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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, insbesondere zum Schleifen von ebenen Flächen eines Umformwerkzeugs.
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Die Herstellung von Umformwerkzeugen, beispielsweise zur Fertigung von Freiform-Blechteilen in der Automobilindustrie, ist in der Regel durch einen hohen manuellen Arbeitsanteil geprägt. Meistens werden Umformwerkzeuge nach einer maschinellen Fräsbearbeitung von Hand nachgeschliffen, um die Oberfläche einzuebnen und verbesserte Oberflächenrauheitswerte zu erzielen. Ein solches manuelles Oberflächen-Finish ist häufig sehr zeit- und kostenintensiv und unterliegt zudem den für Handarbeiten üblichen Schwankungen.
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In der Regel sind die Hauptbaugruppen eines Umformwerkzeugs Unter-, Ober- und Stempelwerkzeug. An diesen Baugruppen gibt es unterschiedliche Oberflächenbereiche, die im Umformprozess definierte Funktionen erfüllen müssen und an die es deshalb hohe Anforderungen gibt. Beispielsweise werden für die Führungsfläche eines Umformwerkzeugs sehr hohe Anforderungen an die Ebenheit gestellt, da diese in der Regel zur mechanischen Führung des Stempels im Unterwerkzeug dient. Ebenso werden hohe Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit von ebenen Bereichen der Blechhalterebene gestellt, da diese einen erheblichen Einfluss auf die Blechfließeigenschaft während des Umformvorgangs haben.
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Eine zu große Oberflächenrauheit kann zum einen die Qualität der Blechteile herabsetzen und zum anderen die Standzeit der Umformwerkzeuge erheblich verringern. Oberflächen mit einer zu großen Rauheit führen zu einer verstärkten Reibung zwischen Umformwerkzeug und Werkstoff und stören die Blechfließeigenschaften und erhöhen zudem die nötigen Umformkräfte. Umformwerkzeuge mit nicht ausreichend optimierten Oberflächen können an den umzuformenden Bauteilen Schädigungen verursachen, wie beispielsweise Risse.
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Nach der Fräsbearbeitung weisen die Oberflächen meistens eine gemittelte Rautiefe von ca. 10 µm bis ca. 6,3 µm auf. Um eine homogene und absatzfreie Oberflächengüte zu gewährleisten, muss dieser Rauheitswert in der Regel erheblich verringert werden. Allerdings können mit dem Fertigungsverfahren Fräsen üblicherweise keine besseren Oberflächenrauheitswerte realisiert werden. Daher geschieht die Finish-Bearbeitung in der Regel manuell und unter Zuhilfenahme von Schleifsteinen. Das Oberflächen-Finish per Hand zählt somit zu den kosten- und arbeitsintensivsten Fertigungsschritten bei der Herstellung von Umformwerkzeugen.
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Im Stand der Technik sind bislang keine maschinellen Verfahren bekannt geworden, welche die hohen Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit bei Umformwerkzeugen zufriedenstellend erfüllen.
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen die Oberflächenbearbeitung insbesondere bei der Herstellung von ebenen Flächen von Umformwerkzeugen mit einer zufriedenstellenden Oberflächengüte wenigstens teilweise automatisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren nach Anspruch 13. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Oberflächenbearbeitung und insbesondere zum Schleifen. Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung zum Schleifen von ebenen Flächen von Umformwerkzeugen geeignet und ausgebildet. Die Vorrichtung umfasst wenigstens eine Werkzeugeinrichtung mit wenigstens einem Schleifkörper mit wenigstens einer ebenen Wirkfläche. Dabei umfasst die Werkzeugeinrichtung wenigstens eine Anbindungseinrichtung und wenigstens eine Schnittstelleneinrichtung. Der Schleifkörper ist anhand der Anbindungseinrichtung elastisch an der Schnittstelleneinrichtung befestigt. Die Schnittstelleneinrichtung ist dazu geeignet und ausgebildet, mit einem Roboter gekoppelt zu werden, sodass eine Schleifbewegung des Schleifkörpers durch eine Bewegung des Roboters ausführbar ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist, dass die Vorrichtung eine automatisierte Bearbeitung von Oberflächen ermöglicht, bei der eine sehr hohe Oberflächengüte erzielbar ist. Beispielsweise können mit der Vorrichtung ebene Flächen von Umformwerkzeugen und insbesondere ebene Führungsflächen und/oder ebene Bereiche der Blechhalterebene im Rahmen einer Finish-Bearbeitung geschliffen werden. Dadurch ermöglicht die Vorrichtung eine automatisierte Finish-Bearbeitung bei der Herstellung von Umformwerkzeugen, sodass der dabei sonst übliche hohe manuelle Arbeitsanteil erheblich gesenkt werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist dabei die elastische Anbindung des Schleifkörpers an die Schnittstelleneinrichtung für die Kopplung mit einem Roboter. Durch eine solche nachgiebige Anbindung des Schleifkörpers können beispielsweise ungenaue Roboterbahnbewegungen besonders gut ausgeglichen werden. Ebenfalls ist dadurch ein Ausgleich eines unebenen bzw. schrägen Aufsetzens des Schleifkörpers auf die Werkstückoberfläche möglich. Zudem ist eine gezielte ungleiche Kraftverteilung am Schleifkörper möglich, beispielsweise zwischen zwei gegenüberliegenden Enden. Durch die elastische Anbindung kann trotz der ungleichen Kraftverteilung gewährleistet werden, dass der Schleifkörper ausreichend parallel an der Werkstoffoberfläche anliegt.
