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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rollenfalzvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Vorfalzprozess und/oder Falzprozess, unter Verwendung eines Robotermanipulators, an welchem eine Rolle angebracht ist, auszuführen.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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In einem Rollenfalzprozess, in welchem zwei Metallbleche verbunden werden, um eine Türverkleidung oder dergleichen eines Automobils zu formen, wird eine Außenkante eines äußeren Blechs der zwei Metallbleche vertikal entlang dessen gesamten Umfang gebogen, das äußere Blech wird an einer Form befestigt, das innere Blech der beiden Metallbleche wird über dem äußeren Blech angeordnet, und dann werden die beiden Bleche durch Andrücken einer an einem Robotermanipulator angebrachten Rolle gegen die Außenkante des äußeren Blechs miteinander verbunden. In diesem Zusammenhang bezeichnet ein Prozess für das weitere Biegen der vertikal gebogenen Kante des äußeren Blechs um 45° einen „Vorfalzprozess”, und ein Prozess zum weiteren Biegen der vertikal gebogenen Kante des äußeren Blechs um 90° (d. h., die Außenkante wird flachgedrückt) bezeichnet einen „Falzprozess”.
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Um eine hohe Prozessqualität zu erreichen, ist es notwendig, eine ausreichende Andrückkraft auf die Außenkante während dem Vorfalz- und/oder Falzprozess aufzubringen. Im Stand der Technik wird die Andrückkraft durch eine Feder, eine hydraulische Vorrichtung oder einen Servomotor, welcher in einem Werkzeug am Gelenkbereich des Robotermanipulators angeordnet ist, erzeugt.
JP 61-262432 A offenbart beispielsweise eine Rollenfalzvorrichtung, die eine Roboterhand und eine Falzrolle, die an einem vorderen Ende der Roboterhand angebracht ist, aufweist, wobei die Falzrolle durch einen Motor, der in der Roboterhand angeordnet ist, drehbar angetrieben wird.
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Die Andrückkraft der Falzrolle oder der Vorfalzrolle gegen ein Werkstück ist ein wichtiger Faktor für den Vorfalz- oder Falzprozess.
JP 5-305357 A offenbart beispielsweise eine Rollenfalzvorrichtung mit einer Falzrolle, die dazu ausgebildet ist, sich in eine Andrückrichtung zu bewegen, wobei die Andrückrolle ein zu falzendes Werkstück durch eine angemessene Andrückkraft entlang einer exakten Bewegungsbahn drucken kann, selbst wenn die Roboterhand ausgelenkt ist.
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Die Prozessqualität oder die Form des gebogenen Werkstücks hängt von der Positionsgenauigkeit des Robotermanipulators ab, da die Rolle durch den Robotermanipulator oder die Roboterhand bewegt wird. Um die Positionsgenauigkeit zu verbessern, wurden verschiedene Techniken zum Reduzieren oder Beheben des Positionsfehlers des Manipulators vorgeschlagen.
JP 7-60370 A offenbart beispielsweise eine Falzvorrichtung, wobei eine Aufnahmerolle und eine Andrückrolle an einem Gelenkbereich eines Robotermanipulators angeordnet sind, so dass die Anordnungsbeziehung zwischen den beiden Rollen mittels eines Zylinders, im Hinblick auf die Abweichung der Prozessgenauigkeit bedingt durch eine Dehnung oder Verschiebung eines Gelenks des Robotermanipulators, die durch eine während dem Prozess an dem Manipulator aufgebrachte Kraft erzeugt wird, geändert werden kann.
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Weiterhin offenbart
JP 2003-103325 A eine Rollenfalzvorrichtung, wobei ein Werkstück und eine Außenkante eines Werkstücklagers zwischen den Falzrollen eingefasst sind und die Rollen angetrieben werden, um einen Falzprozess auszuführen.
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Weiterhin offenbart
JP 2006-88217 eine Rollenfalzvorrichtung, die eine am Ende der Außenkante eines Lagers angeordnete Führungsschiene aufweist, wobei die Führungsschiene dazu ausgebildet ist, wenigstens eine Falzrolle oder eine Vorfalzrolle entlang einer Bearbeitungsrichtung des Prozesses zu führen.
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In der Erfindung der
JP 61-262432 kann der Falzprozess bedingt durch einen Positionsfehler des Robotermanipulators bezüglich dem Werkstück nicht genau ausgeführt werden. In der Erfindung der
JP 5-305357 A kann bedingt durch externe Kräfte, die an der Roboterhand während dem Falzprozess aufgebracht werden, ein Wandern oder eine Verlagerung eines Lagers oder dergleichen an dem Gelenk des Roboters auftreten. In der Erfindung der
JP 7-60370 A oder
JP 2003-103325 A sind verschiedene Arten von Rollen notwendig, obwohl die Positionsgenauigkeit der Rolle relativ zu dem Werkstück verbessert werden kann, weswegen die Struktur des Werkzeugs komplizierter wird und die Kosten deshalb ansteigen können, und/oder die Funktionssicherheit des Werkzeugs nachlassen kann. Weiterhin ist es in der Erfindung der
JP 2006-88217 A notwendig, die Führungsschiene zum Führen der Rolle an der Form anzuordnen, und es ist notwendig, dass die Form entsprechend jeder Werkstückart angepasst wird. Deshalb ist es störend, die Führungsschiene an der entsprechenden Form anzuordnen, was nachteilig im Hinblick auf die Kosten ist.
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Wenn das Werkstück einen gekrümmten Bereich aufweist, kann eine hohe Prozessqualität durch das Ändern der Andrückkraft in Abhängigkeit der Position an dem Werkstück erhalten werden. Es ist jedoch schwierig, die Andrückkraft während dem Rollenfalzprozess zu ändern.
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In der Offenlegungsschrift
DE 10 2009 058 817 A1 wird eine Anlage und ein Verfahren zum maßhaltigen Rollfalzen eines Bauteils offenbart. Hierbei wird ein automatisches Verfahren zum Rollfalzen geschildert, bei dem eine Rollfalzvorrichtung mit einem Rollfalzkopf relativ entlang einer vorbestimmten Falzkante an einem Bauteil entlang bewegt wird, welches sich in einer Aufnahmevorrichtung befindet. Dabei werden die Ist-Positionen der Rollfalzvorrichtung in der Aufnahmevorrichtung mittels einer Sensorvorrichtung erfasst und der Verlauf der vorbestimmten Falzkante berührungslos aufgenommen.
