DE102015012795A1

DE102015012795A1 - Kontrollanordnung zur Kontrolle eines Umformteils, Fertigungsanordnung mit der Kontrollanordnung und Verfahren zur Kontrolle des Umformteils

Info

Publication number: DE102015012795A1
Application number: DE102015012795.0A
Authority: DE
Inventors: Matthias Kraft; Udo Bürgel; Rainer Wolf-Dietrich Schütze; Thomas Kraushaar
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: Vitronic Dr Ing Stein Bildverarbeitungssysteme GmbH; GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2017-04-06

Abstract

Kontrollanordnung 60 zur Kontrolle eines Umformbereichs 62 eines in einem Umformwerkzeug 4 umgeformten Umformteils 61, mit einer Beleuchtungseinrichtung 63 zur Beleuchtung des Umformteils 61, mit einer Sensorvorrichtung 64 zur Erfassung eines Konturverlaufs 65 des Umformbereichs 62, mit einer Auswerteeinrichtung 72 zur Auswertung des durch die Sensorvorrichtung 64 erfassten Konturverlaufs 65 als Normkonturverlauf 66 oder als Abweichkonturverlauf 67, mit einer Aktoreinrichtung 69 zur Nachjustierung des Umformwerkzeugs 4, sodass ein weiteres in dem Umformwerkzeug 4 umgeformtes Umformteil 61 den Normkonturverlauf 66 aufweist, mit einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 68 zur Ansteuerung- und/oder Regelung der Aktoreinrichtung 69 in Abhängigkeit des ausgewerteten Norm- oder Abweichkonturverlaufs 66, 67.

Description

Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft eine Kontrollanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, die zur Kontrolle eines Umformbereichs eines in einem Umformwerkzeug umgeformten Umformteils ausgebildet ist und eine Fertigungsanordnung mit der Kontrollanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Kontrolle des Umformteils mit der Fertigungsanordnung.
Hintergrund:
Zur Kontrolle von Blechformteilen nach einem Bearbeitungsvorgang ist es bereits bekannt, das Blechformteil durch zwei Zeilenkameras erfassen zu lassen.
Beispielsweise beschreibt die Druckschrift DE 41 00 88 7 A1 , die wohl den nächstliegenden Stand der Technik bildet, dass sich ein Blechformteil zwischen zwei Kameras und einer Beleuchtungseinrichtung hindurch bewegt. Während der Bewegung liegt das Blechformteil auf einer transparenten Trägerplatte oder auf einem transparenten Fließband. Die Möglichkeiten des Verfahrens belaufen sich auf die Kontrolle äußerer sichtbarer Körperkanten und Lochbilder im Teil.
Beschreibung:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine funktional verbesserte Kontroll- und/oder Fertigungsanordnung für Umformteile bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Kontrollanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Fertigungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder aus den beigefügten Figuren.
Es wird eine Kontrollanordnung vorgeschlagen, die zur Kontrolle eines Umformbereichs eines Umformteils ausgebildet ist. Das Umformteil ist vorzugsweise als ein dreidimensionales Bauteil ausgebildet. Vorzugsweise ist die Kontrollanordnung in einer Fertigungsstraße angeordnet, anordbar, eingesetzt und/oder einsetzbar. Die Fertigungsstraße umfasst ein Umformwerkzeug und das in dem Umformwerkzeug umgeformte Umformteil. Vorzugsweise ist das Umformwerkzeug in einer Umformpresse integrierbar und/oder integriert. Es ist insbesondere als ein sogenanntes Kopfwerkzeug der Fertigungsstraße ausgebildet und/oder angeordnet. Hierbei bildet das Umformwerkzeug eine erste Umformstation für eine Teileplatte, aus der das Umformteil umgeformt wird. Beispielsweise ist das Umformwerkzeug als ein Blech umformwerkzeug, insbesondere als ein Tiefziehwerkezug, für Blechplatten ausgebildet.
Im Rahmen der Erfindung ist es bevorzugt, dass das Umformteil als ein Tiefziehteil, insbesondere als ein Tiefziehblechteil, im Speziellen als ein tiefgezogenes Karosserieteil aus Blech für eine Fahrzeugkarosserie, ausgebildet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Umformbereich um einen tiefgezogenen Bereich des Umformteils.
Die Kontrollanordnung umfasst eine Beleuchtungseinrichtung, die zur Beleuchtung, insbesondere zur Hinterleuchtung des Umformteils ausgebildet ist. Beispielsweise ist die Beleuchtungseinrichtung als eine Lichtleiste ausgebildet.
Die Kontrollanordnung umfasst mindestens eine Sensorvorrichtung, die zur Erfassung eines Konturverlaufs des Umformbereichs ausgebildet ist. Insbesondere erfasst die Sensorvorrichtung zumindest abschnittsweise eine Außenkontur des Umformbereichs und/oder eine den Umformbereich umgebende Randlinie.
Die Kontrollanordnung weist eine Auswerteeinrichtung auf, die zur Auswertung des durch die Sensorvorrichtung erfassten Konturverlaufs ausgebildet ist. Die Auswerteeinrichtung wertet den erfassten Konturverlauf als einen Normkonturverlauf aus, der insbesondere einem Normreferenzkonturverlauf eines simulierten Normreferenzumformteils entspricht. Alternativ wertet die Auswerteeinrichtung einen Abweichkonturverlauf aus, der insbesondere von dem Normreferenzkonturverlauf des simulierten Normreferenzumformteils abweicht.
Die Kontrollanordnung umfasst eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung, die zur Ansteuerung und/oder Regelung einer Aktoreinrichtung in Abhängigkeit des ausgewerteten Norm- oder Abweichkonturverlaufs ausgebildet ist. Vorzugsweise wird die Aktoreinrichtung durch die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung angesteuert und/oder geregelt, wenn die Auswerteeinrichtung den Abweichkonturverlauf feststellt und/oder festgestellt hat. Vorzugsweise basiert die Steuerung und/oder Regelung auf Simulationsdaten (Finite Element Simulation). Insbesondere kommt hierfür eine sogenannte Sensitivitäts-/Robustheitsanalyse zur Anwendung. Im Speziellen werden hierbei zu einem „optimalen Bauteilergebnis” Simulationen mit schwankenden Einflussparametern durchgeführt und ausgewertet. Vorzugsweise wird die Steuerung und/oder Regelung auf Basis der gewonnenen Daten in einer digitalen Datenverarbeitungseinrichtung, z. B. auf einem Rechner oder Computer, programmiert.
Die Kontrollanordnung umfasst die Aktoreinrichtung, die zu einer Nachjustierung des Umformwerkzeugs ausgebildet ist. Beispielsweise ist die Aktoreinrichtung als eine Motoreinrichtung, insbesondere als eine Servomotoreinrichtung, ausgebildet. Eine Motorwelle der Servomotoreinrichtung ist üblicherweise in ihrem Drehwinkel, ihrer Drehgeschwindigkeit und Beschleunigung exakt einstellbar. Dadurch kann die Nachjustierung einfach und automatisiert erfolgen. Durch die Nachjustierung wird erreicht, dass mindestens ein weiteres in dem Umformwerkzeug umgeformtes Umformteil in gleichbleibender Qualität den Normkonturverlauf aufweist Vorteilhaft ist, dass die Aktoreinrichtung so angesteuert und/oder geregelt wird, dass Maschinenparameter des Umformwerkzeugs für mindestens einen weiteren Umformvorgang automatisch optimiert werden können. Dadurch kann eine gleichbleibende und/oder verbesserte Qualität aller weiteren hergestellten Umformteile gewährleistet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Auswerteeinrichtung ein simulierter Normkonturverlauf eines simulierten Normumformteils vorzugsweise als ein digitaler Datensatz eines dreidimensionalen Bauteils hinterlegt und/oder gespeichert. Der simulierte Normkonturverlauf dient zur Auswertung beim Abgleich mit dem erfassten Konturverlauf des Umformbereichs des Umformteils durch die Auswerteeinrichtung.