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Besonders bevorzugt ist der Schleifkörper an wenigstens zwei Aufnahmepunkten elastisch an der Schnittstelleneinrichtung befestigt. Dadurch kann der elastische Ausgleich besonders zuverlässig erreicht werden, sodass der Schleifkörper auch bei einer ungenauen bzw. ungünstigen Roboterhaltung im Wesentlichen vollflächig auf der zu bearbeitenden Oberfläche aufgelegt wird. Unter dem Begriff Aufnahmepunkt wird dabei vorzugsweise auch ein Bereich mit einer flächigen Ausdehnung verstanden. Insbesondere sind die Aufnahmepunkte an zwei Endbereichen des Schleifkörpers positioniert. Möglich ist aber auch eine zur Mitte gerückte Anordnung. Möglich ist auch, dass drei oder mehr Aufnahmepunkte vorgesehen sind. Es kann eine Ausgestaltung mit lediglich einem Aufnahmepunkt vorgesehen sein.
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Vorzugsweise wird die Werkzeugeinrichtung an einen Roboter gekoppelt, welcher dazu geeignet und ausgebildet ist, die Kanten des Werkstücks nur soweit zu überfahren, dass der Aufnahmepunkte bzw. die Aufnahmepunkte noch über dem Werkstück ausgerichtet sind. Dadurch wird ein unebenes Abtragen von Kanten vermieden.
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Besonders bevorzugt ist der Schleifkörper als ein Schleifstein ausgebildet. Möglich ist auch, dass der Schleifkörper wenigstens einen Schleifstein umfasst. Ein Schleifstein bietet in der Regel besonders gute Ergebnisse bei der Oberflächenbearbeitung von Umformwerkzeugen. Beispielsweise ist der Schleifstein als Quader oder Würfel ausgebildet. Dabei können die Ecken und/oder Kanten wenigstens teilweise abgerundet sein. Der Schleifstein kann auch eine mehreckige Form aufweisen. Die Werkzeugeinrichtung kann auch anders gestaltete Schleifkörper aufweisen, beispielsweise einen Schleifkörper, bei den Schleifenmittel auf einem flexiblen Träger aufgebracht sind, zum Beispiel Schleifpapier.
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Der Schleifkörper weist insbesondere eine im Wesentlichen rechteckige und vorzugsweise rechteckige Wirkfläche auf. Die rechteckige Wirkfläche kann abgerundete Ecken aufweisen. Die Wirkfläche kann auch dreieckig oder mehreckig oder oval oder rund ausgebildet sein. Die Form der Wirkfläche ist vorzugsweise an das zu bearbeitende Werkstück angepasst.