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In der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 060 680 A1 wird ein Verfahren zur Steuerung eines Manipulators, insbesondere eines Roboters, mit einem motorisch bewegbaren Arbeitspunkt offenbart. Dabei wird die Lage des Arbeitspunktes bezüglich einer Positionierung in einem vorgegebenen Prozessbereich überprüft und die vom Manipulator aufgebrachten Kräfte entsprechend reduziert, wenn sich der Arbeitspunkt außerhalb dieses Prozessbereiches befindet.
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Des Weiteren wird in der Offenlegungsschrift
DE 10 2006 003 555 A1 eine Steuerung für eine Werkzeug-Sensor-Vorrichtung offenbart, bei der eine Positionierung eines Werkzeuges relativ zu einem Referenzbauteil mittels einer Sensoreinheit erfasst wird. In der Offenlegungsschrift
DE 10 2006 003 556 A1 finden sich weitere Offenbarungen bezüglich der Ausgestaltung dieser Sensoreinheit.
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Im Artikel ”Kraftgeregeltes Rollfalzen” von J. P. Wulfsberg, H. Loitz und D. Derfling (München: Carl Hanser Verlag, 2005. ZWF, S. 130–135) wird ein Robotersystem zum kraftgeregelten Rollfalzen beschrieben, in dem Online-Eingriffe in die Bahnplanung des Robotersteuerungssystems erfolgen.
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Im Dokument
DE 10 2007 036 704 A1 wird ein Robotersystem und Verfahren zur Führung einer Rollfalzvorrichtung mit einem Rollfalzkopf über ein zu bearbeitendes Werkstück beschrieben. Dabei ist eine Druckanzeige zur Anzeige eines im Rollfalzkopf anstehenden Drucks in einem Roboterbedienterminal integriert.
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Aus dem Dokument
DE 10 2007 024 777 A1 ist eine Rollfalzvorrichtung zum Rollfalzen von Blechbauteilen bekannt mit einem gesteuert bewegbaren Blechbauteilauflagebett und einem Rollfalzprozess mit Falzstufen, welche von mindestens einem Industrieroboter durchgeführt werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rollenfalzvorrichtung anzugeben, die dazu ausgebildet ist, die Positionsfehler zwischen dem Robotermanipulator und dem Werkstück zu korrigieren, und einen Vorfalz- und/oder Falzprozess mit hoher Qualität und angemessener Andrückkraft auszuführen.
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Gemäß vorliegender Erfindung wird eine Rollenfalzvorrichtung angegeben, welche einen Robotermanipulator und eine an einem vorderen Ende des Robotermanipulators angebrachte Rolle aufweist, und die dazu ausgebildet ist, einen Vorfalz- oder Falzprozess für ein Werkstück, das durch ein äußeres Blech, das an einer Form befestigt ist, und durch ein inneres Blech, das über dem äußeren Blech angeordnet ist, gebildet wird, auszuführen, wobei die Rolle dazu ausgebildet ist, während sie gegen eine Außenkante des äußeren Blechs gedrückt wird, bewegt zu werden, so dass die Außenkante des äußeren Blechs, die zwischen der Rolle und der Form eingefasst ist, gebogen wird, wobei die Rollenfalzvorrichtung umfasst: einen Positionsermittlungsteil, der dazu ausgebildet ist, eine aktuelle Position der Rolle zu ermitteln; einen Kraftmessteil, der zwischen einem Gelenkbereich des Robotermanipulators und der Rolle angeordnet ist; und einen Steuerungsteil einer Steuerung, der dazu ausgebildet ist, die Position der Rolle unter Verwendung einer Ausgabe des Positionsermittlungsteils und einer Ausgabe des Kraftmessteils zu steuern, so dass die Andrückkraft, die durch die Rolle auf die Form aufgebracht wird, einen vorbestimmten Wert aufweist, wobei der Steuerungsteil der Steuerung die Position der Rolle unter Verwendung einer Ausgabe des Positionsermittlungsteils und einer Ausgabe des Kraftmessteils steuert, so dass die durch die Rolle auf die Form aufgebrachte Andrückkraft einen vorbestimmten Wert und ein an der Rolle aufgebrachtes Moment einen vorbestimmten Wert aufweist, und wobei die Rollenfalzvorrichtung ferner ein Mittel umfasst, das dazu ausgebildet ist, die Bewegung der Rollezu steuern, so dass während dem Vorfalz- oder Falzprozess eine vorbestimmte Kraft auf die Rolle in einer Richtung senkrecht zu sowohl der Andrückrichtung der Rolle gegen die Form als auch zu einer Bearbeitungsrichtung der Rolle unter Verwendung der Ausgabe bzw. des Ausgangssignals des Kraftmessteils aufgebracht wird.
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In einer bevorzugten Ausführung weist die Rollenfalzvorrichtung weiter auf: einen Positionsfehlerberechnungsteil der Steuerung, der dazu ausgebildet ist, einen Positionsfehler des Robotermanipulators relativ zu der Außenkante des äußeren Blechs zu berechnen, basierend auf der Kraft und dem Moment, die von dem Kraftmessteil und der Information bezüglich der Gestalt der Rolle erhalten wurden; und einen Startpunktkorrekturteil der Steuerung, der dazu ausgebildet ist, einen Startpunkt für den Vorfalz- oder Falzprozess basierend auf dem Positionsfehler zu korrigieren.
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In einer bevorzugten Ausführung weist die Rollenfalzvorrichtung ferner einen zweiten Bewegungssteuerungsteil der Steuerung auf, der dazu ausgebildet ist, eine Kraft zu bestimmen, die auf die Rolle entlang einer Bearbeitungsrichtung der Rolle aufgebracht wird, und die Bewegung der Rolle zu steuern, so dass während dem Vorfalz- oder Falzprozess, unter Verwendung der Ausgabe bzw. des Ausgangssignals des Kraftmessteils, die vorbestimmte Kraft innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.