Alternativ oder optional ergänzend ist in der Auswerteeinrichtung ein simuliertes Normkoordinatensystem des simulierten Normumformteils, insbesondere als ein weiterer digitaler Datensatz, hinterlegt und/oder gespeichert. Dadurch können Koordinaten des Umformteils an Normkoordinaten des simulierten Normumformteils im Normkoordinatensystem angeglichen werden. Insbesondere kann das Umformteil bei der Auswertung in eine richtige digitale Lage und/oder Position gebracht, kontrolliert und mit dem simulierten Normumformteil abgeglichen werden.
Bevorzugt gleicht die Auswerteeinrichtung den durch die Sensorvorrichtung erfassten Konturverlauf des Umformteils mit dem simulierten Normkonturverlauf ab. Insbesondere wertet die Auswerteeinrichtung den erfassten Konturverlauf als den Normverlauf oder als den Abweichverlauf aus. Besonders bevorzugt übermittelt die Auswerteeinrichtung das Ergebnis, insbesondere den Normverlauf oder den Abweichverlauf, insbesondere als digitale Daten, an die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung.
In einer bevorzugten konstruktiven Umsetzung der Erfindung umfasst die Sensorvorrichtung mindestens zwei Sensoreinrichtungen. Vorzugsweise sind die mindestens zwei Sensoreinrichtungen als optische Sensoreinrichtungen ausgebildet. Insbesondere sind die mindestens zwei Sensoreinrichtungen als mindestens zwei Kameras, im Speziellen als mindestens zwei Zeilenkameras, ausgebildet. Zeilenkameras bieten üblicherweise eine gute räumliche Auflösung und lesen die erfassten Zeilen zügig als Fläche aus.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung umfasst die Fertigungsanordnung mit der Kontrollanordnung nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach den Ansprüchen 1 bis 6. Die Fertigungsanordnung umfasst die Fertigungsstraße mit dem Umformwerkzeug und mit dem in dem Umformwerkzeug hergestellten Umformteil. Das Umformwerkzeug ist bevorzugt in der Fertigungsstraße als Kopfwerkzeug angeordnet. Das Umformteil wird nach der Umformung im Umformwerkzeug in der Fertigungsstraße zu einer nachfolgenden Fertigungs- und/oder Bearbeitungsstation befördert. Während der Beförderung wird der Umformbereich des Umformteils in der Fertigungsstraße durch die Kontrollanordnung kontrolliert. Somit erfolgt die Kontrolle des Konturverlaufs in einem bewegten Transportzustand des Umformteils in der Fertigungsstraße.
Die Beförderung und/oder der Transport des Umformteils erfolgt beispielsweise durch mindestens eine Roboter-, Schaufel- oder Greifervorrichtung Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass Greifer der Roboter-, Schaufel- oder Greifervorrichtung in ihren Ausmaßen möglichst klein ausgebildet sind, sodass nur ein möglichst kleiner Bereich des Umformteils durch die Greifer verdeckt wird und die Kontrolle des Umformbereichs nicht beeinträchtigt wird.
In einer bevorzugten konstruktiven Umsetzung der Erfindung ist die Sensorvorrichtung in der Fertigungsstraße feststehend angeordnet. Alternativ oder optional ergänzend ist die Sensorvorrichtung im bewegten Transportzustand des Umformteils oberhalb des Umformteils angeordnet. Insbesondere wird das Umformteil durch die Sensorvorrichtung bei der Beförderung und/oder bei dem Transport in der Fertigungsstraße von oben erfasst. Im Speziellen wird dadurch der Umformbereich von oben erfasst.
Vorzugsweise weist die Sensorvorrichtung in der Ausbildung als die mindestens zwei Sensoreinrichtungen mindestens zwei unterschiedliche Erfassungsbereiche für den Umformbereich beziehungsweise für den Konturverlauf auf. Bevorzugt sind die mindestens zwei Sensoreinrichtungen so zueinander angeordnet, dass sich die Erfassungsbereiche der Sensoreinrichtungen überschneiden. Insbesondere wird in jeden Erfassungsbereich eine Aufnahme eines Abschnitts des Umformteils, insbesondere des Umformbereichs, aufgenommen, wobei diese vorzugsweise zur Auswertung an die Auswerteeinrichtung übermittelt werden. Besonders bevorzugt ist, dass die Auswerteeinrichtung die Aufnahmen zu einer Gesamtaufnahme zusammenfügt und auswertet.
Vorzugsweise kann die Sensoreinrichtung dabei aus mehreren Kameras (z. B. Zeilenkameras als Stereopaaranordnung) und/oder Laser-Modulen bestehen um die Umformteile mit einem bildgegebenen Verfahren überwachen zu können und mit Hilfe eines Laser-Moduls Abstände und Entfernungen an den Objekten messen zu können.
Eine bevorzugte konstruktive Umsetzung der Erfindung sieht vor, dass die Beleuchtungseinrichtung feststehend in der Fertigungsstraße angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Beleuchtungseinrichtung in einer Draufsicht von oben auf die Kontrollanordnung deckungsgleich und/oder überlappend mit der Sensorvorrichtung angeordnet. Alternativ oder optional ergänzend ist die Beleuchtungseinrichtung im bewegten Transportzustand des Umformteils unterhalb des Umformteils angeordnet. Dadurch ist das Umformteil insbesondere von unten beleuchtet und/oder hinterleuchtet. Optional beleuchtet die Beleuchtungseinrichtung eine Kavität des umgeformten Umformteils von unten. Mit Hilfe der Sensorvorrichtung und der Beleuchtungseinrichtung kann ein Schattenriss des Umformteils erfasst werden, wobei neben der Konturerfassung des Umformteils auch u. a. Fehler wie z. B. Risse im Umformteil festgestellt werden können.
Die Aufnahmen der Schattenrisse werden anschließend in einer Auswerteeinheit der Sensorvorrichtung ausgewertet, hierbei wird aus den einzelnen erfassten Konturpunkten eine einheitliche 3D-Kontur durch eine Transformation aus dem Sensorkoordinatensystem in das Koordinatensystem des Umformwerkzeugs des Umformteils berechnet. Neben der Berechnung einer 3D-Kontur des Umformteils ist auch eine Konturerfassung in 2D möglich.
Der Vorteil der Konturerfassung der beschriebenen Sensorvorrichtung ist die Genauigkeit der Erfassung (von ≤ 1 mm Genauigkeit) der 2D-Kontur des Umformteils, welches eine bessere Erfassung darstellt, als aus dem Stand der Technik bekannt ist. Z. B. ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass durch die Erfassung von vier Punkten entlang des Umformteils mittels Lasertriangulation eine Kontur des Umformteils berechnet werden kann.
Beispielsweise ist die Beleuchtungseinrichtung auf einem Boden der Fertigungsstraße angeordnet oder in dem Boden integriert. Beispielsweise weist die Beleuchtungseinrichtung als Lichtleiste eine Länge auf, die mindestens einer Länge des zu beleuchtenden Umformteils entspricht. Dadurch kann das Umformteil im bewegten Transportzustand von unten über seine gesamte Länge beleuchtet werden. Insbesondere wird eine Qualität der durch die Sensorvorrichtung erfassten Aufnahmen verbessert. Weiterhin wird es durch die Beleuchtung und/oder Hinterleuchtung des Umformteils ermöglicht, eine Qualitätskontrolle auf etwaige vorhandene Risse im Umformteil durchzuführen. Hierzu detektiert die Sensorvorrichtung Lichtstrahlung, die durch die Risse im Umformteil hindurchstrahlt und z. B. als Schattenriss erkennbar ist. Wird mindestens ein Riss detektiert, so übermittelt die Sensorvorrichtung dies als entsprechendes Sensorsignal an die Auswerteeinrichtung. Über die Ansteuerung und/oder Regelung durch die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung wird das Umformwerkzeug dann entsprechend nachjustiert, sodass bei einem nachfolgend gefertigten und/oder zu fertigenden Umformteil keine Risse auftreten.
