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Die Erfindung betrifft eine Pressenlinie zur Herstellung von Blechformteilen, die mehrere in Reihe hintereinander angeordnete Pressenstufen und ein diese Pressenstufen verbindendes Werkstücktransfersystem umfasst.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von Blechformteilen in einer Pressenlinie.
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Eine Pressenlinie betreffender Art kann durch mehrere zu einer Pressenstraße zusammengefasste Einzelpressen oder eine Stufenpresse mit mehreren Bearbeitungsstationen gebildet sein. Zum Stand der Technik wird auf die
DE 10 2010 052 040 A1 und insbesondere auch auf den darin zitierten Stand der Technik hingewiesen.
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Die Fertigung bzw. Herstellung von Blechformteilen in einer Pressenlinie unterliegt schwankenden Einflussgrößen, was letztlich auch Auswirkungen auf die Qualität der hergestellten Blechformteile hat. Daher kann mitunter eine Prozessüberwachung erforderlich sein.
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In der
DE 10 2007 060 278 A1 ist eine in eine Pressenstraße integrierbare Prüfvorrichtung für die Qualitätsprüfung von Blechteilen beschrieben. Die Vorrichtung umfasst einen ein zu prüfendes Blechteil zum Schwingen anregenden Impulsgeber, einen den Schallverlauf aufnehmenden Schallaufnehmer und eine Auswerteeinheit, die den aufgezeichneten Schallverlauf mit einer Referenzkurve vergleicht und ein Signal erzeugt, mit dem eine Klassifizierung des Blechteils erfolgt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitere Möglichkeit der Prozessüberwachung in einer Pressenlinie anzugeben, die ohne werkzeugbauliche Maßnahmen auskommt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Pressenlinie entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Blechformteilen in einer erfindungsgemäßen Pressenlinie. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände sowohl aus den abhängigen Patentansprüchen als auch aus den nachfolgenden Erläuterungen.
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Eine erfindungsgemäße Pressenlinie umfasst:
- – wenigstens eine zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pressenstufen angeordnete Kameraeinrichtung, die dazu vorgesehen ist, während der Werkstücktransfers die vom Werkstücktransfersystem bewegten Blechwerkstücke zu erfassen; und
- – eine Auswerteeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die von der Kameraeinrichtung aufgenommenen Bilddaten auszuwerten und daraus die Umrisskonturen der erfassten Blechwerkstücke zu ermitteln.
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Mit Hilfe der Kameraeinrichtung können die Blechwerkstücke ohne Zeitverlust während der Bewegungsphase beim Werkstücktransfer bzw. -transport zur nächsten bzw. nachgelagerten Pressenstufe individuell erfasst werden. Die Kameraeinrichtung ist bevorzugt universal bei der Herstellung unterschiedlicher Blechformteile in der Pressenlinie verwendbar und verbleibt daher bei einem Werkzeugwechsel in der installierten Position und Stellung. Bei einem Werkzeugwechsel ist also ein Umbau oder eine Neu-Ausrichtung der fest installierten Kameraeinrichtung nicht erforderlich. Es kann eine einzelne Kameraeinrichtung vorgesehen sein. Ebenso können mehrere, quer zur Durchlaufrichtung der Blechwerkstücke verteilt angeordnete Kameraeinrichtungen vorgesehen sein, die zusammen die gesamte Breite der Transferebene erfassen können und die insbesondere bedarfsweise betreibbar sind.
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Bei der Auswerteeinrichtung handelt es sich insbesondere um eine Computereinrichtung. Die Auswertung der von der Kameraeinrichtung aufgenommenen Bilddaten erfolgt insbesondere automatisiert, bspw. durch Bildverarbeitung mittels geeigneter Bilddatenverarbeitungssoftware.
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Die Ermittlung der Umrisskonturen erfolgt insbesondere im Rahmen einer Prozessüberwachung, die sowohl eine Überwachung des Herstellprozesses (der Begriff Herstellprozess kann als Oberbegriff für die in der erfindungsgemäßen Pressenlinie ausgeführten Herstell- bzw. Fertigungsschritte gelten) als auch eine Überwachung der Teilequalität einschließen kann. Ferner wird eine individuelle Dokumentierung der Teilequalität ermöglicht, wobei auch ein direkter Vergleich der ermittelten Umrisskonturen mit Simulationsergebnissen möglich ist. In vorteilhafter Weise kann dies alles ohne Integration von Messtechnik in die Pressenwerkzeuge erfolgen.
