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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Fertigungszelle zum Herstellen einer Bauteilaufnahme für eine Transporteinrichtung eines mehrstufigen Presswerks.
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Erfordert die Herstellung eines Bauteils mehrere Arbeitsoperationen, wie beispielsweise Schneiden und Umformen, so werden üblicherweise zur wirtschaftlichen Herstellung derartiger Bauteile die erforderlichen Einzeloperationen in einem mehrstufigen Presswerk, beispielsweise einer Stufenpresse durchgeführt. Die Anzahl der in dem betreffenden Presswerk eingesetzten Werkzeuge entspricht dabei der Anzahl der Arbeitsstufen, die zur Herstellung des Bauteils erforderlich sind.
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In derartigen Pressen befinden sich gewöhnlich Transporteinrichtungen, mittels welchen die herzustellenden Bauteile von einer Arbeitsstation zur nächsten transportiert werden.
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Bei Stufen- oder Großteil-Transferpressen bestehen derartige Transporteinrichtungen üblicherweise aus Greifer- beziehungsweise Tragschienen, die sich über die gesamte Länge der betreffenden Umformmaschine, also des Presswerks, erstrecken. Zum Transport der herzustellenden Bauteile sind die Tragschienen beispielsweise mit Greifer oder Halteelementen, sogenannten Toolings, bestückt. Unterschieden wird dabei, je nach Bewegungsablauf, zwischen einem mit Saugtraversen bestückten Zwei-Achsentransfer oder einem mit Greiferelementen versehenen Drei-Achstransfer.
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Die
DE 38 43 975 C1 beschreibt eine Transporteinrichtung zum Transportieren von großflächigen Teilen, auch Doppelteilen in einer Stufenpresse, bei welcher zwei, eine Horizontal- und eine Vertikalbewegung ausführende, durch den Werkzeugraum der Presse hindurchführende Tragschienen vorhanden sind, an denen mit Saugern bestückte Quertraversen im Stufenabstand der Werkzeuge befestigt sind.
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Bei der Entwicklung von neuen Pressteilen, zum Beispiel für eine neue Fahrzeugbaureihe, ist also neben der eigentlichen Erstellung der Werkzeuge für das Presswerk auch die Erstellung einer Vielzahl von neuen Toolings erforderlich. Bei diesen Toolings handelt es sich mit anderen Worten um entsprechende Bauteilaufnahmen für eine Transporteinrichtung eines mehrstufigen Presswerks. Derartige Toolings oder Bauteilaufnahmen werden auch als teilegebundenes Mechanisierungszubehör bezeichnet.
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Bislang ist es üblich, derartige Bauteilaufnahmen für Transporteinrichtungen mehrstufiger Presswerke erst dann herzustellen, wenn das betreffende Presswerk und somit die darin eingesetzten Werkzeuge fertig hergestellt vorliegen. Dadurch verzögert sich die Fertigstellung des gesamten Presswerks zum Teil erheblich.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine frühzeitige Herstellung derartiger Bauteilaufnahmen für Transporteinrichtungen mehrstufiger Presswerke noch vor Fertigstellung des eigentlichen Presswerks zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch eine Fertigungszelle zum Herstellen einer Bauteilaufnahme für eine Transporteinrichtung eines mehrstufigen Presswerks mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine besonders frühzeitige Herstellung von Bauteilaufnahmen für Transporteinrichtungen mehrstufiger Presswerke noch vor Fertigstellung derselben zu ermöglichen, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Schritte:
- – Bereitstellung eines Werkzeugdatenmodells von einem Werkzeug des Presswerks;
- – Ermitteln einer Bauteilaufnahmeposition auf Basis des Werkzeugdatenmodells;
- – Anordnen einer Halterung für die Bauteilaufnahme mittels eines Roboters in der ermittelten Bauteilaufnahmeposition;
- – Bereitstellen eines Bauteilaufnahmedatensatzes;
- – Montieren der Bauteilaufnahme an der Halterung auf Basis des Bauteilaufnahmedatensatzes.
