4 vorgesehene Lösung sieht vor, dass die Basis-Kamera (6) ein dreigeteiltes Bildfeld aufweist. In den Bildfeldteilen links und rechts blickt die Basis-Kamera (6) von oben über zwei Umlenkspiegel (18) simultan auf die Schneiden von zwei benachbarten Werkzeugen (4).
Die in 4 gezeichnete Anordnung der Werkzeuge, wobei je zwei gemeinsam an einer (hier nicht gezeichneten) Halterung befestigt sind, ist für gebräuchliche Profiliermaschinen-Layouts charakteristisch. Die gezeigte Bildfeld-Teilung über Spiegel oder Prismen, um die Schneidenbilder von zwei benachbarten Werkzeugen gleichzeitig mit einer Kamera zu erfassen, ist daher vorteilhafterweise anzustreben.
In 4 ist zusätzlich ein optischer Kanal zwischen den Spiegeln offengelassen, durch den die Basis-Kamera zusätzlich die unten angebrachte Referenz-Einheit erfasst. Durch die Positionsbestimmung der fest eingebauten LED-Referenz-Einheit (9c) durch den Bildverarbeitungsrechner ist nach entsprechender Einbeziehung in die Kalibrierrechnungen auch die kritische Verkippung der Spiegel-Kamera-Anordnung in der Z-Achse kompensierbar.
In 5 ist zur Verdeutlichung eine schematische Seitenansicht der Kern-Elemente gem. 4 mit den Bauteilen wie Maschinenbett (1) Motorfundament (20) und Antriebsmotor (21) des Werkzeugs (4) sowie das Maschinenoberteil (3) mit angebauter horizontaler (22) und vertikaler (24) Verstellachse gezeigt, die an ihren Laufschlitten (23) miteinander verflanscht sind. An der vertikalen Achse (24) sind die Kameras (6,7) und die Umlenk-Spiegel befestigt.
6 zeigt eine vorteilhafte Ausführung einer LED-Referenz-Einheit mit Gehäuse (25), LED-Platine (26), Diffusor-Scheibe (27) Lochblende (28) Ein- und Auslässen für die Spülluft (29, 30).
Die Spülung mit gereinigter Druckluft und die Erzeugung eines Überdrucks an der optischen Öffnung dient der Abweisung von Staub, der nach Beendigung der Produktion sich noch in der Luft befindet, und ist erfahrungsgemäß nur bei senkrecht nach oben gerichteter Öffnung erforderlich, wie in 4 vorliegend. Während des Produktionsprozesses wird bei sorgfältiger Abdeckung der Referenz-Einheit mit einer dicht anliegenden Schutzkappe in der Regel kein Staub in das Gerät eindringen. Da die Kameras während der Produktion abgebaut werden, ist für diese keine Sondermaßnahme zum Staubschutz erforderlich.
Eine dringende Forderung bei der Qualitätssicherung der Profilierung von Laminat-Dielen stellt die Bestimmung und Einhaltung der Deckbreite (Breite der obersten Laminat-Schicht) dar. Der Lösungsansatz, die Deckbreite direkt zu messen, führt zu hohem sensoriellen Aufwand. Eine vorteilhaftes erfindungsgemäßes Verfahren besteht darin, dass gemäß Anspruch 10 mittels mindestens eines am Maschinen-Korpus befestigten und mit dem Bildverarbeitungsrechner verbundenen Abstands-Messgeräts im Kalibrier-Modus der Abstand zwischen festen und beweglichen Maschinen-Korpus-Teil vermessen und der Messwert an den Bildverarbeitungsrechner übergeben wird, der wiederum diesen Werte als Referenzwert abspeichert. Im Einricht-Modus wird wieder gemessen und der aktuelle Abstände bestimmt, die Differenz zum gespeicherten Referenzwert gebildet und damit das Verstellmaß aller Werkzeuge in X-Richtung ermittelt.
Zur Kompensation einer Schrägstellung des freien, beweglichen Teils der Profiliermaschine in Bezug zu dem festen Teil erfolgt gem. Anspruch 11 die Abstandsmessung an beiden Stirnseiten der Profiliermaschine, und das Korrekturmaß für jedes Werkzeug bezüglich der X-Achse wird aus einer gewichteten Mittelwertbildung beider Messungen hergeleitet, dergestalt, dass die Position des jeweiligen Werkzeuges relativ zu den beiden Seitenwangen der Maschine die Gewichtung der jeweils rechten und linken Messung bei der gewichteten Mittelwertbildung für das jeweilige Werkzeug bestimmt.