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Anhand der ermittelten Umrisskonturen der Blechwerkstücke, wobei insbesondere die Umrisskontur jedes in der Pressenlinie bearbeiteten Blechwerkstücks individuell ermittelt wird, können also Aussagen über den Herstellprozess (bzw. den Prozesszustand) in den vorausgegangenen Pressenstufen und gegebenenfalls auch Prognosen für den weiteren Herstellprozess bzw. für die weitere Herstellabfolge in den nachfolgenden Pressenstufen gemacht werden, was insbesondere auch zum Zwecke einer Einflussnahme auf den Herstellprozess, bspw. in einem Regelkreis, erfolgt.
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Anhand der ermittelten Umrisskonturen der Blechwerkstücke können aber auch Aussagen über die Bauteilqualität (hierzu gehören bspw. die Maßhaltigkeit und der Ausschluss von Fehlstellen wie z. B. Risse, Falten, Ausdünnungen und dergleichen) gemacht werden.
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Die Kameraeinrichtung ist bevorzugt (und insbesondere nur) zwischen der ersten und der zweiten Pressenstufe und somit direkt bzw. inline in der Pressenlinie angeordnet. Für die Prozessüberwachung kann die Ermittlung der Umrisskonturen nach dem für die weitere Herstellabfolge besonders relevanten Erstzug in der ersten Pressenstufe ausreichend sein, zumal häufig bereits in der zweiten Pressenstufe an den Blechwerkstücken ein Außenbeschnitt durchgeführt wird.
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Bevorzugt umfasst die Kameraeinrichtung eine, insbesondere mit geeignetem Objektiv ausgestattete, elektronische Kamera, wie bspw. eine CCD-, NMOS-, CMOS-Kamera oder dergleichen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Kameraeinrichtung eine, vorzugsweise ortsfest angeordnete, Zeilenkamera umfasst. Unter einer Zeilenkamera wird insbesondere eine elektronische Kamera mit nur einem lichtempfindlichen Zeilensensor verstanden, mit dem die vorbeibewegten Blechwerkstücke berührungslos abgetastet bzw. gescannt werden, wobei die Abtastrate an die Bewegungsgeschwindigkeit der Blechwerkstücke angepasst ist. Aus den einzelnen aufgenommenen Bildzeilen kann dann (bspw. in der Auswerteeinrichtung) ein Bild des erfassten Blechwerkstücks erzeugt und die Umrisskontur ermittelt werden, was insbesondere mittels geeigneter Bilddatenverarbeitungssoftware erfolgt.
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Die Kameraeinrichtung ist bevorzugt unterhalb der Werkstücktransferebene angeordnet, so dass die vorbeibewegten Blechwerkstücke von unten erfasst bzw. gescannt werden. Besonders bevorzugt ist die Kameraeinrichtung bzw. die zur Kameraeinrichtung gehörende Kamera ortsfest, gegebenenfalls jedoch in ihrer Ausrichtung einstellbar, zwischen den Pressentischen der betreffenden Pressenstufen angeordnet. Bevorzugt ist auch wenigstens eine Reinigungseinrichtung zur automatisierten Reinigung der Kameraeinrichtung bzw. der Kamera vorgesehen. Die Reinigung kann bspw. mittels trockener Druckluft oder Nasssprühstrahl (ähnlich einer Scheiben- oder Scheinwerferwaschanlage für Kraftfahrzeuge) erfolgen.
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Bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung auch zu einer weitergehenden bzw. umfassenderen Auswertung der ermittelten Umrisskonturen im Rahmen einer Prozessüberwachung ausgebildet. Bevorzugt erfolgt die Prozessüberwachung automatisiert, d. h. frei von manuellen Tätigkeiten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Blechformteilen in einer erfindungsgemäßen Pressenlinie umfasst eine auf den ermittelten Umrisskonturen der Blechwerkstücke basierende Prozessüberwachung. Die Prozessüberwachung kann kontinuierlich bzw. fortlaufend oder gegebenenfalls auch diskontinuierlich erfolgen. Diese Prozessüberwachung kann durch die Auswerteeinrichtung bewerkstelligt werden.