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In einer bevorzugten Ausführung weist die Rollenfalzvorrichtung ferner einen Andrückkraftänderungsteil der Steuerung auf, der dazu ausgebildet ist, eine Bearbeitungsgeschwindigkeit der Rolle während dem Vorfalz- oder Falzprozess aufgrund der Position der Rolle, die von dem Positionsermittlungsteil erhalten wurde, zu bestimmen, und die Andrückkraft der Rolle gegen die Form in Abhängigkeit einer Änderung der Bearbeitungsgeschwindigkeit der Rolle zu ändern.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die vorstehend genannten und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlich werden, wobei:
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1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Rollenfalzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt ein Beispiel der Gestalt einer Vorfalzrolle;
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3 zeigt ein Beispiel der Gestalt einer Falzrolle;
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4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess der Rollenfalzvorrichtung der Erfindung zeigt;
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5 zeigt eine schematische Ansicht, die einen Bewegungsablauf des Prozesses bei dem Vorfalzprozess erklärt;
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6a zeigt ein Diagramm, das die Anordnungsbeziehung zwischen der Vorfalzrolle und dem Werkstück während dem Vorfalzprozess zeigt, wobei die Vorfalzrolle eine Außenkante des äußeren Blechs des Werkstücks berührt;
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6b zeigt ein Diagramm, das die Anordnungsbeziehung zwischen der Vorfalzrolle und dem Werkstück während dem Vorfalzprozess zeigt, wobei die Vorfalzrolle abgesenkt und die Außenkante gebogen ist;
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6c zeigt ein Diagramm, das die Anordnungsbeziehung zwischen der Vorfalzrolle und dem Werkstück während dem Vorfalzprozess zeigt, wobei die Vorfalzrolle weiter abgesenkt und die Außenkante um einen vorgegebenen Winkel gebogen ist (oder die Rolle sitzt auf der Form);
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7a zeigt ein Diagramm, das die Berechnung des Positionsfehlers zwischen der Vorfalzrolle und dem Werkstück erklärt;
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7b zeigt ein Diagramm, das den Zustand zeigt, wobei die Vorfalzrolle bewegt wird, um den Positionsfehler zu korrigieren;
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8a zeigt ein Diagramm, das eine andere Art der Berechnung des Positionsfehlers zwischen der Vorfalzrolle und dem Werkstück erklärt;
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8b zeigt ein Diagramm, das den Zustand zeigt, in dem die Vorfalzrolle bewegt wird, um den Positionsfehler zu korrigieren;
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9 zeigt ein Diagramm, das die während dem Prozess auf die Rolle aufgebrachte Kraft erklärt;
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10a zeigt ein Diagramm, das die Anordnungsbeziehung zwischen der Falzrolle und dem Werkstück während dem Falzprozess zeigt, wobei die Falzrolle die Außenkante des äußeren Blechs des Werkstücks berührt;
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10b zeigt ein Diagramm, das die Anordnungsbeziehung zwischen der Falzrolle und dem Werkstück während dem Falzprozess zeigt, wobei die Falzrolle abgesenkt und die Außenkante gebogen ist;
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10c zeigt ein Diagramm, das die Anordnungsbeziehung zwischen der Falzrolle und dem Werkstück während dem Falzprozess zeigt, wobei die Falzrolle weiter abgesenkt und die Außenkante um einen vorgegebenen Winkel gebogen ist (oder das äußere Blech ist teilweise auf dem inneren Blech aufgesetzt);
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11 zeigt ein Diagramm, das die Berechnung des Positionsfehlers zwischen der Falzrolle und dem Werkstück erklärt;
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12a zeigt ein Diagramm, das eine andere Art der Berechnung des Positionsfehlers zwischen der Falzrolle und dem Werkstück erklärt;
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12b zeigt ein Diagramm, das den Zustand zeigt, in welchem die Falzrolle bewegt wird, um den Positionsfehler zu korrigieren; und
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13 zeigt ein Beispiel, in welchem die Andrückkraft in Abhängigkeit der Bearbeitungsgeschwindigkeit der Rolle geändert wird, wenn das Werkstück eine gekrümmte Oberfläche aufweist.
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Detaillierte Beschreibung
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1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Rollenfalzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Rolle ist an einem vorderen Ende eines Arms eines Robotermanipulators (nachstehend als „Roboter” bezeichnet) 10 angebracht. Im Einzelnen ist eine Vorfalzrolle 12 oder eine Falzrolle 34 (wie nachfolgend beschrieben) an einem Gelenkelement 14 des Roboters 10 angebracht und ein Kraftsensor 16 ist zwischen der Rolle und dem Gelenkelement 14 angeordnet. Der Kraftsensor 16 ist dazu ausgebildet, die Kraft (Andrückkraft), die auf die Vorfalzrolle 12 oder die Falzrolle 34 aufgebracht wird, zu messen und Informationen bezüglich der Kraft auszugeben. Ein zu verarbeitender Gegenstand oder ein Werkstück 20 ist auf einer Form 18 angeordnet, und das Werkstück 20 weist ein äußeres Blech 22, wie ein an der Form 18 befestigtes Metallblech und ein inneres Blech 24, wie beispielsweise ein auf einem äußeren Blech 22 aufgesetztes oder über dem äußeren Blech 22 gelagertes Metallblech auf. Eine mit dem Roboter 10 verbundene Steuerung 26 kann die Bewegung des Roboters 10 zum Ausführen des nachfolgend beschriebenen Vorfalz- oder Falzprozesses steuern.
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Der Roboter 10 weist einen Positionsermittlungsteil auf, der dazu ausgebildet ist, die aktuelle Position der Vorfalzrolle 12 oder der Falzrolle 34, die an einem vorderen Ende des Roboterarms angebracht ist, zu ermitteln und die ermittelte Position auszugeben. Der Positionsermittlungsteil kann ein Positionsdetektor (nicht dargestellt), wie beispielsweise ein an einem Servomotor oder dergleichen (nicht dargestellt) angeordneter Encoder, welcher jede Achse des Roboters 10 ansteuert, oder ein Positionssensor 17 sein, wobei die Anordnungsbeziehung von diesen relativ zu der Vorfalzrolle 12 oder zu der Falzrolle 34 vorher bestimmt wurde. Als Positionsermittlungsteil können auch andere bekannte Mittel verwendet werden.
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Bei der Rollenfalzvorrichtung der Erfindung wird, ähnlich wie bei einer konventionellen Falzvorrichtung, eine Außenkante 28 eines äußeren Blechs vorher vertikal entlang dessen gesamten Umfang gebogen. Dann wird das äußere Blech 22 an der Form 18 befestigt und das innere Blech 24 wird an dem äußeren Blech 22 positioniert oder aufgesetzt. Als Nächstes wird die Rolle 12; 34, die an dem Roboter 10 angebracht ist, gegen die Außenkante 28 des äußeren Blechs 22 gedrückt, um die beiden Bleche zu verbinden. In dem Vorfalzprozess, unter Verwendung der Vorfalzrolle 12, wird die Außenkante 28 um 45° entlang dessen gesamten Umfang gebogen, und in dem darauffolgenden Falzprozess, unter Verwendung der Falzrolle 34, wird die Außenkante 28 gebogen, so dass die Kante auf dem inneren Blech 24 aufgesetzt und flachgedrückt wird.