Möglich ist im Rahmen der Erfindung auch, dass die Sensorvorrichtung und die Beleuchtungseinrichtung zu der bisher beschriebenen Anordnung in der Fertigungsstraße vertauscht angeordnet sind. In diesem Falle können die Beleuchtungseinrichtung oberhalb des Umformteils und die Sensorvorrichtung unterhalb des Umformteils angeordnet sein.
In einer bevorzugten Umsetzung der Erfindung weist das Umformteil mindestens drei Markierungen auf. Alternativ sind in das Umformteil, zum Beispiel bei der Umformung in dem Umformwerkzeug, mindestens drei Markierungen eingebracht. Beispielsweise sind die Markierungen als Durchbrüche und/oder Löcher oder anderer dreidimensionaler Merkmale ausgebildet. Vorzugsweise sind die Markierunqgen in Eck- und/oder Randbereichen des Umformteils angeordnet, wodurch der später in der Fahrzeugkarosserie sichtbare Umformbereich nicht beeinträchtigt wird.
Besonders bevorzugt sind die mindestens drei Markierungen zur Einordnung als Koordinaten in ein Koordinatensystem ausgebildet und/oder vorgesehen. Vorzugsweise richtet die Auswerteeinrichtung die Koordinaten des Umformteils an den Koordinaten des simulierten Normumformteils in dem simulierten Normkoordinatensystem aus. Dadurch wird gewährleistet, dass eine lagerichtige Auswertung des Umformteils durch die Auswerteeinrichtung erfolgen kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Umformwerkzeug einen hubkraftbetätigten Teilehalter und einen Gegenhalter. Vorzugsweise ist das Umformteil zwischen dem Teilehalter und dem Gegenhalter anordbar und/oder umformbar. Optional ergänzend weist das Umformwerkzeug mindestens einen, vorzugsweise mindestens zwei, insbesondere mindestens drei Distanzhalter auf. Der mindestens eine Distanzhalter legt eine Größe eines Ziehspaltes zwischen dem Teilehalter und dem Gegenhalter fest, wobei die Größe des Ziehspaltes an eine Teilestärke des Umformteils angepasst ist. Optional sind in Randbereichen des Teilehalters oder des Gegenhalters oder in Randbereichen von beiden außerhalb des Ziehspalts Aufnahmetaschen vorgesehen, die der Anzahl der einzusetzenden Distanzhalter entsprechen. Insbesondere ist mindestens eine Aufnahmetasche, vorzugsweise mindestens zwei Aufnahmetaschen, insbesondere mindestens drei Aufnahmetaschen für den höhenverstellbaren und an die Größe des Ziehspalts anpassbaren Distanzhalter vorzusehen.
Vorzugsweise weist jeder der mindestens drei Distanzhalter ein oberes und ein unteres Distanzstück auf. Insbesondere sind die Distanzstücke in einer Trennebene aufeinander liegend gegeneinander stufenlos verschiebbar. Optional weist die Trennebene einen selbsthemmenden Neigungswinkel gegenüber dem Ziehspalt auf.
Das Umformwerkzeug mit derartigen Distanzhaltern hat den Vorteil, dass die Distanzhalter eine an die variierende Teilestärke angepasste Mindesthöhe des Ziehspalts auf Hundertstelmillimeter genau anpassen können. Dazu sind die Trennebene und der dazu gehörende Neigungswinkel relativ flach, mindestens jedoch kleiner als 5, ausgebildet, so dass bereits durch diesen flachen Winkel eine Selbsthemmung erreicht wird, die ohne das Vorsehen von Verzahnungen dafür sorgt, dass sich die beiden aufeinander liegenden Distanzstücke auch aufgrund des hohen Arbeitsdruckes von mehreren 100 Bar, trotz einer geglätteten und ebenen Trennebene ohne jede Verzahnung, nicht verschieben.
Ein weiterer Vorteil dieser Distanzhalter ist es, dass sie durch ihre Anzahl von mindestens drei Stück verteilt auf den Umfang der zu verformenden Teileplatte eine stabile Ebene aufspannen und damit einen stabilen Ziehspalt gewährleisten. Die Anzahl der Distanzhalter wird jedoch nicht nur in Bezug auf das Aufspannen einer exakten stabilen Ebene für den Ziehspalt bestimmt, sondern auch von dem Umfang bzw. der Größe der zu verformenden Teileplatte bestimmt, so dass in Abhängigkeit von dem Umfang der Teileplatte eine Vielzahl von Distanzhaltern zwischen dem hubkraftbetätigten Teilehalter und dem Gegenhalter vorzusehen sind.
Im Rahmen der Erfindung ist es besonders bevorzugt, dass das untere Distanzstück eine Einstellspindel aufweist. Vorzugsweise steht die Einstellspindel mit dem oberen Distanzstück über einen Mitnehmer in Eingriff. Insbesondere weist der Mitnehmer ein Innengewinde auf, das mit einem Außengewinde der Einstellspindel in Eingriff steht. Mithilfe dieser Einstellspindel in Zusammenwirken mit dem Mitnehmer können nun die beiden, nämlich das untere und das obere Distanzstück, gegeneinander dank der zu dem Ziehspalt geneigten Trennebene kontinuierlich verschoben werden. Dadurch kann die Mindestspaltgröße um wenige Zehntelmillimeter vergrößert oder verkleinert werden, um eine ausreichende Anpresskraft oder einen ausreichenden Anpressdruck auf Randbereiche einer umzuformenden Teileplatte auszuüben. Insbesondere hat dies Auswirkungen auf den Konturbereich des Umformteils. Somit kann über die Betätigung und/oder Justierung der Einstellspindel der Normkonturbereich erreicht werden.
Die jeweilige Stellung des Mitnehmers kann, insbesondere im Falle einer manuellen Einstellung, durch einen randseitig an dem Distanzhalter angeordneten Nonius auf Hundertstelmillimeter genau eingestellt werden. Durch den Nonius wird gleichzeitig auch die Reproduzierbarkeit einer einmal eingesetzten Einstellung verbessert. Die Reproduzierbarkeit wird außerdem dadurch verbessert, dass das untere Distanzstück zwei fluchtend zueinander angeordnete Gleitlager aufweist, in denen die Einstellspindel gelagert ist.
Bei Betätigung und/oder Justierung durch die Antriebseinrichtung erfolgt die Einstellung des Mitnehmers durch die entsprechende Ansteuerung und/oder Regelung der Antriebseinrichtung.
Neben der exakten Lagerung der Einstellspindel in den Lagerböcken des unteren Distanzstückes kommt es auch darauf an, dass die drehbar gelagerte Einstellspindel axial ohne Spiel arretiert ist. Das wird in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, dass die zwei einander gegenüberliegenden Lagerböcke der fluchtenden Gleitlager einander gegenüberliegende axiale Einspannflächen für die Einstellspindel aufweisen. Dazu bildet eine erste Einspannfläche eine axiale Arretierung eines Kopfes der Einstellspindel aus und eine zweite Eispannfläche bildet eine axiale Arretierung einer gegen Verdrehen gesicherten Kontermutter auf einem dem Kopf gegenüberliegenden Gewindeende der Einstellspindel aus. Diese beiden Einspannflächen zur axialen Arretierung der Einstellspindel sind mitentscheidend bei einer präzisen Einstellung einer reproduzierbaren Höhe der Blechdistanzhalter.
Außerdem muss die Kontermutter gegen Verdrehen gesichert werden oder sein. Dies wird in einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Splint, der durch die Kontermutter und durch das Gewindeende der Einstellspindel hindurchragt, erreicht. Eine derartige formschlüssige Sicherung ist gegenüber einer kraftschlüssigen Sicherung wie bei einem Verspannen von zwei Kontermuttern gegeneinander vorzuziehen, um sicherzustellen, dass die einmal eingestellte Mindesthöhe für den gesamten Umformprozess eingehalten bleibt.