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Ein Ziel dieser Prozessüberwachung ist das Erkennen von Veränderungen und/oder unzulässigen Abweichungen während des fortlaufenden Herstellprozesses, so dass gegebenenfalls hierauf manuell oder automatisch (bspw. in einem Regelkreis) reagiert werden kann. Ein weiteres Ziel der Prozessüberwachung kann die Dokumentation der Bauteilqualität sein.
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Zum Zwecke der Prozessüberwachung können aus den zuvor ermittelten Umrisskonturen der erfassten Blechwerkstücke die Flächeninhalte und/oder Flächenumfänge der Schattenflächen dieser Blechwerkstücke berechnet werden. Die Berechnung liefert einen im Rahmen der Prozessüberwachung einfach zu handhabenden Zahlenwert (Skalar).
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Ebenso können zum Zwecke der Prozessüberwachung aus den zuvor ermittelten Umrisskonturen der erfassten Blechwerkstücke die bei der vorausgehenden Umformung entstandenen Einzugswege an den Blechrändern bzw. Blechkanten dieser Blechwerkstücke bestimmt und insbesondere auch quantifiziert werden. Die Bestimmung der Einzugs- bzw. Einlaufwege kann durch Vergleich einer ermittelten Umrisskontur mit der Umrisskontur der unverformten Blechplatine erfolgen. Die Bestimmung der Einzugswege kann dabei über den gesamten Umfang (d. h. an jeder Stelle der ermittelten Umrisslinie) oder nur in relevanten Abschnitten erfolgen. Anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Methoden kommt die hier beschriebene Methode in vorteilhafter Weise ohne Werkzeugmesstechnik aus. Ferner sind die aus dem Stand der Technik bekannten Methoden (siehe bspw.
DE 103 29 898 B4 ) nur für eine lokale Bestimmung des Kanteneinzugs- bzw. Kanteneinlaufs geeignet.
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Anhand der berechneten Schattenflächen und/oder der bestimmten bzw. ermittelten Einzugswege können die insbesondere fortlaufend erfassten Blechformteile miteinander verglichen und Veränderungen erkannt werden (so genannte Änderungsüberwachung). Ebenso können die errechneten Schattenflächen und/oder die ermittelten Einzugswege (Zahlenwerte) mit Sollgrößen bzw. Sollwerten verglichen werden, wodurch außerhalb eines Toleranzbereichs liegende Abweichungen erkannt werden können. Werden hierbei kritische Veränderungen und/oder unzulässige Abweichungen erkannt, können manuell oder automatisch geeignete Gegenmaßnahmen veranlasst werden. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass basierend auf einer solchen Prozessüberwachung auch eine Regelung des in der erfindungsgemäßen Pressenlinie und/oder nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten Herstellprozesses erfolgt.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise anhand der schematischen Figuren näher erläutert.
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1 zeigt in einer Seitenansicht die ersten beiden Pressenstufen einer Pressenstraße.
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2 zeigt in einer Draufsicht die Umrisskonturen der Blechplatinen und der Blechwerkstücke nach der ersten Pressenstufe.
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1 zeigt die ersten beiden Pressen 110 und 120 einer als Pressenstraße ausgebildeten Pressenlinie 100. Die in Reihe hintereinander angeordneten Pressen 110 und 120 bilden die ersten beiden Pressenstufen der Pressenstraße 100. (Ebenso kann es sich auch um Pressenstufen einer Stufenpresse handeln.) Die Pressen der Pressenstraße 100 sind mit Pressenwerkzeugen bestückt und durch ein nicht dargestelltes Werkstücktransfersystem bzw. Werkstücktransportsystem verbunden bzw. verkettet. Das Werkstücktransfersystem kann bspw. durch zwischen den Pressen angeordneten Robotern mit Werkstückgreifeinrichtungen (so genannte Transferrobter) gebildet sein, wobei aus dem Stand der Technik auch andere Werkstücktransfersysteme bekannt sind. Die Durchlaufrichtung der Blechwerkstücke durch die Pressenstraße 100 ist mit dem Pfeil DLR angegeben.