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2 zeigt ein Beispiel der Gestalt der Vorfalzrolle 12. Die Vorfalzrolle 12 weist einen Ring 30 und einen kegelförmigen oder kegelstumpfartigen konischen Teil 32, der koaxial mit dem Ring 30 verbunden ist, auf. 3 zeigt ein Beispiel der Gestalt der Falzrolle 34 für den Falzprozess. Die Falzrolle 34 weist einen Ring 36 und einen zylindrischen Teil 38, der koaxial mit dem Ring 36 verbunden ist, auf. Aufgrund solcher Rollenformen kann das Andrücken durch die Rolle 12; 34 in Querrichtung sowie in Richtung der Rolle 12; 34 nach unten ausgeführt werden, wobei ein Positionsfehler des Werkstücks 20 an einem Startpunkt oder während dem Prozess korrigiert werden kann. Dies wird nachfolgend erklärt. In der dargestellten Ausführung sind die Vorfalzrolle 12 für den Vorfalzprozess und die Falzrolle 34 für den Falzprozess separate Bestandteile. Es ist jedoch auch möglich, eine Rolle sowohl für den Vorfalz- als auch für den Falzprozess durch Ändern des Andrückwinkels der Rolle relativ zu der Form 18 zu verwenden.
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Als Nächstes wird der Ablauf des Vorfalz- und des Falzprozesses mittels der Rollenfalzvorrichtung der Erfindung erklärt. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf des Rollenfalzprozesses unter Verwendung der Rollenfalzvorrichtung zeigt. Vor dem Ausführen des Rollenfalzprozesses sind folgende Vorbereitungen notwendig:
- a. Festlegen eines Vorfalzstartpunktes für den Vorfalzprozess und eines Falzstartpunktes für den Falzprozess.
- b. Festlegen eines Bewegungsablaufs der Rolle 12; 34 von dem Startpunkt zu einem Endpunkt in dem Vorfalzprozess und dem Falzprozess.
- c. Bestimmen der Einstell- oder (angemessenen) Werte der auf die Form 18 an den Vorfalz- und Falzstartpunkten aufzubringenden Andrückkraft durch einen Versuch oder dergleichen.
- d. Berechnen einer Koordinate eines Kontaktpunktes in einem Kraftsensorkoordinatensystem 25 als Vorbereitung zum Korrigieren eines Positionsfehlers zwischen der Rolle 12; 34 und dem Werkstück 20 unter Verwendung eines nachfolgend beschriebenen Verfahrens 1, wobei der Kontaktpunkt ein idealer Kontaktpunkt zwischen der Rolle 12; 34 und dem Werkstück 20 ohne den Positionsfehler ist. Die Koordinate des Kontaktpunktes kann aufgrund der Gestalt der Rolle 12; 34 berechnet oder experimentell ermittelt werden. Zusätzlich bedeutet das Kraftsensorkoordinatensystem ein rechtwinkliges Koordinatensystem, welches an einem Kraftsensor festgesetzt ist (siehe 7a).
- e. Berechnen einer Bearbeitungsentfernung der Rolle 12; 34 als Vorbereitung für das Korrigieren des Positionsfehlers zwischen der Rolle 12; 34 und dem Werkstück 20 unter Verwendung eines nachfolgend beschriebenen Verfahrens 2, wobei die Bearbeitungsentfernung eine ideale Bearbeitungsentfernung der Rolle 12; 34 von dort, wo die Rolle 12; 34 in Kontakt mit dem Werkstück 20 tritt, zu dem Punkt ist, wo die Rolle 12; 34 auf der Form 18 ohne den Positionsfehler aufsitzt. Die Bearbeitungsentfernung kann basierend auf der Gestalt der Rolle 12; 34 berechnet oder experimentell oder dergleichen bestimmt werden.
- f. Bestimmen der Einstell- oder (angemessenen) Werte der Andrückkraft auf die Form 18 während dem Vorfalz- oder Falzprozess, der Auflagekraft in der Bearbeitungsrichtung, und/oder der Andrückkraft in Richtung senkrecht zu sowohl der Andrückrichtung zu der Form 18 als auch zu der Bearbeitungsrichtung, experimentell oder dergleichen.
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Nachfolgend wird jeder Schritt des Ablaufdiagramms von 4 erklärt. Obwohl jeder nachfolgend aufgeführte arithmetische Prozess durch die Steuerung 26, wie oben beschrieben, ausgeführt wird, kann stattdessen eine andere Einheit, die ähnliche Funktionen aufweist, verwendet werden.
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Schritt S1
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Wie in 2 und in 5 mit Blick auf die Form 18 von schräg oben gezeigt, wird die Vorfalzrolle 12 über den Vorfalzstartpunkt 40 bewegt. In dem Beispiel von 5 werden der Vorfalz- und der Falzprozess vom Startpunkt 40 zum Endpunkt 44 über einen Zwischenpunkt 42 ausgeführt. Wie in 2 gezeigt, wird bei dem Startpunkt 40 festgelegt, dass die Vorfalzrolle 12 über dem äußeren Blech 22 positioniert ist.
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Schritt S2
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Wie in den 6a–6c gezeigt, wird die Vorfalzrolle 12 gegen die Form 18 gedrückt, bis die Andrückkraft der Vorfalzrolle 12 einen vorgegebenen Wert erreicht. Obwohl die Andrückrichtung in diesem Beispiel vertikal nach unten gerichtet ist, ist die Andrückrichtung nicht auf eine solche beschränkt. Zuerst wird an dem Vorfalzstartpunkt 40 (oder bevor die Vorfalzrolle 12 das Werkstück 20 berührt) eine an der Vorfalzrolle 12 aufgebrachte vertikale Kraftkomponente F1 mittels einem Kraftsensor 16, der an dem Gelenkelement 14 des Roboters 10 (2) angebracht ist, ermittelt. In dem Beispiel von 2 ist die vertikale Kraftkomponente F1 im Wesentlichen gleich dem Eigengewicht der Vorfalzrolle 12.
