DE102010060480B3 - System for manufacturing tailored metal strip, has error detection device that controls error marking device depending on positions of detected error such that marking tool is moved together with metal strip in running direction of strip - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage sowie ein Verfahren zum Herstellen von maßgeschneidertem Metallband durch Fügen von mindestens zwei Metallbändern unterschiedlicher Dicke, Werkstoffgute und/oder Oberflächenbeschaffenheit entlang ihrer Längskanten, bei dem die Metallbänder mittels einer Zuführeinrichtung einer Fügestation zugeführt werden, und bei dem Fehler in der Fügenaht und/oder in einem der Metallbänder mittels einer Fehlererfassungsvorrichtung detektiert werden.The invention relates to a system and a method for producing tailor-made metal strip by joining at least two metal strips of different thickness, material good and / or surface condition along their longitudinal edges, in which the metal strips are fed by means of a feeder to a joining station, and the fault in the joint seam and / or detected in one of the metal bands by means of an error detection device.
Maßgeschneiderte Metallbänder – in Fachkreisen auch Tailored Strips genannt – sind bekannt. Sie werden als Eingangsmaterial zur Herstellung von Umformteilen, insbesondere Profilen verwendet. Ziel dabei ist üblicherweise die Herstellung eines auf den jeweiligen Verwendungszweck angepassten Bauteils mit unterschiedlichen Materialdicken und/oder Werkstoffgüten, wobei sich das fertige Bauteil durch ein relativ geringes Gewicht auszeichnet.Tailored metal bands - also called tailored strips in professional circles - are known. They are used as input material for the production of formed parts, in particular profiles. The aim is usually the production of a customized to the particular application component with different material thicknesses and / or material grades, with the finished component is characterized by a relatively low weight.
Bei der Verarbeitung von Tailored Strips, zum Beispiel in einer Umformpresse oder einer Rollprofilieranlage, ist es wichtig, dass das als Eingangsmaterial verwendete maßgeschneiderte Metallband möglichst keine oder nur geringfügige Fehler aufweist. Bei der Herstellung von Tailored Strips können sich jedoch Fehler in der Fügenaht ergeben, zum Beispiel Schweißnahtlöcher, Schweißnahteinfallstellen und auch Schweißnahtdurchhangstellen. Neben solchen fügeprozessbedingten Fehlern können auch Vormaterialfehler in den aneinanderzufügenden Metallbändern auftreten, beispielsweise Beschichtungsfehler, Einschlüsse und Lunker. Ein Vormaterialfehler bzw. fügeprozessbedingter Fehler kann zum Versagen des hergestellten Bauteils führen und ist daher im Rahmen der Qualitätssicherung zu detektieren, um den fehlerhaften Bandabschnitt aus dem Produktionsprozess auszuschleusen.When processing Tailored Strips, for example in a forming press or a roll forming machine, it is important that the tailor made metal strip used as input material has as few or as few defects as possible. In the production of tailored strips, however, there may be errors in the joint seam, for example weld seams, weld intake points and also weld seam sagging points. In addition to such joining process-related errors and prematerial defects can occur in the metal strips to be joined, for example, coating defects, inclusions and voids. A prematerial error or joining process-related error can lead to failure of the manufactured component and must therefore be detected within the framework of quality assurance in order to remove the defective band section from the production process.
Die
In der
Die
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage und ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, die bzw. das ohne Verringerung der Fügeleistung eine Kennzeichnung insbesondere von Fügenahtfehlern bewirkt, um einen fehlerhaften Bandabschnitt oder ein daraus hergestelltes Bauteil aus dem weiteren Fertigungsprozess automatisch ausschleusen zu können.The present invention has for its object to provide a system and a method of the type mentioned, which causes or without reducing the performance of a particular marking of joining seams to automatically eject a defective band section or a component manufactured from the further manufacturing process can.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.This object is achieved by a system having the features of
Die erfindungsgemäße Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass deren Fehlererfassungsvorrichtung mit einer Fehlermarkiervorrichtung versehen ist, die ein im Wesentlichen parallel sowie quer zur Längserstreckung des Metallbandes verfahrbares Markierwerkzeug zur Markierung der detektierten Fehler aufweist, wobei die Fehlererfassungsvorrichtung die Fehlermarkiervorrichtung in Abhängigkeit der Positionen der detektierten Fehler derart steuert, dass das Markierwerkzeug bei der Markierung eines Fehlers mit dem Metallband in dessen Laufrichtung mitbewegt wird.The system according to the invention is characterized in that the error detection device is provided with a fault marking device having a substantially parallel and transversely to the longitudinal extent of the metal strip movable marking tool for marking the detected errors, wherein the error detection device controls the Fehlzeichiervorrichtung depending on the positions of the detected errors in that the marking tool is moved with the metal strip in its running direction when a fault is marked.