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In der Pressenstraße 100 werden in an und für sich bekannter Weise in Serie, also fortlaufend, aus zugeführten ebenen Blechplatinen 10 Blechformteile hergestellt bzw. gefertigt. In der ersten Pressenstufe 110 werden die zugeführten Blechplatinen 10 tiefgezogen und dann mit Hilfe des Werkstücktransfersystems der zweiten Pressenstufe 120 zugeführt, wo ein Außen- bzw. Flanschbeschnitt erfolgt. In den weiteren nicht dargestellten Pressenstufen werden weitere Umform- und/oder Schneidoperationen an den Blechwerkstücken 20 durchgeführt, um schließlich Endgeometrie aufweisende Blechformteile zu erhalten, wobei es sich insbesondere um Karosseriebauteile für Kraftfahrzeuge handelt.
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Von besonderer Relevanz für die weitere Herstellabfolge in den nachfolgenden Pressenstufen ist vor allem der Erstzug in der Eingangspressenstufe 110, der jedoch schwankenden Einflussgrößen unterliegt. Die schwankenden Einflussgrößen zeigen sich in von einander abweichenden Umrisskonturen 21a, die die Blechwerkstücke 20a nach der ersten Pressenstufe 110 aufweisen. Die unterschiedlichen Umrisskonturen 21a der Blechwerkstücke 20a sind in 2 durch ein Linienbündel veranschaulicht. Die Umrisskonturen 21a spiegeln die schwankenden Einflussgrößen bei der Umformung in der ersten Pressenstufe 110 wieder und werden erfindungsgemäß zur Prozessüberwachung und gegebenenfalls auch zur Einstellung und/oder Regelung des Herstellprozesses in der Pressenstraße 100 herangezogen.
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Hierzu ist eine zwischen der ersten Pressenstufe 110 und der zweiten Pressenstufe 120 angeordnete Kameraeinrichtung 210 vorgesehen, die nach oben schauend unterhalb der Werkstücktransferebene bzw. Werkstücktransportebene N angeordnet ist. Mit der Kameraeinrichtung 210 können während der Werkstücktransfers die vom Werkstücktransfersystem (Transferroboter) von der ersten Pressenstufe 210 zur zweiten Pressenstufe 220 bewegten Blechwerkstücke 20a erfasst werden. (Anstatt einer einzelnen Kameraeinrichtung 210 können im Zwischenraum zwischen den Pressenstufen 110 und 120 auch mehrere, quer zur Durchlaufrichtung DLR verteilt angeordnete Kameraeinrichtungen vorgesehen sein.) Die Kameraeinrichtung 210 weist eine ortsfest angeordnete Zeilenkamera 212 mit einem geeigneten Objektiv bzw. einer Linse 215 auf. Mit 230 ist eine Reinigungseinrichtung zur automatisierten Reinigung des Kameraobjektivs 215 bezeichnet. Optional kann auch wenigstens eine nicht gezeigte Beleuchtungseinrichtung vorgesehen sein.
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Die von der Kameraeinrichtung 210 bzw. der Zeilenkamera 212 erfassten Bilddaten werden in einer Auswerteeinrichtung 220 automatisiert ausgewertet, wobei für jedes erfasste Blechwerkstück 20a dessen Umrisskontur 21a ermittelt wird. Die Kameraeinrichtung 210 und die Auswerteeinrichtung 220 fungieren somit quasi als Umrissscanner. Die Auswerteeinrichtung 220 kann ortsfern angeordnet werden.
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Im Rahmen einer Prozessüberwachung werden die ermittelten Umrisskonturen 21a mit Hilfe der Auswerteeinrichtung 220 weiter ausgewertet, was ebenfalls automatisiert erfolgt. Zwei erfindungsgemäße und besonders bevorzugte Möglichkeiten hierzu werden nachfolgend dargestellt, wobei diese Möglichkeiten auch miteinander kombinierbar sind.