Außerdem ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, insbesondere bei manueller Handhabung, vorgesehen, die Einspannspindel vor Verdrehungen nach dem Einstellen der Höhe zu sichern. Um eine stufenlose Einstellung zu gewährleisten, sind dafür Klemmelemente an einem Kopfbereich der Einspannspindel vorgesehen. Ein derartiges Klemmelement kann beispielsweise ein Klemmband sein, das einen Rundkopf der Einstellspindel klemmend umschließt, wobei die Einstellungsmöglichkeit der Einstellspindel durch eine Steckschlüsselaufnahme des Rundkopfes der Einstellspindel gewährleistet wird. Anstelle eines derartigen Klemmbandes ist es, insbesondere bei manueller Handhabung, auch möglich, den Rundkopf in jeder beliebigen Einstellung der Einstellspindel kraftschlüssig durch eine quer zu einer Drehachse der Einstellspindel angeordneten Klemmschraube stufenlos zu arretieren. In diesem Fall wird die Verstellung der Einstellung der Einstellspindel vor dem Arretieren durch eine Steckschlüsselaufnahme in dem Rundkopf ermöglicht. Darüber hinaus können in dem Kopfbereich der Einstellspindel Arretierungsbohrungen quer zu der Drehachse der Einstellspindel angeordnet sein, in die ein Arretierungsstift einführbar ist, der damit die Einstellspindel stufenweise in unterschiedlichen Einstellungen arretiert.
Um die Selbsthemmung der aufeinander liegenden Distanzstücke eines jeden Blechhalters zu gewährleisten und damit einen unerwünschten Verstelldruck auf die Einspannspindel zu minimieren, ist es vorgesehen, dass der Neigungswinkel kleiner oder gleich 5 ist und in einem Vorzugsbereich liegt, der zwischen 0,1 5,0 vorgesehen ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist dieser Bereich des vorteilhaften selbsthemmenden Neigungswinkels auf Werte zwischen 0,5 und 3,0 eingeschränkt. Schließlich ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Trennebene einen Neigungswinkel zwischen 1,0 und 2,0 aufweist. Insbesondere gilt in vorteilhafter Weise, dass, je kleiner der Neigungswinkel ist, umso genauer kann eine Höhenverstellung bei einer Anpassung der Blechdistanzhalter an die Variationen der Dicke einer Teileplatte erfolgen und damit an Variationen des Ziehspalts angepasst werden.
Besonders bevorzugt ist die Aktoreinrichtung direkt oder indirekt mit der Einstellspindel gekoppelt. Beispielsweise ist die Aktoreinrichtung über eine Kupplung mit der Einstellspindel gekoppelt, insbesondere mit der Kupplung an die Einstellspindel angebunden. Optional ist die Kupplung durch Madenschrauben an der Aktorvorrichtung und/oder Einstellspindel fixiert.
Vorzugsweise ist die Aktoreinrichtung dazu ausgebildet, bei und/oder nach Ansteuerung und/oder Regelung durch die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung die Verschiebung der Distanzstücke gegeneinander durch Betätigung der Eistellspindel in der Art vorzunehmen, dass das in dem Umformwerkzeug umgeformte Umformteil, den Normkonturverlauf aufweist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle des Umformteils mit der Fertigungsanordnung nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach den Ansprüchen 7 bis 12.
Das Umformwerkzeug ist bevorzugt als das Kopfwerkzeug am Anfang der Fertigungsstraße angeordnet. Vorzugsweise in einem ersten Bearbeitungsschritt der in das Umformwerkzeug eingelegten Teileplatte das Umformteil hergestellt. Optional wird das Umformteil innerhalb der Fertigungsstraße zu einer weiteren Bearbeitungsstation transportiert. Während des Transports, insbesondere in Bewegung des Umformteils, wird der Umformbereich durch die Kontrollanordnung kontrolliert. Hierbei wird das Umformteil z. B. unterhalb der Sensorvorrichtung hindurch und zugleich z. B. über die Beleuchtungseinrichtung hinüber bewegt und/oder befördert. Während dieser Beförderung wird das Umformteil vorzugsweise von der Beleuchtungseinrichtung beleuchtet und/oder hinterleuchtet. Der Umformbereich wird insbesondere zugleich von der Sensorvorrichtung erfasst.
Vorzugsweise übermittelt die Sensorvorrichtung anschließend die erfassten Daten an die Auswerteeinrichtung. Diese wertet die Daten als die Aufnahmen aus und gleicht diese mit dem Normkoordinatensystem und/oder mit dem Normumformbereich des hinterlegten simulierten Normumformbauteils ab. Dabei wertet die Auswerteeinrichtung insbesondere aus, ob der Konturverlauf des kontrollierten Umformteils dem Normkonturverlauf des simulierten Normumformteils entspricht oder von diesem abweicht. Auf Basis dieser Auswertung übermittelt die Auswerteeinrichtung ein entsprechendes Signal an die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung. Insbesondere bei Übermittlung eines Signals, das auf eine Abweichung vom Normkonturverlauf hinweist, steuert und/oder regelt die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung die Aktoreinrichtung dazu an, das Umformwerkzeug durch entsprechende Betätigung der Einstellspindel nachzujustieren.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
1: eine schematische Ansicht eines Umformwerkzeugs;
2: eine schematische Draufsicht auf einen Gegenhalter für eine umzuformende Teileplatte;
3: einen schematischen Querschnitt durch einen Distanzhalter;
4: eine schematische perspektivische auseinander gezogene Ansicht des Distanzhalters gemäß 3;
5: eine schematische perspektivische auseinander gezogene Ansicht eines Distanzhalters gemäß einer zweiten Ausführungsform;
6: eine schematische perspektivische Ansicht des Distanzhalters gemäß 5;
7: eine perspektivische Draufsicht auf eine Kontrollanordnung mit einer Sensorvorrichtung, einer Beleuchtungseinrichtung, einer Auswerteeinrichtung, einer Steuerung- und/oder Regelungseinrichtung und mit einer Aktoreinrichtung;
8: eine Fertigungsanordnung mit der Kontrollanordnung aus 7 und mit einer Fertigungsstraße, die ein Umformwerkzeug und ein Umformteil aufweist;
9: eine Draufsicht von oben auf das Umformteil in einem Transportzustand;
10: Aufnahmen der Sensorvorrichtung vom Umformteil, wobei die Auswerteeinrichtung die Aufnahmen zur Auswertung zu einer gemeinsamen Aufnahme zusammenfügt.
11: Koordinatensysteme der beiden Sensoren, sowie Koordinatensystem des Umformwerkzeugs mit Umformteil Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in 1 gezeigte Umformpresse 40, insbesondere Blechumformpresse 40, enthält als Hauptbestandteile ein an einem Pressstößel 41 befestigtes Oberwerkzeug 42 und ein auf einem Maschinenbett 43 angeordnetes Unterwerkzeug 44, die zusammen ein Umformwerkezug 4, insbesondere Blechumformwerkzeug 4, bilden. Das Unterwerkzeug 44 besteht aus einem Formstempel 45, umgeben von einem Gegenhalter 6 zur Aufnahme einer in ein Umformteil 61 umzuformenden Teileplatte 7, insbesondere Blechplatte 7. Die Blechplatte 7 wird von dem Oberwerkzeug 42 durch einen Teilehalter 5, insbesondere Blechhalter 5, auf dem Gegenhalter 6 in einem so genannten Ziehspalt 8 fixiert.