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Mit anderen Worten ist es also erfindungsgemäß vorgesehen, eine Bauteilaufnahme für eine Transporteinrichtung eines mehrstufigen Presswerks bereits vor Fertigstellung des Presswerks und somit des kompletten Werkzeugsatzes durchzuführen. Bei dem Werkzeugdatenmodell handelt es sich vorzugsweise um einen virtuellen Datensatz, welcher zeitlich vor Aufbau des kompletten Werkzeugdatensatzes bereitgestellt wird. Das Werkzeugdatenmodell wird dabei aus CAD Daten des herzustellenden Bauteils generiert.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es also möglich, Bauteilaufnahmen für Transporteinrichtungen mehrstufiger Presswerke bereits vor tatsächlicher Fertigstellung des Presswerks und zugehöriger Werkzeuge des Presswerks herzustellen. Entsprechende Bauteilaufnahmen, bei welchen es sich um sogenanntes teilegebundenes Mechanisierungszubehör handelt, können somit besonders frühzeitig hergestellt werden. Dadurch kann ein Volumenstau bei der Herstellung derartiger Bauteilaufnahmen vermieden werden. Ferner kann dadurch die Verwendung von Simulatoren, mittels welchen die Bauteilaufnahmen getestet werden, zu einem erheblichen Grad reduziert werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein einheitlicher Aufbau teilegebundener Mechanisierungszubehöre mit einer besonders exakten Reproduzierbarkeit der betreffenden Bauteilaufnahmen ermöglicht werden, wobei durch den besonders zügigen Aufbau derartiger Bauteilaufnahmen Verzögerungen bei der Fertigstellung mehrstufiger Presswerke erheblich verringert können.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei der Erstellung des Werkzeugdatenmodells kinematische Randbedingungen der Bauteilaufnahme berücksichtigt werden. Mit anderen Worten werden bereits bei der Konstruktion des Werkzeugs und somit bei der Erstellung des Werkzeugdatenmodells entsprechende Freiheitsgrade hinsichtlich erforderlicher Verfahrwege der betreffenden Bauteilaufnahmen berücksichtigt, so dass nachträgliche Änderungen an den Werkzeugen entfallen können. Dadurch wird eine besonders zügige Fertigstellung des gesamten Presswerks gefördert.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die montierte Bauteilaufnahme während ihre Einsatzes in der Transporteinrichtung feinjustiert und anschließend erneut an der vom Roboter angeordneten Halterung positioniert wird, wobei basierend auf dieser erneuten Positionierung eine Datenrückkopplung an den Roboter erfolgt. Denn üblicherweise ist es erforderlich, dass die fertiggestellten Bauteilaufnahmen während ihres Einsatzes in der Transporteinrichtung nochmals etwas nachjustiert werden müssen, da in den verwendeten Datensätzen, welche im Zuge der Konstruktion erstellt worden sind, nicht sämtliche geometrischen Feinheiten des mehrstufigen Presswerks berücksichtigt werden können. Durch die Datenrückkopplung an den Roboter können entsprechende Datensätze, welche zur Herstellung der Bauteilaufnahme benötigt werden, iterativ geometrisch optimiert werden. Im Versagensfall einer Bauteilaufnahme während des Betriebs des mehrstufigen Presswerks können somit im Wesentlichen exakt passende Bauteilaufnahmen aufgrund der Datenrückkopplung ohne großen Aufwand erneut hergestellt und bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass als Teil der Bauteilaufnahme eine Greifvorrichtung zum Ergreifen eines mittels des Presswerks herzustellenden Bauteils montiert wird. Alternativ oder zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass als Teil der Bauteilaufnahme eine Saugvorrichtung zum Ergreifen eines mittels des Presswerks herzustellenden Bauteils montiert wird.