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Die eine Möglichkeit der Prozessüberwachung sieht vor, dass aus den ermittelten Umrisskonturen 21a der erfassten Blechwerkstücke 20a die Flächeninhalte oder Flächenumfänge der Schattenflächen A dieser Blechwerkstücke 20a berechnet werden. Die berechneten Größen können dann, insbesondere anhand der berechneten Zahlenwerte, fortlaufend miteinander verglichen werden, um so im andauernden Herstellprozess relative Veränderungen und hierbei insbesondere auch schleichende Veränderungen zu erkennen (dies kann auch als Änderungsüberwachung bezeichnet werden). Ebenso können die berechneten Größen mit einem Sollwert verglichen werden, um so außerhalb eines Toleranzbereichs liegende unzulässige Abweichungen zu erkennen.
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Die andere Möglichkeit der Prozessüberwachung sieht vor, dass aus den ermittelten Umrisskonturen 21a der erfassten Blechwerkstücke 20a die bei der vorausgehenden Umformung der Blechplatinen 10 (in der Pressenstufe 110) entstandenen Einzugs- bzw. Einlaufwege an den Platinenkanten bzw. Blechrändern dieser Blechwerkstücke 20a bestimmt werden. Eine qualitative oder auch quantitative Bestimmung der Einzugswege kann bspw. durch Vergleich einer ermittelten Umrisskontur 21a mit der Umrisskontur 11 der unverformten Blechplatine 10 erfolgen. Die Bestimmung der Einzugswege kann dabei über den gesamten Umfang (d. h. an jeder Stelle einer ermittelten Umrisslinie 21a) oder lokal in relevanten Abschnitten und/oder an relevanten Stellen erfolgen, wie in 2 durch die Doppelpfeile E1, E2, E3 und E4 veranschaulicht. Die ermittelten Einzugswege E1, E2, E3 und E4 können dann, insbesondere anhand von Zahlenwerten, fortlaufend miteinander verglichen werden, um so im andauernden Herstellprozess relative Veränderungen und hierbei insbesondere auch schleichende Veränderungen zu erkennen (Änderungsüberwachung). Ebenso können die ermittelten Einzugswege E1, E2, E3 und E4 mit Sollwerten verglichen werden, um so außerhalb eines Toleranzbereichs liegende unzulässige Abweichungen zu erkennen.
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Werden bei einer solchen Prozessüberwachung kritische Veränderungen und/oder unzulässige Abweichungen erkannt, kann dies dem zuständigen Personal angezeigt werden, das dann, bspw. durch Veränderung von Pressen- und/oder Werkzeugeinstellungen, manuell in den Herstellprozess eingreifen kann. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass beim Erkennen kritischer Veränderungen und/oder unzulässiger Abweichungen automatisch, insbesondere in einem Regelkreis, in den Herstellprozess eingegriffen wird, wozu die Auswerteeinrichtung 220 elektronisch mit den Pressen- und/oder Werkzeugsteuereinrichtungen kommuniziert.
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In vorteilhafter Weise kann beim Erkennen einer kritischen Veränderung und/oder unzulässigen Abweichung an einem erfassten Blechwerkstück 20a und/oder bei einer ungünstigen Prognose für dessen weitere Herstellabfolge in den nachfolgenden Pressenstufen auch spontan in den weiteren Herstellprozess eingegriffen werden, um ein Fehl- bzw. Ausschussteil zu vermeiden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Blechplatine
- 11
- Umrisskontur (der Blechplatine)
- 20
- Blechwerkstück
- 21
- Umrisskontur (des Blechwerkstücks)
- 100
- Pressenlinie
- 110
- erste Pressenstufe
- 120
- zweite Pressenstufe
- 210
- Kameraeinrichtung
- 212
- Kamera
- 215
- Kameraobjektiv
- 220
- Auswerteeinrichtung
- 230
- Reinigungseinrichtung
- A
- Schattenfläche
- E1
- Einzugsweg (Einlaufweg)
- E2
- Einzugsweg (Einlaufweg)
- E3
- Einzugsweg (Einlaufweg)
- E4
- Einzugsweg (Einlaufweg)
- DLR
- Durchlaufrichtung
- N
- Transferniveau
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010052040 A1 [0003]
- DE 102007060278 A1 [0005]
- DE 10329898 B4 [0021]