Beim hubkraftbetätigten Absenken des Blechhalters 5 des Oberwerkzeugs 42 wird der Pressstößel 41 in Pfeilrichtung D heruntergefahren und die Blechplatte 7 durch den Formstempel 45 verformt bzw. tiefgezogen. Dabei werden Rückstellfedern 37 und 38 eines Hubtisches 39 in dem Maschinenbett 43 vorgespannt, so dass nach der Umformung zunächst die verformte Blechplatte 7 von dem Formstempel 45 abgehoben wird. Anschließend kann durch Hochfahren des Pressstößels 41 mit dem Oberwerkzeug 42 in Pfeilrichtung E das Oberwerkzeug 42 von dem Unterwerkzeug 44 unter Freigabe der umgeformten Blechplatte 7 getrennt werden.
Um die Einspannkräfte des Blechhalters 5 in Umfangsrichtung der Blechplatte 7 variabel und der Dickentoleranz der Blechplatte 7 angepasst verteilen zu können, sind in dem Spalt 8 zwischen dem Blechhalter 5 und dem Gegenhalter 6 randseitig um die Blechplatte 7 Blechdistanzhalter 1 angeordnet, mit denen kontinuierlich und feinfühlig eine Höhenverstellung des Ziehspaltes 8 im Bereich von Hundertstelmillimetern eingestellt werden kann. Durch diese Höhenjustierung kann ein mehr oder weniger großer Anteil der örtlichen Blechhaltekraft unmittelbar zwischen dem Blechhalter 5 und dem Gegenhalter 6 auf die Blechdistanzhalter 1 übertragen werden, so dass nur der restliche Kraftanteil als effektive Einspannkraft auf die Blechplatte 7 im Ziehspalt 8 einwirkt.
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Gegenhalter 6 für eine umzuformende Blechplatte 7 entlang der Trennebene A-A der 1 zwischen dem Oberwerkzeug 42 und dem Unterwerkzeug 44. In dieser Ausführungsform ist die Blechplatte 7, deren Kontur mit einer gestrichelten Linie gezeigt ist, derart klein, dass die mindestens drei Blechdistanzhalter 1, 2 und 3 ausreichen, um den Ziehspalt 8, der in 1 gezeigt wird, zu sichern und die Anpresskraft in Pfeilrichtung D des Anpressstößels 41 auf die eingespannte Blechplatte 7, wie es in 1 gezeigt wird, zu begrenzen. Für größere Blechplatten können eine Mehrzahl von Distanzhaltern 1 vorgesehen werden, um eine in 1 gezeigte Mindestgröße G des Ziehspalts 8 in Bezug auf die Dicke d der Blechplatte 7 zu sichern.
3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Blechdistanzhalter 1 zwischen dem hubkraftbetätigten Blechhalter 5 und dem Gegenhalter 6 in dem Bereich C der 1. Der Blechdistanzhalter 1 ist in einem Randbereich, wie es die vorhergehenden Figuren zeigen, zwischen dem Blechhalter 5 und dem Gegenhalter 6 in einer Aufnahmetasche 12 angeordnet, die eine größere Höhe aufweist als die Größe G des Ziehspalts 8, um die mechanische Verstellbarkeit und Anpassbarkeit des Blechdistanzhalters 1 zu ermöglichen.
Der Blechdistanzhalter 1 weist ein unteres Distanzstück 10 und ein oberes Distanzstück 9 auf, die in einer Trennebene 11 aufeinander verschiebbar sind, wobei die Trennebene 11 einen Neigungswinkel gegenüber den Begrenzungsflächen der Aufnahmetasche 12 des Blechhalters 5 und des Gegenhalters 6 aufweist. Der Neigungswinkel ist derart gering gewählt, um eine Selbsthemmung der aufeinander liegenden Distanzstücke 9 und 10 zu gewährleisten.
Das untere Distanzstück 10 weist eine Einstellspindel 15 mit einem Außengewinde 16 auf, wobei die Einstellspindel 15 in Gleitlagern 17 und 18 in zwei einander gegenüberliegenden Lagerböcken 19 und 20 des unteren Distanzstückes 10 gelagert ist. Axial wird die Einstellspindel 15 auf einer Kopfseite durch eine Einspannfläche 21 des Lagerbockes 19 und an einem Gewindeende 25 der Einstellspindel 15 durch eine zweite Einspannfläche 22 des Lagerbockes 20 axial arretiert. Außerdem ist die Einstellspindel 15 gegen ein axiales Verschieben durch eine Kontermutter 24 auf dem Gewindeende 25 und durch einen Splint 26, der quer zu einer Drehachse 31 der Einstellspindel 15 eingesteckt ist, gesichert.
Zwischen der Kontermutter 24 und der Einspannfläche 22 ist eine Gleitscheibe 30 angeordnet, um ein z. B. Verdrehen und Einstellen der Einstellspindel 15 zu ermöglichen. Die Einstellspindel 15 des unteren Distanzstückes 10 steht mit ihrem Außengewinde 16 mit einem Innengewinde 14 eines Mitnehmers 13 des oberen Distanzstückes 9 in Eingriff. Der Mitnehmer 13, der ein Teil des oberen Distanzstückes 9 ist, ragt in ein Langloch des unteren Distanzstückes 10 im Bereich der Einstellspindel 15 hinein. Beim Verdrehen der Einstellspindel 15 um die Achse 31 wandert das obere Distanzstück 9 auf der Trennebene 11 vor oder zurück und verändert damit die Größe G des Ziehspaltes 8, indem die Blechplatte 7 zwischen dem Blechhalter 5 und dem Gegenhalter 6 eingespannt ist.
4 zeigt eine schematische perspektivische auseinander gezogene Ansicht des Blechdistanzhalters 1 gemäß 3. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.
Das hier in 4 gezeigte obere Distanzstück 9 mit dem nach unten herausragenden Mitnehmer 13, der das Innengewinde 14 aufweist, welches mit der darunter gezeichneten Einstellspindel 15 über deren Außengewinde 16 in Eingriff steht, weist auf einer Randseite 34 einen Marker 46 auf, der pfeilförmig auf einen Nonius 36, der auf der Oberfläche des unteren Distanzstückes 10 in der Trennebene 11 angeordnet ist, zeigt. Das untere Distanzstück 10 kann mit vier Schrauben auf dem Gegenhalter fixiert sein, wobei die Aufnahmebohrungen 47, 48, 49 und 50 für die vier Schrauben in dem unteren Distanzstück angeordnet sind.
Ein Kopf 23 der Einstellspindel 15 ist als Rundkopf 28 ausgebildet und verfügt über eine Steckschlüsselaufnahme 29. Aufgrund des Rundkopfes 28 ist es möglich, die Einstellspindel 15 stufenlos mit Hilfe eines Klemmelementes 27 zu arretieren. Das Klemmelement 27 weist in dieser Ausführungsform ein Klemmband 51 auf, das derart geformt ist, dass es eine Reibfläche mit dem Rundkopf 28 der Einstellspindel 15 ausbildet, wenn eine entsprechende Klemmschraube 32 in eine entsprechende Klemmmutter 52 eingeführt wird.
5 zeigt eine schematische perspektivische auseinander gezogene Ansicht eines Blechdistanzhalters 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Dieser zweite Distanzhalter 2 unterscheidet sich von dem in 4 gezeigten Blechdistanzhalter 1 dadurch, dass der Kopf 23 der Einstellspindel 15 ein Sechskant ist und auf jeder der sechskantigen Flächen eine Arretierungsbohrung 33 aufweist. Dadurch ist es möglich, dass die Größe des Ziehspaltes in Stufen einer Sechstelumdrehung der Einstellspindel 15 arretiert werden kann. Dazu weist das untere Distanzstück 10 eine Querbohrung 53 auf, durch die ein Arretierungsstift 35 geführt werden kann, der in eine der Arretierungsbohrungen 33 des Kopfes 23 der Einstellspindel 15 eingreift.