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Nachdem die Vorfalzrolle 12 gesenkt worden ist, um die Außenkante 28 des äußeren Blechs 22 (6a) zu berühren, wird dann die an der Vorfalzrolle 12 aufgebrachte vertikale Kraftkomponente F2 mittels des Kraftsensors 16 ermittelt. Weil erachtet wird, dass die Vorfalzrolle 12 mit der Außenkante 28 des äußeren Blechs 22 in Kontakt tritt, wenn die Kraftkomponente F2 ermittelt wird, wird anschließend Schritt S3 (Korrektur der Positionsabweichung des Vorfalzstartpunkts) zu dem Zeitpunkt des Kontakts zwischen der Vorfalzrolle 12 und der Außenkante 28 durchgeführt, wenn „Verfahren 1”, wie nachfolgend beschrieben, angewendet wird. Weil die Kraftkomponente F2 zu der auf der Außenkante 28 aufgebrachten Andrückkraft korrespondiert, korrespondiert die vertikale Kraft F3(= F2 – F1) zu einer vertikalen Kraft, die durch den Roboter 10 an der Vorfalzrolle 12 aufgebracht wird. Die durch den Roboter 10 an der Vorfalzrolle 12 aufgebrachte Kraft F3 wird so gesteuert, dass die Andrückkraft F2 gleich einem Sollwert F0 ist, der zum Biegen des äußeren Blechs 22 in eine vorgegebene Form 18 benötigt wird (zum Beispiel um 45°, wie in 6c gezeigt). Als Verfahren für die Steuerung der Kraft kann eine Impedanzsteuerung, eine Dämpfungssteuerung oder eine hybride Steuerung verwendet werden. Eine genaue Erklärung derer wird hier jedoch ausgelassen, da diese Verfahren bekannt sind. Es ist wünschenswert, dass der Sollwert F0 ausreichend groß ist, da die Vorfalzrolle 12 die Form 18 in dem Vorfalzprozess, wie in 6c gezeigt, berühren sollte. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass der Wert F0 vorher experimentell oder dergleichen bestimmt wurde, da die zum Biegen des äußeren Blechs 22 in eine gewünschte Form benötigte Kraft (zum Beispiel um 45°) abhängig von dem Material und/oder der Dicke des Werkstücks 20 variieren kann.
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Schritt S3
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In diesem Schritt wird eine Abweichung der Position des Vorfalzstartpunkts 40 (nachfolgend als Positionsabweichung bezeichnet) berechnet. Wenn die Positionsabweichung einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, wird die Position des Vorfalzstartpunktes 40 korrigiert. Konkret kann die Positionsabweichung des Vorfalzstartpunktes 40 berechnet werden unter Verwendung der Kraftinformation und Momenteninformation, die von dem Kraftsensor 16 erhalten wurden; der aktuellen Position des Gelenkelements des Roboters 10, auf Basis der Vorwärtskinematik, die von einem an einem Motor (nicht dargestellt) des Roboters 10 angeordneten Positionsdetektors erhalten wurde; und Daten oder Informationen bezüglich der Gestalt der Vorfalzrolle 12. Wenn die berechnete Positionsabweichung größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, wird die Position des Roboters 10 an dem Vorfalzstartpunkt 40 korrigiert. Dadurch wird die Vorfalzrolle 12 vom Trennen von dem Werkstück 20 oder vom unzulässigen Andrücken des Werkstücks 20 abgehalten, sogar dann, wenn eine Positionsabweichung zwischen einer Oberfläche des Werkstücks 20 und einem vorher festgelegten Bewegungsablauf für den Roboter 10 besteht.
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Nachfolgend werden zwei konkrete Verfahren für die Berechnung der Positionsabweichung in Schritt S3 geklärt.
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Verfahren 1
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Im Verfahren 1 werden Änderungen in einer Kraft und einem Moment bevor und nachdem die Vorfalzrolle 12 die Außenkante 28 des äußeren Blechs 22 berührt, verwendet, um die Positionsabweichung des Vorfalzstartpunktes 40 zu korrigieren.
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Wie in 7a gezeigt, wird die Vorfalzrolle 12 nach unten (oder in Richtung der Form 18) bewegt, und anschließend die Kraftänderung F und die Momentenänderung M bevor und nachdem die Vorfalzrolle 12 die Außenkante 28 des äußeren Blechs 22 berührt, mittels eines Kraftsensors 16 ermittelt. In diesem Zusammenhang beziehen sich die Komponenten der Kraft F in X-, Y- und Z-Richtungen in einem Kraftsensorkoordinatensystem 25 entsprechend auf Fx, Fy und Fz, und Komponenten des Moments M in X-, Y- und Z-Richtungen in dem Kraftsensorkoordinatensystem 25 beziehen sich entsprechend auf Mx, My und Mz. Eine Koordinate (Px0, Py0), wie in 7a gezeigt, steht für einen Kontaktpunkt zwischen der Vorfalzrolle 12 und dem Werkstück 20 in dem Kraftsensorkoordinatensystem 25 in einem Idealzustand ohne Positionsabweichung. In dem Idealzustand wird. der Kontaktpunkt an einer Grenze zwischen dem Ring 30 und dem kegelstumpfartigen konischen Teil 32 der Vorfalzrolle 12 positioniert. Auf der anderen Seite steht eine Koordinate (Px, Py) für den Kontaktpunkt zwischen der Vorfalzrolle 12 und dem Werkstück 20 in dem Kraftsensorkoordinatensystem 25 in einem realen Zustand. Die X-Koordinate Px ist gleich einer X-Koordinate einer Außenkante 23 des äußeren Blechs 22 in dem Kraftsensorkoordinatensystem 25.
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Eine Positionsabweichung des Werkstücks 20 (Px – Px0) kann unter Verwendung von Fx, Fy, Mz und der Gestalt der Vorfalzrolle 12, wie oben beschrieben, berechnet werden. Als Erstes gilt, basierend auf der physikalischen Beziehung zwischen der Kraft und dem Moment, die folgende Gleichung (1). Mz = FyPx – FxPy
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Weiter wird die folgende Gleichung (2) auf Basis der geometischen Ausgestaltung eingeführt. Py – Py0 = k(Px – Px0)
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Da der Kraftsensor 16 und die Vorfalzrolle 12 relativ zu dem Roboter 10 befestigt sind und die Position der Vorfalzrolle 12 konstant in dem Kraftsensorkoordinatensystem ist, ist „k” in Gleichung (2) eine Konstante. Wenn beispielsweise ein Neigungswinkel des kegelstumpfartigen konischen Teils 32 der Vorfalzrolle 12 45° beträgt, wie in 7a gezeigt, ist „k” gleich eins. Aufgrund der Gleichungen (1) und (2) wird folgende Gleichung (3) zum Berechnen der Positionsabweichung (Px – Px0) hergeleitet. Px – Px0 = (Mz + FxPy0 – FyPx0)/(Fy – kFx)
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Wenn die in Gleichung (3) berechnete Positionsabweichung (Px – Px0) größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, wie in 7b gezeigt, wird die Vorfalzrolle 12 von einer Position, angedeutet durch eine gestrichelte Linie (entsprechend zu 7a), zu einer Position, dargestellt durch eine durchgezogene Linie, bewegt, so dass die berechnete Positionsabweichung reduziert wird, wobei die Positionsabweichung des Vorfalzstartpunktes 40 korrigiert wird. Zusätzlich kann die Koordinate (Px0, Py0) des Kontaktpunktes zwischen der Vorfalzrolle 12 und dem Werkstück 20 in dem Kraftsensorkoordinatensystem 25 in einem Idealzustand, basierend auf der Gestalt der Vorfalzrolle 12 oder experimentell berechnet werden, wobei ein präzises Anlernen durchgeführt wird.