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Die erfindungsgemäße Fertigungszelle zum Herstellen einer Bauteilaufnahme für eine Transporteinrichtung eines mehrstufigen Presswerks umfasst eine Datenbank zum Bereitstellen eines Werkzeugdatenmodells von einem Werkzeug des Presswerks sowie eines Bauteilaufnahmedatensatzes. Des Weiteren weist die Fertigungszelle eine Datenverarbeitungseinrichtung zum Ermitteln einer Bauteilaufnahmeposition auf Basis des Werkzeugdatenmodells auf. Ferner umfasst die Fertigungszelle einen Roboter zum Anordnen einer Halterung für die Bauteilaufnahme in der ermittelten Bauteilaufnahmeposition. Schließlich weist die Fertigungszelle noch Arbeitsmittel zum Montieren der Bauteilaufnahme an der Halterung auf Basis des Bauteilaufnahmedatensatzes auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Fertigungszelle anzusehen, wobei diese insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Seitenansicht einer Transporteinrichtung für ein mehrstufiges Presswerk, wobei eine als Greifer ausgebildete Bauteilaufnahme zum Aufnehmen eines herzustellenden Bauteils gezeigt ist, welche in einem Transferschlitten der Transporteinrichtung angeordnet ist; und in
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2 eine Fertigungszelle zum Herstellen einer derartigen Bauteilaufnahme, wobei die Fertigungszelle einen Roboter zur Unterstützung der Herstellung einer derartigen Bauteilaufnahme aufweist.
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Eine Transporteinrichtung 10 für ein nicht dargestelltes mehrstufiges Presswerk ist in einer schematischen Seitenansicht in 1 gezeigt. Die Transporteinrichtung 10 umfasst eine als Greifer ausgebildete Bauteilaufnahme 12, welche zum Ergreifen eines mittels des Presswerks herzustellenden Bauteils 14 ausgebildet ist. Derartige Bauteilaufnahmen 12, welche auch als teilegebundenes Mechanisierungszubehör bezeichnet werden, dienen dazu, mittels des Presswerks herzustellende Bauteile 14 von einer Arbeitsstation zur nächsten innerhalb des Presswerks zu transportieren. Derartige Bauteilaufnahmen 12 können statt als Greifvorrichtung auch als Saugvorrichtung zum Ergreifen der Bauteile 14 ausgebildet sein.
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Die Transporteinrichtung 10 weist einen Transferschlitten 16 auf, in welchem eine Mehrzahl von köcherartigen Halterungen 18 angeordnet sind. Als Knochen bezeichnete Elemente 20 sind dabei mit der Bauteilaufnahme 12 verbunden und können innerhalb der Halterung 18 positioniert und aufgenommen werden. Zur exakten und sicheren Aufnahme des zu transportierenden Bauteils 14 werden entsprechende Aufnahmepunkte 20 an dem Bauteil 14 definiert, an welchem die Bauteilaufnahme 12 das zu transportierende Bauteil 14 ergreift.
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Nachfolgend wird ein Verfahren beschrieben, mittels welchem derartige Bauteilaufnahmen 12 noch vor Fertigstellung der Transporteinrichtung 10 und eines zugehörigen Presswerks hergestellt werden können.
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In 2 ist in einer schematischen Seitenansicht eine Fertigungszelle 22 zum Herstellen der Bauteilaufnahme 12 gezeigt. Die Fertigungszelle 22 weist eine hier nicht dargestellte Datenbank zum Bereitstellen eines Werkzeugdatenmodells von einem Werkzeug des Presswerks sowie zum Bereitstellen eines Bauteilaufnahmedatensatzes auf. Ferner umfasst die Fertigungszelle 22 eine hier ebenfalls nicht dargestellte Datenverarbeitungseinrichtung zum Ermitteln einer Bauteilaufnahmeposition auf Basis des bereitgestellten Werkzeugdatenmodells. Zudem weist die Fertigungszelle 22 einen Roboter 24 zum Anordnen der in 1 gezeigten Halterung 18 auf, in welcher die herzustellende Bauteilaufnahme 12 in der ermittelten Bauteilaufnahmeposition aufnehmbar ist. Des Weiteren ist innerhalb der Fertigungszelle 22 ein Arbeitstisch 26 angeordnet, an welchem die Montage der Bauteilaufnahme 12 erfolgen kann.
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Zunächst wird ein virtuelles Werkzeugdatenmodell von einem Werkzeug des mehrstufigen Presswerks bereitgestellt. Bei der Erstellung des Werkzeugdatenmodells werden auch kinematische Randbedingungen der Bauteilaufnahme 12 berücksichtigt. Mit anderen Worten ist das Werkzeugdatenmodell also ein Kinematikmodell, welches als virtueller Datensatz bereits vor Aufbau des mehrstufigen Presswerks und entsprechender Werkzeuge bereitgestellt wird. Das Werkzeugdatenmodell selbst wird aus CAD-Daten des mittels des Presswerks herzustellenden Bauteils 14 generiert.