6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Blechdistanzhalters 2 gemäß 5. Dieser Zusammenbau zeigt deutlich, dass auf der Trennebene 11 die beiden Distanzstücke 9 und 10 gegeneinander mithilfe der Einstellspindel 15 verstellt werden können, wobei der Nonius 36 auf der Oberfläche im Bereich der Trennebene 11 des unteren Distanzstückes 10 in Zusammenwirken mit dem pfeilförmigen Marker 46 die Höhenverstellung anzeigt. Der Arretierungsstift 35 ist hier in seiner Arretierungsposition in die in 5 gezeigte Querbohrung 53 eingeführt und steht mit einer Arretierungsbohrung 33 des Kopfes 23 der Einstellspindel 15 in Eingriff.
7 zeigt eine Kontrollanordnung 60, die zur Kontrolle eines Umformbereichs 62 des in dem Umformwerkzeug 4 aus der Teileplatte 7 gefertigten und/oder umgeformten Umformteils 61 ausgebildet ist. Die Kontrollanordnung 60 ist in einer Fertigungsanordnung 80, wie in 8 dargestellt, integriert und/oder wird in dieser betrieben. Die Fertigungsanordnung 80 umfasst die Kontrollanordnung 60, eine Fertigungsstraße 81 mit dem Umformwerkzeug 4 und mit dem in dem Umformwerkzeug 4 umgeformten Umformteil 61.
Das Umformteil 61 ist als ein Blechteil, insbesondere als ein Karosserieteil für eine Fahrzeugkarosserie ausgebildet. Der Umformbereich 62 ist der Bereich der Teileplatte 7, der im Umformwerkzeug 4 umgeformt, z. B. tiefgezogen, wurde. Das Umformteil 61 weist mindestens drei Markierungen 75 auf, die als Durchbrüche oder Löcher im Grundmaterial des Umformteils 61 ausgebildet sind. Die Markierungen 75 sind in Randbereichen und/oder Eckbereichen des Umformteils 61 angeordnet. Dadurch wird der Umformbereich 62 bei der späteren Verwendung als Karosserieteil nicht beeinträchtigt. Die Markierungen 75 dienen bei der Kontrolle durch die Kontrollanordnung 61 als Koordinaten zur Einordnung in ein Koordinatensystem.
Die Kontrollanordnung 60 weist eine Sensorvorrichtung 64 auf, die zur Erfassung eines Konturverlaufs 65 des Umformbereichs 62 ausgebildet ist. Der Konturverlauf 65 ist der äußere Rand des Umformbereichs 62, der den Umformbereich 62 einschließt und/oder definiert. Die Sensorvorrichtung 64 umfasst mindestens zwei, bevorzugt genau zwei, optische Sensoreinrichtungen 64a, b, die als Kameraeinrichtungen, z. B. als Zeilenkameraeinrichtungen in Stereoanordnung, ausgebildet sind.
Mit Hilfe der Sensorvorrichtung und der Beleuchtungseinrichtung kann jeweils ein Schattenriss des Umformteils erfasst werden, wobei neben der Konturerfassung des Umformteils auch u. a. Fehler wie z. B. Risse im Umformteil festgestellt werden können.
Die Aufnahmen der Schattenrisse 70a, 70b werden anschließend in einer Auswerteeinheit der Sensorvorrichtung ausgewertet, hierbei wird aus den einzelnen erfassten Konturpunkten eine einheitliche 3D-Kontur 65 durch eine Transformation aus dem Sensorkoordinatensystem in das Koordinatensystem des Umformwerkzeugs des Umformteils berechnet.
Die Sensorvorrichtung nimmt das Umformteil aus verschiedenen Blickwinkeln z. B oberhalb des Umformteils auf, wobei beide Kameras die gleiche Bildszene im 3D-Weltkoordinatensystem (11, 76 77) erfassen. Hierbei wird das Verfahren der Stereophotogrammetrie angewendet. Bei der Stereophotogrammetrie wird aus den Bilddaten der verschiedenen Ansichten im Bildkoordinatensystem mit Hilfe der vorher bestimmten intrinsischen und extrinsischen Kameraparameter ein Modell im 3D-Weltkoordinatensystem rückprojiziert. Aus den Bilddaten werden sogenannte Punktwolken im 3D-Weltkoordinatensystem errechnet, woraus die homologen Kantenpunkte bestimmt bzw. gemessen werden. Aus den Kantenpunkten kann anschließend die 3D-Kontur 65 (11) des Umformteils mittels eines Kantendetektors bestimmt werden.
Die Sensoreinrichtungen 64a, b sind in der Fertigungsstraße oberhalb des Umformteils 61, wenn dieses in der Fertigungsstraße 81 befördert wird, angeordnet. Insbesondere sind die Sensoreinrichtungen 64a, b so zueinander versetzt angeordnet, dass sie das Umformteil 61, insbesondere den Umformbereich 62 und dessen Konturverlauf 65, von oben gemeinsam vollständig erfassen können. Wie in 10 gezeigt, erstellen die Sensoreinrichtungen 64a, b zwei sich überlappende Aufnahmen 70a, b, die in einer Auswerteeinrichtung 72 der Kontrollanordnung 60 zur Auswertung zu einer Gesamtaufnahme 71 zusammengesetzt werden.
Die Kontrollanordnung 60 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 63, die zur Beleuchtung des Umformteils 61 ausgebildet ist. Die Beleuchtungseinrichtung 63 ist als eine Lichtleiste ausgebildet. Die Beleuchtungseinrichtung ist unterhalb des Umformteils 61 angeordnet, z. B. auf einem oder in einem Boden der Fertigungsstraße, wenn dieses in der Fertigungsstraße 81 befördert wird. Dadurch kann die Beleuchtungseinrichtung 63 das Umformteil 61 von unten beleuchten. Insbesondere wird eine gute Ausleuchtung des Umformteils 61 bei der Erfassung des Umformbereichs 62 durch die Sensorvorrichtung 64 gewährleistet.
Die Kontrollanordnung 60 weist die zuvor bereits genannte Auswerteeinrichtung 72 auf. Die Auswerteeinrichtung 72 ist zur Auswertung des durch die Sensorvorrichtung 64 erfassten Konturverlaufs 65 als Normkonturverlauf 66 oder als Abweichkonturverlauf 67 ausgebildet. Der Normkonturverlauf 66 entspricht einem Konturverlauf eines Umformbereichs eines simulierten Normumformteils, das in der Auswerteeinrichtung 72 als Datensatz hinterlegt und/oder gespeichert ist, sodass die Auswerteeinrichtung 72 den Abgleich vornehmen kann. Der Abweichkonturverlauf 67 weicht zumindest abschnittsweise von dem hinterlegen und/oder gespeicherten Normkonturverlauf ab.
In der Auswerteeinrichtung 72 ist auch ein Normkoordinatensystem des simulierten Normumformteils als weiterer Datensatz hinterlegt und/oder gespeichert. Koordinaten des Umformteils 61, die durch die Markierungen 75 in den Rand- und/oder Eckbereichen des Umformteils 61 definiert sind, können bei der Auswertung durch die Auswerteeinrichtung 72 an Koordinaten des simulierten Normumformteils im Normkoordinatensystem angeglichen werden.
Bevorzugt sind die Auswerteeinrichtung 72 und/oder die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 68 in einer digitalen Datenverarbeitungseinrichtung, z. B. einem Rechner oder Computer, integriert.
Die Kontrollanordnung 60 umfasst eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 68 und eine Aktoreinrichtung 69. Die Aktoreinrichtung 69 ist dazu ausgebildet, das Umformwerkzeug 4 nachzujustieren, insbesondere wenn die Auswerteeinrichtung 72 den Abweichkonturverlauf 67 ausgewertet hat. Insbesondere aktiviert und/oder betätigt die Aktoreinrichtung 69 das Umformwerkzeug 4 über die Einstellspindel 15 in der Art, dass die darin angeordnete Teileplatte 7 gemäß der in der Auswerteeinrichtung 65 hinterlegten Norm umgeformt wird und/oder dass ein in dem Umformwerkzeug 4 umgeformtes Umformteil 4 den Normkonturverlauf 66 aufweist.