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Verfahren 2
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In Verfahren 2 wird eine Entfernung der Bewegung des Roboters 10, von dem Punkt, an dem die Vorfalzrolle 12 das Werkstück 20 berührt, zu dem Punkt, an dem die Vorfalzrolle 12 die Form 18 berührt, verwendet, um die Positionsabweichung des Vorfalzstartpunktes 40 zu korrigieren.
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Wie in 7a dargestellt, wird die Vorfalzrolle 12 nach unten (oder in Richtung der Form 18) bewegt, und anschließend wird eine Roboterposition P1 aufgenommen, wenn der Kraftsensor 16 ermittelt, dass die Vorfalzrolle 12 die Außenkante 18 des äußeren Blechs 22 berührt. Als Nächstes wird, wie in 8a gezeigt, die Vorfalzrolle 12 gegen das Werkstück 20 mit einer vorgegebenen Andrückkraft gedrückt, und anschließend eine Roboterposition P2 aufgenommen, wenn die Vorfalzrolle 12 die Form 18 berührt. Ob die Vorfalzrolle 12 die Form 18 berührt oder nicht, kann durch die Tatsache bestimmt werden, dass die Vorfalzrolle 12 nicht in die Andrückrichtung bewegt werden kann, während die Andrückkraft auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird. Anschließend wird die Entfernung der Bewegung H der Vorfalzrolle 12 durch Vergleichen von P1 mit P2 berechnet. Wenn die Entfernung der Bewegung H kleiner als der vorgegebene Grenzwert ist, wird beurteilt, dass eine erhebliche Positionsabweichung besteht, und dann wird die Vorfalzrolle 12 bewegt oder gegen das Werkstück 20 gedrückt (in der dargestellten Ausführung in die linke Richtung), so dass die Positionsabweichung, wie in 8b gezeigt, reduziert wird. Durch das Andrücken der Vorfalzrolle 12 gegen das Werkstück 20 in der linken Richtung, bis die Andrückkraft den vorgegebenen Grenzwert erreicht, kann die Positionsabweichung zwischen dem Roboter 10 und dem Werkstück 20 korrigiert werden.
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Schritt S4
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Während dem Aufbringen einer vorgegebenen Andrückkraft auf das Werkstück 20 wird die Vorfalzrolle 12 entlang einem. Bewegungsablauf von einem Startpunkt 40 zu einem Endpunkt 44, wie in 5 gezeigt, bewegt. Während dem Vorfalzprozess, wie in 9 gezeigt, wird der Roboter 10 unter Verwendung von Kraftinformationen und Momenteninformationen von dem Kraftsensor 16 gesteuert, so dass die auf die Form 18 aufgebrachte Andrückkraft auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird, während die Vorfalzrolle 12 vom Startpunkt 40 zum Endpunkt 44 bewegt wird. Die Vorfalzrolle 12 wird in eine Richtung 46 (in der Ausführung eine vertikal nach unten gerichtete Richtung) gedrückt, und wird ebenso in eine Richtung 50, die sowohl senkrecht zur Richtung 46 als auch senkrecht zu einer Bearbeitungsrichtung 48 (entlang dem Prozessverarbeitungsablauf) ist gedrückt, so dass die Kraft in Richtung 50 auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird. Dadurch wird die Vorfalzrolle 12 vom Trennen vom Werkstück 20 oder vom unzulässigen Andrücken des Werkstücks 20 abgehalten, sogar wenn der festgelegte Bewegungsablauf versetzt vom Werkstück 20 ist, wobei der Biegewinkel des Werkstücks 20 in dem Vorfalzprozess konstant sein kann.
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In einem normalen Vorfalzprozess unterliegt der an dem proximalen Teil der Vorfalzrolle 12 angebrachte Kraftsensor 16 der Auflagekraft F und dem Moment M von der Vorderseite in der Bearbeitungsrichtung 48 der Rolle 12; 34. Die Kraft F und das Moment M werden (vorzugsweise immer) überwacht, und die Bearbeitungsgeschwindigkeit der Vorfalzrolle 12 wird so gesteuert, dass die Kraft F und das Moment M innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen (Fmin ≤ F ≤ Fmax, Mmin ≤ M ≤ Mmax). Dadurch wird die Auflagekraft und/oder das Moment während dem Prozess abgehalten stark zu schwanken, wobei die Prozessqualität verbessert werden kann. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass die vorbestimmten Bereiche von F und M (Fmin, Fmax; Mmin, Mmax) vorher experimentell oder dergleichen bestimmt werden, da die Bereiche in Abhängigkeit des Materials und/oder der Dicke des Werkstücks 20, und/oder der Bearbeitungsgeschwindigkeit der Rolle 12; 34 variieren können.
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Die Schritte S1 bis S4, wie oben beschrieben, beziehen sich auf den Vorfalzprozess, und die Schritte S5 bis S8, wie nachfolgend beschrieben, beziehen sich auf den Falzprozess.
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Schritt S5
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Die Falzrolle 34, wie in 3 gezeigt, wird über den Falzstartpunkt 40 (5) bewegt. Ähnlich dem Vorfalzprozess, wird der Falzprozess vom Startpunkt 40 zum Endpunkt 44 über einen Zwischenpunkt 42 ausgeführt. Ähnlich zu Schritt S1 wird die Falzrolle 34 angelernt, sich über dem äußeren Blech 22 zu positionieren.
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Schritt S6
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Ähnlich zu Schritt S2 wird die Falzrolle 34 gegen die Form 18 gedrückt, bis die Andrückkraft durch die Falzrolle 34 einen vorgegebenen Wert erreicht. Obwohl die Andrückrichtung in dieser Ausführung vertikal nach unten gerichtet ist, ist die Andrückrichtung nicht auf eine solche beschränkt. Zuerst wird an dem Falzstartpunkt 40 (oder bevor die Falzrolle 34 das Werkstück 20 berührt) die an der Falzrolle 34 aufgebrachte vertikale Kraftkomponente F1' mittels einem an dem Gelenkelement 14 des Roboters 10 angebrachten Kraftsensor 16 ermittelt (3). In dem Beispiel von 3 ist die vertikale Kraftkomponente F1' im Wesentlichen gleich dem Gewicht der Falzrolle 34.