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Auf Basis des bereitgestellten Werkzeugdatenmodells wird der Roboter 24 entsprechend angesteuert. Wie zu erkennen, ist an einem Tool-Center-Point 28 des Roboters 24 eine der als Köcher ausgebildeten Halterungen 18 angeordnet. Der Roboter 24 wird derart angesteuert, dass die am Tool-Center-Point 28 angebrachte Halterung 18 mitsamt dem üblicherweise als Knochen bezeichneten Element 20 in eine anhand des Werkzeugdatenmodells ermittelte Bauteilaufnahmeposition bewegt wird.
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Mit anderen Worten imitiert der Roboter 24 die Transporteinrichtung 10 und insbesondere den Transferschlitten 18, so dass innerhalb der Fertigungszelle 22 auch ohne Vorhandensein der Transporteinrichtung 10 eine Positionierung der Halterung 18 derart erfolgen kann, wie sie während des späteren Einsatzes des fertiggestellten Presswerks auftreten würde.
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Beispielsweise kann innerhalb der Fertigungszelle 22 ein hier nicht dargestelltes Bedienpult zur Steuerung des Roboters 24 vorgesehen sein. Ein Werker kann das Bedienpult mittels einer Zweihandbedienung so betätigen, dass die am Roboter 24 angebrachte Halterung 18 exakt in die erforderliche Stellung, also die zuvor ermittelte Bauteilaufnahmeposition, verfahren wird.
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Anschließend wird die Bauteilaufnahme 12 mit Hilfe einer Stückliste und einer Zeichnung, alternativ auch mit Hilfe eines virtuell bereitgestellten Bauteilaufnahmedatensatzes in Form von CAD-Daten, von einem Werker montiert. Danach kann der Roboter 22 wiederum in eine Grundstellung verfahren werden und anschließend wird die fertiggestellte Bauteilaufnahme 12 entnommen.
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Die derartig fertiggestellte Bauteilaufnahme 12 kann nach Fertigstellung des gesamten Presswerks anschließend innerhalb der Transporteinrichtung 10 – wie in 1 schematisch dargestellt – eingesetzt werden. Üblicherweise ist bei einem erstmaligen Einsatz der Bauteilaufnahme 12 innerhalb der Transporteinrichtung 10 noch eine Feinjustage notwendig. Beispielsweise werden entsprechend an der Bauteilaufnahme 12 vorgesehene Stellschrauben nochmals feinjustiert, so dass ein exaktes Ergreifen und auch Ablegen der entsprechend herzustellenden Bauteile 14 sichergestellt werden kann.
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Anschließend kann die so feinjustierte Bauteilaufnahme 12 wiederum der Fertigungszelle 22 zugeführt werden. Der Roboter 24 weist dabei eine sogenannte Bauteilaufnahmeposition auf. Die Ausrichtung beziehungsweise Positionierung des Roboters 24 kann dabei solange händisch angepasst werden, bis eine Einrastung eines in der Fertigungszelle 22 bereitgestellten Bauteils 14 in der vom Roboter 24 gehaltenen Bauteilaufnahme erfolgt. Durch diese manuelle Korrektur der Roboterpositionierung erfolgt eine Datenrückkopplung an den Roboter 24. Durch diesen Iterationsprozess kann die als teilgebundenes Mechanisierungszubehör dienende Bauteilaufnahme 12 weiter geometrisch optimiert werden.
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Insbesondere im Versagensfall der Bauteilaufnahme 12 während des Einsatzes in dem Presswerk können dadurch besonders schnell und kosteneffizient mittels der Fertigungszelle 22 und aufgrund der besagten Datenrückkopplung bereits feinjustierte Bauteilaufnahmen 12 hergestellt und dem Presswerk zugeführt werden.
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Insgesamt geht mit dem erläuterten Verfahren und der erläuterten Fertigungszelle 22 eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis einher, da eine besonders frühzeitige Fertigstellung der Bauteilaufnahme 12 sowie eine exakte Reproduzierbarkeit, insbesondere im Versagensfall während der Verwendung der Bauteilaufnahme 12, gewährleistet werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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