Die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 68 steuert die Aktoreinrichtung 69 hierfür in Abhängigkeit von dem ausgewerteten Normkonturverlauf 66 oder Abweichkonturverlauf 67 an und/oder regelt die Aktoreinrichtung 69 in entsprechender Weise. Dadurch wird sichergestellt, dass das aus der Teileplatte 7 umgeformte Umformteil 61 automatisch den Normkonturverlauf 66 aufweist und eine Qualität der Umformteile 61 gleichbleibend gut ist.
Zur Aktivierung und/oder Betätigung des Umformwerkzeugs 4 ist die Aktoreinrichtung 69 über eine Kupplung an der Einstellspindel 15 angebunden, wobei die Kupplung über Madenschrauben fixiert ist. Die Aktoreinrichtung 69 wird so angesteuert und/oder geregelt, dass sie das obere und untere Distanzstück 9, 10 gegeneinander derart über die Einstellspindel 15 verschiebt, dass der Normkonturverlauf 66 bei dem aus der umgeformten Teileplatte 7 gebildeten Umformteil 61 sichergestellt ist.
Beispielsweise ist die Aktoreinrichtung 69 als eine Motoreinrichtung, vorzugsweise Elektromotoreinrichtung, insbesondere Servomotoreinrichtung, ausgebildet. Servomotoreinrichtungen erlauben üblicherweise die Kontrolle einer Winkelposition, Drehgeschwindigkeit und Beschleunigung ihrer Motorwelle. Dadurch kann die Einstellspindel 15 bei Ansteuerung und/oder Regelung der Servomotoreinrichtung genau und betriebssicher eingestellt werden.
8 zeigt die Fertigungsanordnung 80 mit der Kontrollanordnung 60. Die Fertigungsanordnung 80 weist die Fertigungsstraße 81 mit dem Umformwerkzeug 4 und dem darin umgeformten Umformteil 61 auf. Das Umformwerkzeug 4 ist in der Umformpresse 40 integriert und in der Fertigungsstraße 81 angeordnet. Das Umformwerkzeug 4 ist als ein sogenanntes Kopfwerkzeug ausgebildet, das am Anfang der Fertigungsstraße 81 angeordnet ist. Das Umformwerkzeug 4 führt einen ersten Bearbeitungsschritt, insbesondere eine erste Umformung der Teileplatte 7 aus, sodass daraus das Umformteil 61 gebildet wird.
Das Umformteil 61 wird nach der Umformung im Umformwerkzeug 61 aus diesem entnommen und innerhalb der Fertigungsstraße 81 zu einer weiteren Bearbeitungsstation transportiert. Der Transport erfolgt, wie in 9 gezeigt, durch mindestens eine Roboter- und/oder Greifereinrichtung 84. Diese weist bevorzugt mehrere möglichst kleine Greifer 85 auf, durch die das Umformteil 61 beim Transport gehalten ist. Ein Vorteil der möglichst kleinen Greifer 85 ist, dass das Umformteil 61 zu einem möglichst geringen Anteil von den Greifern 85 verdeckt ist und somit der übrige Bereich durch die Sensorvorrichtung 64 erfasst werden kann.
Die Kontrolle des Umformbereichs 62, insbesondere des Konturverlaufs 65 des Umformteils 61 erfolgt in einem bewegten Transportzustand des Umformteils 61 in der Fertigungsstraße 81. Während des Transports wird das Umformteil 61 durch den Abschnitt der Fertigungsstraße 81 bewegt, in dem die Sensorvorrichtung 64 und die Beleuchtungseinrichtung 63 gemeinsam angeordnet sind. Insbesondere sind die Beleuchtungseinrichtung 63 und die Sensorvorrichtung 64 in eine Draufsicht von oben deckungsgleich und/oder überlappend zueinander angeordnet. Dadurch kann das Umformteil 61 während der Bewegung über die Beleuchtungseinrichtung 63 von dieser beleuchtet und/oder hinterleuchtet werden und der Umformbereich 62 zugleich von der Sensorvorrichtung 64 während der Bewegung erfasst werden.
Die von der Sensorvorrichtung 64 erfassten Daten 73 werden an die Auswerteeinrichtung 72 übermittelt. Diese wertet die Daten 73 als die Aufnahmen 70a, b aus und gleicht diese mit dem Normkoordinatensystem und/oder mit dem Normumformbereich des hinterlegten simulierten Normumformbauteils ab.
Die Auswerteeinrichtung 72 wertet aus, ob das Umformbauteil 61 den Normkonturverlauf 66 oder den Abweichkonturverlauf 67 aufweist. In Form eines geeigneten Signals 74 übermittelt die Auswerteeinrichtung 72 das Auswerteergebnis an die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 68. Diese steuert und/oder regelt auf Basis des Signals 74 die Aktoreinrichtung 69. Dadurch wird die Aktoreinrichtung 69 insbesondere im Falle der Auswertung als Abweichkonturverlauf 67 aktiviert, sodass es das Umformwerkzeug 4 durch Betätigung der Einstellspindel 15 nachjustiert. Dadurch kann automatisiert sichergestellt werden, dass die im Umformwerkzeug 4 umzuformende Teileplatte 7 als das den Normkonturverlauf aufweisendes Umformteil 61 ausgegeben wird.
Während vorstehend mindestens ein Ausführungsbeispiel detailliert offenbart wurde, ist es anzuerkennen, dass eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Variationen existieren. Es ist ebenfalls anzuerkennen, dass das mindestens eine Ausführungsbeispiel nur beispielhaften Charakter hat und keine Begrenzung des Schutzumfangs, der Anwendungsgebiete oder der Konfiguration darstellt. Vielmehr soll die vorliegende Offenbarung einen angenehmen Fahrplan zur Umsetzung mindestens eines Ausführungsbeispiels sein. Somit sollte es anzuerkennen sein, dass verschiedene Variationen der Funktion oder der Anordnung der Elemente des mindestens einen Ausführungsbeispiels umgesetzt werden können, ohne den Umfang zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtmäßigen Äquivalente vorgegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Blechdistanzhalter
2: Blechdistanzhalter
3: Blechdistanzhalter
4: Blechumformwerkzeug
5: Blechhalter
6: Gegenhalter
7: Blechplatte
8: Ziehspalt
9: oberes Distanzstück
10: unteres Distanzstück
11: Trennebene
12: Aufnahmetasche
13: Mitnehmer
14: Innengewinde
15: Einstellspindel
16: Außengewinde
17: Gleitlager
18: Gleitlager
19: Lagerbock
20: Lagerbock
21: Einspannfläche
22: Einspannfläche
23: Kopf der Einstellspindel
24: Kontermutter
25: Gewindeende
26: Splint
27: Klemmelement
28: Rundkopf
29: Steckschlüsselaufnahme
30: Gleitscheibe
31: Drehachse
32: Klemmschraube
33: Arretierungsbohrung
34: Seitenrand
35: Arretierungsstift
36: Nonius
37: Rückstellfeder
38: Rückstellfeder
39: Hubtisch
40: Blechumformpresse
41: Pressstößel
42: Oberwerkzeug
43: Maschinenbett
44: Unterwerkzeug
45: Formstempel
46: Marker
47: Aufnahmebohrung
48: Aufnahmebohrung
49: Aufnahmebohrung
50: Aufnahmebohrung
51: Klemmband
52: Klemmmutter
53: Querbohrung
60: Kontrollanordnung
61: Umformteil
62: Umformbereich
63: Beleuchtungseinrichtung
64: Sensorvorrichtung
65: Konturverlauf
66: Normkonturverlauf
67: Abweichkonturverlauf
68: Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung
69: Aktoreinrichtung
70a, b: Aufnahmen
71: Gesamtaufnahme
72: Auswerteeinrichtung
73: Daten
74: Signal
75: Markierungen
76: Koordinatensystem des ersten Sensors
77: Koordinatensystem des zweiten Sensors
78: Koordinantensystem des Umformwerkzeugs

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 4100887 A1 [0003]

Claims

Kontrollanordnung (60) zur Kontrolle eines Umformbereichs (62) eines in einem Umformwerkzeug (4) umgeformten Umformteils (61), mit einer Beleuchtungseinrichtung (63) zur Beleuchtung des Umformteils (61), mit einer Sensorvorrichtung (64) zur Erfassung eines Konturverlaufs (65) des Umformbereichs (62), mit einer Auswerteeinrichtung (72) zur Auswertung des durch die Sensorvorrichtung (64) erfassten Konturverlaufs (65) als Normkonturverlauf (66) oder als Abweichkonturverlauf (67), mit einer Aktoreinrichtung (69) zur Nachjustierung des Umformwerkzeugs (4), sodass ein weiteres in dem Umformwerkzeug (4) umgeformtes Umformteil (61) den Normkonturverlauf (66) aufweist, mit einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (68) zur Ansteuerung- und/oder Regelung der Aktoreinrichtung (69) in Abhängigkeit des ausgewerteten Norm- oder Abweichkonturverlaufs (66, 67).