Die Berechnungen finden vorteilhafterweise im Bildverarbeitungsrechner statt, an den die Abstandmessgeräte angeschlossen sind und der nach erfolgter Korrekturrechnung die Einstelldaten wie beschrieben anzeigt und übermittelt.

1: Maschinenbett
2: Seitenwangen
3: Maschinenoberteil
4: Werkzeug
5: Werkstück
6: Elektronische Basis-Kamera
7: Elektronische Referenz-Kamera
8a: Laser-Kontroll-Kamera
8b: Nah-Mattscheibe
9a: LED-Referenz-Einheit
9b: Passive Referenz-Einheit
9c: Laser-Referenz-Einheit
10a bis 10f: Mattscheibe
11a bis 11d: Beleuchtung
12: Montageplatte
13: Halterung
14: Koordinatensystem
15a bis 15d: Laserstrahl
16a: Verkippungsmaß 1
16b: Verkippungsmaß 2
17a: Verkippungsmaß 3
17b: Verkippungsmaß 4
18a, 18b: Umlenkspiegel
19: mittlerer Bildbereich
20: Motorfundament
21: Motor
22: horizontale Verfahrachse
23: Laufschlitten
24: vertikale Verfahrachse
25: Gehäuse
26: LED-Platine
27: Diffusorscheibe
28: Lochblende
29: Öffnung
30: Druckluft-Einlass
31: beweglicher Maschinen-Teil
32: Triangulations-Messgerät
33: Zielscheibe
34: Wegsensor-Einheit
35: Lineal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006054275 B3 [0004, 0006, 0013]
- DE 102007063318 B3 [0009]

Claims

Verfahren und Einrichtung zum Einstellen einer Profiliermaschine, in der Werkstücke (5) zur Bearbeitung an in Reihe angeordneten Werkzeugen (4) entlang transportierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine transportable elektronische Basis-Kamera (6) zeitlich nacheinander an mehrere Positionen verbringbar ist, die jeweils zu einem bestimmten Werkzeug annähernd die gleiche Lage aufweisen, dass die elektronische Basis-Kamera (6) auf die jeweilige Werkzeugschneide gerichtet ist und deren Position erfasst, und dass die elektronische Basis-Kamera (6) oder mindestens eine weitere transportable elektronische Kamera, die als Referenz-Kamera (7a, 7b, 7d, 7e) einsetzbar ist, auf mindestens eine fest am Maschinen-Korpus angebrachte Referenz-Einheit (9a, 9b, 9c) gerichtet ist und deren Position erfasst, und dass ein über Kabel oder Funk an die Kameras angeschlossener Bildverarbeitungsrechner die Bilder der Kameras übernimmt und die Positionswerte der Werkzeugschneide und der Referenz-Einheiten (9a, 9b, 9c) mittels Bildverarbeitungsmethoden ermittelt sowie die Schneiden-Positions-Werte anhand der ermittelten Positions-Werte der Referenz-Einheiten (9a, 9b, 9c) rechnerisch korrigiert, indem im zeitlich vorgeschalteten Kalibrier-Modus die Schneiden-Positionswerte und die Positionswerte der Referenz-Einheiten zunächst abgespeichert und im Einstell-Modus die zugehörigen aktuellen Werte mit den als Kalibrier-Werten abgespeicherten, verglichen werden sowie Korrekturwerte zur Werkzeugeinstellung aus dem Vergleich errechnet werden, wobei der Bildverarbeitungsrechner die Korrekturwerte als numerische Werte oder Piktogramme wie z. B. Pfeile unterschiedlicher Richtung und Länge zur manuellen Werkzeugeinstellung an einem Monitor anzeigt und optional an einer elektronischen Schnittstelle zur direkten motorisch-automatischen Werkzeugverstellung ausgibt.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz-Einheit als LED-Referenz-Einheit (9c) ausgeführt ist, die am Maschinen-Bett angebracht ist und deren Hauptstrahlrichtung auf die ihr zugeordnete Referenz-Kamera weist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz-Einheit als passive Referenz-Einheit (9b) ausgebildet ist und aus einem aus dem Maschinenbett herausragenden Peil-Körper aus Metall oder Kunststoff besteht, der am Maschinen-Bett befestigt ist, wobei zwei als Peilkanten verwendbare Außenkanten des Peil-Körpers streckenweise gerade und zueinander senkrecht verlaufen.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz-Einheit aus einer Laser-Referenz-Einheit (9a) besteht, die an einer in Bezug auf das gemeinsame Fundament der Werkzeuge fixe Position des Maschinenkorpus, wie z. B. an einer Seitenwange (2) oder an dem Maschinenbett (1) so angeordnet ist, dass der Laserstrahl in Werkstück-Transportrichtung nahe den Werkzeugschneiden und an diesen entlang durch die Maschine verläuft, wobei mindestens eine Mattscheibe (10) in der Nähe des jeweils einzustellenden Werkzeugs (4) in den Laserstrahl (15a, 15b, 15c, 15d) einbringbar ist.