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Dann, nachdem die Falzrolle 34 abgesenkt worden ist, um die Außenkante 28 des äußeren Blechs 22 zu berühren (10a), wird die an der Falzrolle 34 aufgebrachte vertikale Kraftkomponente F2' mittels dem Kraftsensor 16 ermittelt. Da die Kraftkomponente F2' der auf der Außenkante 28 aufgebrachten Andrückkraft entspricht, entspricht die vertikale Kraft F3'(= F2' – F1') einer an der Andrückrolle durch den Roboter 10 aufgebrachten vertikalen Kraft. Die durch den Roboter 10 auf der Falzrolle 34 aufgebrachte Kraft F3' wird so gesteuert, dass die Andrückkraft F2' gleich einem Sollwert F0' ist, der zum Biegen des äußeren Blechs 22 in eine vorgegebene Form 18 benötigt wird (beispielsweise der Zustand, in dem die Außenkante 28 des äußeren Blechs 22 auf dem inneren Blech 24 aufgesetzt ist). Als ein Verfahren zum Steuern der Kraft kann eine Impedanzsteuerung, eine Dämpfungssteuerung oder eine hybride Steuerung verwendet werden. Eine detaillierte Erklärung derer ist jedoch weggelassen, da diese Verfahren bekannt sind. Es ist wünschenswert, dass der Sollwert F0' ausreichend groß ist, da die Falzrolle 34 in dem Falzprozess, wie in 10c gezeigt, die Form 18 berühren sollte. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass der Wert F0' im Vorfeld experimentell oder dergleichen ermittelt wurde, da die zum Biegen des äußeren Blechs 22 in eine gewünschte Form (beispielsweise der Zustand, in dem die Außenkante 28 des äußeren Blechs 22 auf dem inneren Blech 24 aufgesetzt ist) benötigte Kraft in Abhängigkeit des Materials und/oder der Dicke des Werkstücks 20 variieren kann.
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In dem Fall, dass die Falzrolle 34 die Form 18, wie in 10c gezeigt, genau berührt, sollte das im Punkt Q im Kraftsensorkoordinatensystem 25 (11) aufgebrachte Moment betrachtet werden. Konkret bedeutet dies, wenn die Falzrolle 34, wie in 10b gezeigt, bewegt wird, wird die Kraft F2' an einem anderen Punkt der Falzrolle 34 als an dem Punkt Q aufgebracht, wobei ein Moment, das größer als Null ist, an dem Punkt Q durch die Kraft von dem äußeren Blech 22 aufgebracht wird. Auf der anderen Seite wird die Falzrolle 34, wie in 10c gezeigt, positioniert, der zylindrische Teil 38 der Falzrolle 34 berührt genau das äußere Blech 22, und dann wird die Kraft F2' an dem Punkt Q aufgebracht, wobei das im Punkt Q aufgebrachte. Moment, bedingt durch die Kraft des äußeren Blechs 22 gleich oder annähernd gleich Null ist.
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Schritt S7
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Ähnlich Schritt S3 wird eine Abweichung der Position des Falzstartpunktes 40 (nachfolgend als Positionsabweichung bezeichnet) berechnet. Wenn die Positionsabweichung einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, wird die Position des Falzstartpunktes 40 korrigiert. Wenn die Positionsabweichung größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, wird die Position des Roboters 10 an dem Falzstartpunkt 40 korrigiert. Dadurch wird die Falzrolle 34 vom Trennen von dem Werkstück 20 oder vom unzulässigen Andrücken des Werkstücks 20 abgehalten, sogar wenn eine Positionsabweichung zwischen einer Oberfläche des Werkstücks 20 und einem vorher festgelegten Bewegungsablauf in dem Roboter 10 besteht. Wenn zusätzlich der Falzstartpunkt mit dem Vorfalzstartpunkt übereinstimmt und die Positionsabweichung zwischen dem Roboter 10 und dem Werkstück 20 in dem Vorfalzstartpunkt bereits korrigiert wurde, kann Schritt S7 ausgelassen werden.
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Nachfolgend wird ein Verfahren 3 zum Berechnen der Positionsabweichung in Schritt S7 erklärt. Verfahren 3 In Verfahren 3 wird eine Entfernung der Bewegung des Roboters 10 von dort, wo die Falzrolle 34 das Werkstück 20 berührt bis dorthin, wo die Falzrolle 34 die Form 18 berührt, verwendet, um die Positionsabweichung des Falzstartpunktes 40 zu korrigieren.
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Wie in 11 gezeigt, wird die Falzrolle 34 nach unten (oder in Richtung der Form 18) bewegt und anschließend eine Roboterposition P1' aufgenommen, wenn der Kraftsensor 16 ermittelt, dass die Falzrolle 34 die Außenkante 18 des äußeren Blechs 22 berührt. Als Nächstes wird, wie in 12a gezeigt, die Falzrolle 34 gegen das Werkstück 20 mit einer vorgegebenen Andrückkraft gedrückt, und dann wird eine Roboterposition P2' aufgenommen, wenn die Falzrolle 34 die Form 18 berührt. Ob die Falzrolle 34 die Form 18 berührt oder nicht, kann durch die Tatsache beurteilt werden, dass die Falzrolle 34 in der Andrückrichtung nicht bewegt werden kann, während die Andrückkraft auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird. Dann wird eine Entfernung der Bewegung H' von der Falzrolle 34 durch Vergleichen von P1' mit P2' berechnet. Wenn die Entfernung der Bewegung H' kleiner als der vorgegebene Grenzwert ist, wird beurteilt, dass eine erhebliche Positionsabweichung besteht, und dann wird die Falzrolle 34 bewegt oder gegen das Werkstück 20 gedrückt (in der dargestellten Ausführung in die linke Richtung), so dass die Positionsabweichung, wie in 12b gezeigt, reduziert wird. Durch das Andrücken der Falzrolle 34 gegen das Werkstück 20 in die linke Richtung, bis die Andrückkraft einen vorbestimmten Grenzwert erreicht, kann die Positionsabweichung zwischen dem Roboter 10 und dem Werkstück 20 korrigiert werden.