Dementsprechend ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die detektierten Fehler mittels einer Fehlermarkiervorrichtung markiert werden, die ein im Wesentlichen parallel und gegebenenfalls quer zur Langserstreckung des Metallbandes verfahrbares Markierwerkzeug zur Markierung der detektierten Fehler aufweist, wobei die Fehlermarkiervorrichtung in Abhängigkeit der Positionen der detektierten Fehler derart gesteuert wird, dass das Markierwerkzeug bei der Markierung eines Fehlers mit dem Metallband in dessen Laufrichtung mitbewegt wird.Accordingly, the method according to the invention is characterized in that the detected faults are marked by means of a fault marking device having a substantially parallel and possibly transverse to the extension of the metal strip marking tool for marking the detected errors, the fault marking device depending on the positions of the detected errors such is controlled, that the marking tool is moved when marking a fault with the metal strip in its direction of travel.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein Anhalten des Metallbandes zum Zwecke der Markierung eines detektierten Fehlers nicht nur die Fügeleistung verringert, sondern zudem beim erneuten Starten der Bandzuführung und damit des Fügeprozesses zu einem Aufsetzpunkt in der Fügenaht führt. Dieser Aufsetzpunkt stellt eine neue Defektstelle dar. Um diese Defektstelle zu vermeiden, sieht die Erfindung eine fliegende Fehlermarkierung bei der Produktion von Tailored Strips vor. Das Markierwerkzeug wird dabei nach Erreichen der detektierten Fehlerposition zeitweise analog zur Bandgeschwindigkeit in Bandlaufrichtung mitbewegt und nach erfolgter Markierung (Kennzeichnung) der detektierten Fehlerposition in eine Startposition zurückbewegt oder zu einer weiteren detektierten Fehlerposition bewegt bzw. verfahren.The invention is based on the finding that a stop of the metal strip for the purpose of Marking a detected error not only reduces the pad performance, but also leads to a touchdown point in the joint seam when re-starting the tape feed and thus the joining process. This attachment point represents a new defect. In order to avoid this defect, the invention provides a flying error mark in the production of tailored strips. After reaching the detected fault position, the marking tool is temporarily moved in the strip running direction analogously to the belt speed and moved back to a starting position or moved or moved to a further detected error position after marking (marking) the detected error position.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als Markierwerkzeug ein Lochstanzwerkzeug oder ein Prägewerkzeug verwendet. Mit einem derartigen Markierwerkzeug lässt sich eine gut erkennbare und dauerhafte Markierung in Form eines Loches bzw. einer Vertiefung, z. B. einer Sicke, an der detektierten Fehlerstelle erzeugen. Eine derartige Markierung geht weder beim Aufwickeln noch beim Transport des maßgeschneiderten Metallbandes verloren, so dass die so markierte Fehlerstelle im weiteren Fertigungsprozess durch geeignete Mittel zuverlässig erkannt und ausgeschleust werden kann.According to a preferred embodiment of the invention, a punching tool or an embossing tool is used as the marking tool. With such a marking tool can be a well-recognizable and permanent mark in the form of a hole or a depression, z. B. a bead, generate at the detected fault. Such a marking is lost neither during winding nor during transport of the custom-made metal strip, so that the so marked defect can be reliably detected and discharged in the further manufacturing process by suitable means.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als Markierwerkzeug eine Farbauftragsrolle oder ein Tintenstrahlkopf, vorzugsweise ein Mehrfarben-Tintenstrahlkopf verwendet. Hiermit lassen sich Markierungen erzeugen, die die Struktur des herzustellenden Bauteils nicht beeinflussen und, falls erforderlich, auch rückstandslos mittels eines Schleifwerkzeuges oder dergleichen entfernt werden können. Zudem erfordert das Aufbringen einer Farbmarkierung nicht so hohe Kräfte wie sie etwa beim Ausstanzen eines Loches oder beim Einprägen einer Vertiefung aufgebracht werden müssen. Die mit einer Farbauftragsrolle oder einem Tintenstrahlkopf, vorzugsweise Mehrfarben-Tintenstrahlkopf ausgestattete Fehlermarkiervorrichtung kann somit in ihrer Konstruktion relativ leichtgewichtig ausgeführt werden. Während des Aufbringens der Farbmarkierung muss die Farbauftragsrolle bzw. der Tintenstrahlkopf nicht mit exakt der gleichen Geschwindigkeit wie das Metallband in Bandlaufrichtung bewegt werden; eine geringfügige Bewegung der Farbauftragsrolle bzw. des Tintenstrahlkopf relativ zu dem Metallband ist während des Aufbringens der Farbmarkierung unkritisch. Des Weiteren ermöglicht die Verwendung eines Tintenstrahlkopfes ein beruhrungsloses Aufbringen einer Farbmarkierung an der detektierten Fehlerstelle, wobei die Farbmarkierung aus einem spezifischen Symbol je nach Fehlerart oder Fehlerschwere bestehen kann, zum Beispiel aus einem Kreis, Viereck, Dreieck, Stern, etc.. Die Verwendung eines Mehrfarben-Tintenstrahlkopf als Markierwerkzeug bietet darüber hinaus den Vorteil, verschiedene Arten und/oder Schweregrade von Fügenaht- bzw. Metallbandfehlern durch unterschiedliche Farben zu kennzeichnen, wobei der jeweiligen Fehlerart bzw. Fehlerschwere eine spezifische Farbe zugeordnet wird. Weitere geeignete Markierungswerkzeuge sind Kennzeichnungsstifte, z. B. Farbstifte bzw. sonstige Markierungsmedien/-mittel, insbesondere auch Laser zur Durchführung einer Lasergravur.According to a further preferred embodiment of the invention is used as the marking a Farbauftragsrolle or an ink jet head, preferably a multi-color ink jet head. This makes it possible to produce markings which do not influence the structure of the component to be produced and, if necessary, can also be removed without residue by means of a grinding tool or the like. In addition, the application of a color marking does not require as high forces as they must be applied when punching a hole or when impressing a depression. Thus, the error marking device equipped with a fountain roller or an ink jet head, preferably a multi-color ink jet head, can be relatively lightweight in design. During the application of the color marking, the inking roller or the inkjet head need not be moved in the direction of tape travel at exactly the same speed as the metal strip; a slight movement of the inking roller or the ink jet head relative to the metal strip is not critical during the application of the color marking. Further, the use of an ink jet head allows contactless application of a color mark to the detected defect, which color mark may consist of a specific symbol depending on the type of defect or severity, for example, a circle, quadrilateral, triangle, star, etc. The use of an ink jet head Multicolour inkjet head as a marking tool also offers the advantage of identifying different types and / or severity levels of joint seam or metal band defects by different colors, wherein a specific color is assigned to the respective type of error or severity of severity. Other suitable marking tools are identification pins, z. B. colored pencils or other marking media / means, in particular laser for performing a laser engraving.