Verfahren und Einrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Laser-Kontroll-Kamera (8a) an der dem jeweiligen Richt-Laser-Standort gegenüberliegenden Seite des Maschinen-Korpus angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Laser-Kontroll-Kamera (8a) eine Mattscheibe (8b) aufweist, die im Laserstrahl (15c, 15d) angeordnet und rechtwinklig zu diesem orientiert ist, und dass die Laser-Kontroll-Kamera (8a) die jeweilige Auftreffposition des Laserstrahls auf der Mattscheibe ermittelt, und dass im Bildverarbeitungsrechner die aktuelle Auftreffposition mit der im Kalibrier-Modus abgespeicherten vergleicht und in die Korrekturrechnung einbezieht.
Einrichtung nach Ansprüchen 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bildfeld der elektronischen Basis-Kamera (6) sowohl die jeweilige Werkzeugschneide als auch die Referenz-Einheit (9a, 9b, 9c) abbildbar ist.
Einrichtung nach Ansprüchen 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Basis-Kamera (6) auf die jeweilige Werkzeugschneide gerichtet ist, und dass mindestens eine weitere Referenz-Kamera (7a, 7b, 7c, 7d, 7e) auf jeweils mindestens eine Referenz-Einheit (9a, 9b, 9c) gerichtet ist, und dass die Kameras auf einer gemeinsamen Montageplatte (12a, 12b) mechanisch miteinander spielfrei verbunden sind.
Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Laser-Referenz-Einheit (9c) seitlich an der Seitenwange des Maschinenkorpus anbringbar ist, wobei die zugehörigen Laserstrahlen gegenläufig und parallel zur Werkstück-Transportrichtung oberhalb des Werkstück-Transport-Kanals verlaufen, dass am Maschinen-Oberteil (3) eine horizontale Verfahrachse (22) und an dieser eine vertikale Verfahrachse (23) angebracht ist, dass auf der Vertikalachse mindestens eine Basis-Kamera (6) anbringbar ist, und dass auf den Achsen mindestens zwei Mattscheiben (10e, 10f) und mindestens eine Referenz-Kamera (7d, 7e) anbringbar sind.
Verfahren und Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Verfahrachse (23) mitsamt der Basis-Kamera (6) beim Einricht-Vorgang mittels der horizontalen Verfahrachse (22) an die horizontale Messposition verbringbar ist, dass mittels der vertikalen Verfahrachse die Basis-Kamera (6) durch vertikales Verfahren an die vertikale Messposition verbringbar ist, dass in der Messposition mittels der Basis-Kamera (6) mindestens eine Schneiden-Position erfasst werden kann, dass mindestens eine Referenz-Kamera die Position der Laser-Auftreffpunkte auf den beiden Mattscheiben (10e, 10f) erfasst, und dass mindestens eine Referenziereinheit (9a, 9b, 9c) an jeder horizontalen Messposistion unterhalb der Messebene am Maschinenbett anbringbar ist wobei die Referenz-Einheit (9a, 9b, 9c) mittels einer auf den Verfahrachsen anbringbaren Kamera (6, 7) erfassbar ist.
Verfahren und Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels mindestens eines am Maschinen-Korpus befestigten und mit dem Bildverarbeitungsrechner verbundenen Abstands-Messgeräts die Entfernung zwischen dem festen (2) und dem beweglichen (31) Teil der Profiliermaschine bestimmbar ist, wobei im Kalibrier-Modus das Abstandsmaß im Bildverarbeitungsrechner abgespeichert wird und im Einrichtmodus der aktuelle Abstand bestimmt sowie die Differenz zum gespeicherten Referenzwert gebildet und damit das Verstellmaß in der X-Achse aller Werkzeuge korrigiert wird.
Verfahren und Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessung an beiden Stirnseiten der Profiliermaschine erfolgt und das Referenzmaß für jedes Werkzeug aus einer gewichteten Mittelwertbildung beider Messungen hergeleitet wird, dergestalt, dass die Position des jeweiligen Werkzeuges relativ zu den beiden Seitenwangen die Gewichtung der jeweils rechten und linken Messung bei der gewichteten Mittelwertbildung für das jeweilige Werkzeug bestimmt.
Einrichtung nach Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandsmessgerät ein optisches Triangulations-Messgerät (32) mit einer Zielscheibe (33) ist.
Einrichtung nach Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandsmessgerät ein inkrementales Wegmess-System mit Wegsensor-Einheit (34) und Mess-Lineal (35) ist.