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Schritt S8
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Während dem Aufbringen einer vorbestimmten Andrückkraft auf das Werkstück 20 wird die Falzrolle 34 entlang dem Bewegungsablauf vom Startpunkt 40 zum Endpunkt 44, wie in 5 gezeigt, bewegt. Während dem Falzprozess, wie in 9 gezeigt, wird der Roboter 10 unter Verwendung von Kraftinformationen und Momenteninformationen vom Kraftsensor 16 gesteuert, so dass die auf die Form 18 aufgebrachte Andrückkraft auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird, während die Falzrolle 34 vom Startpunkt 40 zum Endpunkt 44 bewegt wird. Die Falzrolle 34 wird in eine Richtung 46 (in dieser Ausführung eine nach unten gerichtete Richtung) gedrückt, und wird ebenso in eine Richtung 50, die sowohl rechtwinklig zu der Richtung 46 als auch rechtwinklig zu einer Bearbeitungsrichtung 48 (entlang der Prozessbearbeitungsbahn) ist, gedrückt, so dass die Kraft in Richtung 50 auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird. Dadurch wird, sogar wenn der angelernte Bewegungsablauf versetzt vom Werkstück 20 ist, die Falzrolle 34 vom Trennen vom Werkstück 20 oder vom unzulässigen Andrücken des Werkstücks 20 abgehalten, wobei der Biegewinkel des Werkstücks 20 im Falzprozess konstant bleiben kann.
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In einem normalen Falzprozess unterliegt der an dem proximalen Teil der Falzrolle 34 angebrachte Kraftsensor 16 der Auflagekraft F' und dem Moment M' von der Vorderseite in der Bearbeitungsrichtung 48 der Rolle 12; 34. Die Kraft F' und das Moment M' werden (vorzugsweise immer) überwacht, und die Bearbeitungsgeschwindigkeit der Falzrolle 34 wird so gesteuert, dass die Kraft F' und das Moment M' innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen (F'min ≤ F' ≤ F'max, M'min ≤ M' ≤ M'max). Dadurch wird die Auflagekraft und/oder das Moment während dem Prozess von starken Schwankungen abgehalten, wobei die Prozessqualität verbessert werden kann. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass die vorbestimmten Bereiche von F' und M' (F'min, F'max; M'minm M'max) im Vorfeld experimentell oder dergleichen bestimmt werden, da die Bereiche in Abhängigkeit des Materials und/oder der Dicke des Werkstücks 20, und/oder der Bearbeitungsgeschwindigkeit der Rolle 12; 34 variieren können.
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Wenn es notwendig ist, die Andrückkraft gegen die Form 18 während dem Vorfalz- oder Falzprozess zu ändern, kann die Andrückkraft in Schritt S4 und/oder Schritt S8 geändert werden. Wenn das Werkstück 20 beispielsweise einen gewölbten Bereich aufweist, kann die Bearbeitungsgeschwindigkeit der Rolle 12; 34 variieren. In dem Beispiel von 13 weist das Werkstück 20 einen gewölbten Bereich 20a und einen flachen Bereich 20b auf. Wenn die Rolle 12; 34 den gewölbten Bereich 20a bearbeitet (oder die Rolle 12; 34 in Position Q1 oder Q2 angeordnet wird), wird die Rolle 12; 34 mit einer relativ langsamen Bearbeitungsgeschwindigkeit v1 bewegt, und wenn die Rolle 12; 34 den flachen Bereich 20b bearbeitet (oder die Rolle 12; 34 in Position Q3 oder Q4 angeordnet wird), wird die Rolle 12; 34 mit einer relativ hohen Bearbeitungsgeschwindigkeit v2 bewegt. In diesem Fall, abhängig von der Änderung in der Bearbeitungsgeschwindigkeit der Rolle 12; 34, kann die Andrückkraft mittels dem Kraftsensor 16 genau gesteuert werden. Beispielsweise wird die Andrückkraft reduziert (F4), wenn die Bearbeitungsgeschwindigkeit klein ist (v1) und die Andrückkraft wird erhöht (F5), wenn die Bearbeitungsgeschwindigkeit groß ist (v2), wobei der Betrag des Biegewinkels des Werkstücks 20 entlang dessen Außenkante 28 gleich sein kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Positionsabweichung zwischen dem Robotermanipulator 10 und dem Werkstück 20 ohne Verwendung einer Führungsschiene oder dergleichen korrigiert werden, und ein präziser Vorfalz oder Falzprozess, der keiner Positionsabweichung unterliegt, kann ausgeführt werden, wobei die Qualität des Prozesses verbessert werden kann. Bei der Verwendung der Andrückkraft und des Moments der Rolle 12; 34 kann die Positionsabweichung zwischen dem Werkstück 20 und der Rolle 12; 34 mit einer einfachen Gleichung berechnet werden.
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Die Positionsabweichung zwischen dem Robotermanipulator 10 und dem Werkstück 20 kann aufgrund der Position der Rolle 12; 34, die von einem Positionsermittlungsteil 17 erhalten wurde, der Kraft und dem Moment, welche von dem Kraftmessteil 16 erhalten wurden, und Informationen bezüglich der Gestalt der Rolle 12; 34 berechnet werden. Dadurch kann der Startpunkt 40 für den Vorfalz- oder Falzprozess korrigiert werden.
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Während dem Vorfalz- oder Falzprozess wird durch Steuern der Bewegung der Rolle 12; 34, so dass eine vorbestimmte Kraft auf die Rolle 12; 34 in einer Richtung 50 sowohl senkrecht zu der Andrückrichtung 46 der Rolle 12; 34 gegen die Form als auch zu einer Bearbeitungsrichtung 48 der Rolle 12; 34 aufgebracht wird, die Rolle 12; 34 vom Trennen von einer zu folgenden Bearbeitungsbahn abgehalten, und die Prozessqualität kann verbessert werden.
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Durch das Bestimmen einer auf die Rolle 12; 34 entlang einer Bearbeitungsrichtung 48 der Rolle 12; 34 aufgebrachten Kraft und dem Steuern der Bewegung der Rolle 12; 34, so dass die vorbestimmte Kraft innerhalb eines bestimmten Bereichs während dem Vorfalz- oder Falzprozess liegt, wird die auf die Rolle 12; 34 aufgebrachte Kraft von starken Schwankungen abgehalten, wobei die Prozessqualität verbessert werden kann.
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Durch Bestimmen einer Bearbeitungsgeschwindigkeit der Rolle 12; 34 während dem Vorfalz- oder Falzprozess, basierend auf der Position der Rolle 12; 34 und dem Ändern der Andrückkraft der Rolle 12; 34 gegen die Form 18 in Abhängigkeit einer Änderung in der Bearbeitungsgeschwindigkeit der Rolle 12; 34, kann die Prozessqualität verbessert werden, sogar wenn das Werkstück 20 einen gewölbten Bereich aufweist.
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Während die Erfindung mit Bezug auf speziell ausgewählte Ausführungen zum Zweck der Darstellung gezeigt wurde, ist es offensichtlich, dass eine Vielzahl von Veränderungen durch einen Fachmann daran vorgenommen werden können, ohne vom Konzept und dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