Kontrollanordnung (60) nach Anspruch 1, wobei ein simuliertes Normumformteil mit einem Normkonturverlauf und/oder ein Normkoordinatensystem des simulierten Normumformteils zum Abgleich mit dem erfassten Umformteil (61) in der Auswerteeinrichtung (72) gespeichert ist/sind.
Kontrollanordnung (60) nach Anspruch 2, wobei die Auswerteeinrichtung (72) den erfassten Konturverlauf (65) mit dem Normkonturverlauf des simulierten Normumformteils abgleicht und wobei die Auswerteeinrichtung (72) den erfassten Konturverlauf (65) als den Normkonturverlauf (66) oder den Abweichkonturverlauf (67) auswertet.
Kontrollanordnung (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorvorrichtung (64) mindestens zwei Sensoreinrichtungen (64a, b) umfasst, wobei die mindestens zwei Sensoreinrichtungen (64a, b) als mindestens zwei optische Sensoreinrichtungen, insbesondere als mindestens zwei Zeilenkameras ausgebildet sind.
Kontrollanordnung (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensorvorrichtung jeweils ein erstes Koordinatensystem (76), (77) zugeordnet wird und dem Umformwerkzeug ein zweites Koordinatensystem (78) zugeordnet wird und die Erfassung des Konturverlaufs des Umformteils mit Hilfe von mindestens zwei Merkmalen (75) am Umformteil anhand der Koordinatensysteme gemessen wird.
Kontrollanordnung (60) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mit Hilfe der Erfassung von Konturpunkten der Sensorvorrichtung eine einheitliche 3D-Kontur (65) des Umformteils durch eine Transformation der Kantenpunkte aus dem Sensorkoordinatensystem (76), (77) in das Koordinatensystem des Umformwerkzeugs (78) erfasst werden kann.
Kontrollanordnung (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsseinrichtung (63) so angeordnet ist, dass mit Hilfe der Sensoreinrichtung ein Schattenriss des Umformteils pro Sensor erfasst werden kann.
Kontrollanordnung (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (63) als eine Linienbeleuchtung ausgebildet ist.
Kontrollanordnung (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aktoreinrichtung (69) als eine Servomotoreinrichtung ausgebildet ist.
Fertigungsanordnung (80) mit der Kontrollanordnung (60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Fertigungsstraße (81), wobei die Fertigungsstraße (81) das Umformwerkzeug (4) und das im Umformwerkzeug (4) umgeformte Umformteil (4) umfasst, wobei die Kontrolle des Konturverlaufs (65) des Umformteils (61) vorzugsweise in einem bewegten Transportzustand des Umformteils (61) in der Fertigungsstraße (81) erfolgt.
Fertigungsanordnung (80) nach Anspruch 7, wobei die Sensorvorrichtung (64) in der Fertigungsstraße (81) feststehend und/oder im bewegten Transportzustand des Umformteils (61) oberhalb des Umformteils (61) angeordnet ist.
Fertigungsanordnung (80) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Beleuchtungseinrichtung (63) in der Fertigungsstraße (81) feststehend und/oder im bewegten Transportzustand des Umformteils (61) unterhalb des Umformteils (61) angeordnet ist.
Fertigungsanordnung (80) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Umformteil (61) mindestens drei Markierungen (75) zur Einordnung als Koordinaten in ein Koordinatensystem aufweist, wobei die Auswerteeinrichtung (72) die Koordinaten des Umformteils (61) gemäß den Koordinaten des simulierten Normreferenzumformteils in dem simulierten Normreferenzkoordinatensystem ausrichtet.
Fertigungsanordnung (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Umformwerkzeug (61) einen hubkraftbetätigten Teilehalter (5) und einen Gegenhalter (6) umfasst, zwischen denen eine Teileplatte (7) anordbar und zu dem Umformteil (61) umformbar ist, wobei das Umformwerkzeug (4) mindestens einen Distanzhalter (1, 2, 3) umfasst, der eine an eine Teilestärke angepassten Größe eines Ziehspaltes (8) zwischen dem Teilehalter (5) und dem Gegenhalter (6) festlegt, wobei der mindestens eine Distanzhalter (1, 2, 3) ein oberes und ein und ein unteres Distanzstück (9, 10) aufweist, wobei die Distanzstücke (9, 10) in einer Trennebene (11) aufeinander liegend gegeneinander stufenlos verschiebbar sind und wobei die Trennebene (11) einen selbsthemmenden Neigungswinkel gegenüber dem Ziehspalt (8) aufweist.
Fertigungsanordnung (80) nach Anspruch 11, wobei das untere Distanzstück (10) eine Einstellspindel (15) aufweist, die mit dem oberen Distanzstück (9) über einen Mitnehmer (13) in Eingriff steht, und wobei der Mitnehmer (13) ein Innengewinde (14) aufweist, das mit einem Außengewinde (16) der Einstellspindel (15) in Eingriff steht.
Fertigungsanordnung (80) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Aktoreinrichtung (69) mit der Einstellspindel (15) gekoppelt ist, wobei die Aktoreinrichtung (69) dazu ausgebildet ist, bei und/oder nach Ansteuerung und/oder Regelung die Verschiebung der Distanzstücke (9, 10) gegeneinander durch Betätigung der Eistellspindel (15) in der Art vorzunehmen, dass das in dem Umformwerkzeug (4) umgeformte Umformteil (61) den Normkonturverlauf (66) aufweist.
Verfahren zur Kontrolle eines Umformbereichs (62) eines Umformteils (61) mit einer Fertigungsanordnung (80) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei die Fertigungsanordnung (80) umfasst • eine Kontrollanordnung (60) vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Beleuchtungseinrichtung (63), die das Umformteil (61) beleuchtet, mit mindestens einer Sensorvorrichtung (64), die einen Konturverlauf (65) des Umformbereichs (62) erfasst, mit einer Auswerteeinrichtung (72), die den erfassten Konturverlauf (65) als einen Normkonturverlauf (66) oder als einen Abweichkonturverlauf (67) auswertet, mit einer Aktoreinrichtung (69) zur Nachjustierung des Umformwerkzeugs (4), sodass ein weiteres in dem Umformwerkzeug (4) umgeformtes Umformteil (61) den Normkonturverlauf (66) aufweist und mit einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (68), die die Aktoreinrichtung (69) im Falle der Auswertung des Abweichkonturverlaufs (67) zur Nachjustierung des Umformwerkzeugs (4) ansteuert und/oder regelt; • eine Fertigungsstraße mit dem Umformwerkzeug (4) und mit dem in dem Umformwerkzeug (4) umgeformten Umformteil (61).
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Aktoreinrichtung (69) bei und/oder nach der Ansteuerung und/oder Regelung durch die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (68) die Einstellspindel (15) in der Art betätigt, dass die Distanzstücke (9, 10) gegeneinander verschoben werden und das im Umformwerkzeug (4) umgeformte Umformteil (61) den Normkonturverlauf (66) aufweist.