Das Markierwerkzeug ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mittels einer Parallelführung oder Kreuzschlittenführung im Wesentlichen parallel und gegebenenfalls auch quer zur Längserstreckung des Metallbandes geführt. Eine solche Führung lässt sich kostengunstig realisieren und ermöglicht in zuverlässiger Weise ein Mitbewegen bzw. Mitfahren des Markierwerkzeuges mit dem maßgeschneiderten Metallband in dessen Bandlaufrichtung sowie mit dessen Geschwindigkeit während des Markiervorgangs.The marking tool is guided according to a further advantageous embodiment of the invention by means of a parallel guide or cross slide guide substantially parallel and optionally also transversely to the longitudinal extent of the metal strip. Such a guide can be realized inexpensively and allows a reliable moving or driving the marking tool with the tailor-made metal strip in the tape running direction and at its speed during the marking process.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Markierwerkzeug mittels eines Roboters, vorzugsweise eines Parallelkinematik-Roboters bewegt wird. Der Parallelkinematik-Roboter basiert auf einer Kinematik, bei der eine das Markierwerkzeug tragende Plattform typischerweise von drei, vier oder auch sechs parallelen Linearachsenpaaren oder Gelenkarmpaaren geführt wird, die in einer stationären Basis gelagert sind. Durch die parallele Anordnung bilden die Achsen bzw. Gelenkarme eine geschlossene kinematische Kette, was im Vergleich zu Knickarmrobotern eine höhere Wiederholgenauigkeit und Steifigkeit der Konstruktion ermöglicht. Die Antriebe der parallelen Linearachsen bzw. Gelenkarme sind außerhalb der Achsen- bzw. Armkinematik an der stationären Basis angeordnet. Dadurch weist eine solche Parallelkinematik nur relativ geringe bewegte Massen auf und kann mit sehr hoher Geschwindigkeit arbeiten. Damit ist sichergestellt, dass die Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters die Fügeleistung der Anlage nicht beschränkt.A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the marking tool is moved by means of a robot, preferably a parallel kinematic robot. The parallel kinematic robot is based on a kinematics in which a platform carrying the marking tool is typically guided by three, four or even six parallel pairs of linear axes or articulated arm pairs which are mounted in a stationary base. The parallel arrangement of the axes or articulated arms form a closed kinematic chain, which in comparison to articulated robots allows a higher repeatability and rigidity of the construction. The drives of the parallel linear axes or articulated arms are arranged outside the axis or arm kinematics on the stationary base. As a result, such a parallel kinematics only relatively small moving masses and can work at very high speed. This ensures that the working speed of the robot does not limit the performance of the system.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Anlage sind in den Unteransprüchen angegeben.Further preferred and advantageous embodiments of the method according to the invention and of the system according to the invention are specified in the subclaims.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:The invention will be explained in more detail with reference to a drawing illustrating an exemplary embodiment. They show schematically:
Zur Herstellung von Tailored Strips werden zwei oder mehrere Metallbänder
Bei den Metallbändern
An die Richtmaschinen
In Bandlaufrichtung LR gesehen ist vor der Fügestation
Hinter der Fügestation
Des Weiteren ist hinter der Fügestation
Der Fehlererfassungsvorrichtung
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das schematisch dargestellte Markierwerkzeug
Eine mittels der Fehlermarkiervorrichtung
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind eine Vielzahl von Varianten denkbar, die auch bei abweichender Gestaltung von dem in den Ansprüchen enthaltenen Erfindungsgedanken Gebrauch machen. So kann beispielsweise anstelle eines Lochstanzwerkzeuges auch eine Farbauftragsrolle oder ein Tintenstrahlkopf als Markierwerkzeug
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