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Es ist bevorzugt, dass die Wirkfläche mindestens doppelt so lang wie breit ausgebildet ist. Ein solcher länglicher Schleifkörper hat den Vorteil, dass die zu bearbeitende Führungsfläche auch in den Randbereichen ausreichend überstrichen wird und es insgesamt zu einem gleichmäßigen Materialabtrag kommt. Solche länglichen Schleifkörper werden vorzugsweise an wenigstens zwei Aufnahmepunkten elastisch aufgenommen. Die Wirkfläche kann auch drei Mal so lang wie breit oder ein Vielfaches so lang wie breit ausgebildet sein. Die Wirkfläche kann auch eine Länge aufweisen, welche der wenigstens der 1,2 fachen oder wenigstens der 1,5 fachen Breite entspricht. Möglich ist aber auch, dass die Wirkfläche mit einer kürzeren Länge ausgebildet ist oder eine quadratische Form aufweist.
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Es ist möglich, dass die Anbindungseinrichtung wenigstens eine Schleifkörperaufnahme umfasst, an welcher der Schleifkörper unbeweglich befestigt ist. Dadurch wird eine besonders präzise und haltbare Anbindung des Schleifkörpers erreicht, sodass ein exaktes Positionieren auf der Werkstückoberfläche möglich ist. Unerwünschte Bewegungen des Schleifkörpers gegenüber der Anbindungseinrichtung werden somit zuverlässig vermieden. Möglich ist auch, dass der Schleifkörper wenigstens teilweise bewegbar an der Schleifkörperaufnahme angebunden ist. Insbesondere ist der Schleifkörper unlösbar an die Schleifkörperaufnahme angebunden, beispielsweise geklebt oder verpresst. Möglich ist aber auch, dass der Schleifkörper lösbar an der Schleifkörperaufnahme montiert ist, beispielsweise geschraubt oder gesteckt. Ebenso ist es möglich, dass der Schleifkörper auch ohne die Schleifkörperaufnahme direkt an die Anbindungseinrichtung montiert ist, beispielsweise über Bohrungen im Schleifkörper.
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Vorzugsweise ist die Schleifkörperaufnahme über wenigstens ein elastisch ausgebildetes Montageelement an der Schnittstelleneinrichtung befestigt. Die Befestigung der Schleifkörperaufnahme an dem Montageelement erfolgt beispielsweise über eine Verschraubung. Solche Montageelemente bieten eine stabile und zuverlässige Befestigung und ermöglichen zugleich eine Bewegung der Schleifkörperaufnahme im Rahmen der Freiheitsgrade, welche durch die elastische Anbindung möglich sind. Das Montageelement kann beispielsweise ein Elastomer und/oder eine Feder umfassen.
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Besonders bevorzugt ist das Montageelement als eine Elastomerbuchse ausgebildet oder umfasst wenigstens eine solche. Die Elastomerbuchse weist vorzugsweise wenigstens eine äußere und eine innere Hülse auf. Die Hülsen sind insbesondere durch wenigstens ein Elastomer miteinander verbunden. Als Elastomer wird beispielsweise ein Gummimaterial verwendet werden. Insbesondere ist die Elastomerbuchse dazu geeignet und ausgebildet, axiale und/oder radiale und/oder torsionale und/oder kardanische Auslenkungen zuzulassen. Solche Elastomerbuchse können Ungenauigkeiten in der Roboterhaltung besonders gut ausgleichen, sodass die Wirkfläche des Schleifkörpers optimal auf der zu bearbeitenden Oberfläche aufliegt.
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Die Elastomerbuchse ist insbesondere an der Schnittstelleneinrichtung montiert. Die Elastomerbuchse ist vorzugsweise in eine Bohrung der Schnittstelleneinrichtung eingelassen und/odereingepresst. Vorzugsweise wird die Schleifkörperaufnahme an der Elastomerbuchse montiert und insbesondere verschraubt. Möglich ist auch, dass der Schleifkörper direkt an der Elastomerbuchse verschraubt ist, ohne dass eine Schleifkörperaufnahme vorgesehen ist.
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Die Schleifkörperaufnahme umfasst bevorzugt wenigstens ein Profilelement. Vorzugsweise ist das Profilelement als eine Montageschiene ausgebildet. Das Profilelement kann auch als ein Rohr oder als ein offenes Profil oder dergleichen ausgebildet sein. Solche Profilelemente bieten eine kostengünstige und unaufwendige Aufnahme für den Schleifkörper. Zudem bieten solche Profilelemente eine gute Montagemöglichkeit an der Schnittstelleneinrichtung. Vorzugsweise entspricht die Länge des Profilelementes der Länge des Schleifkörpers.
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Insbesondere ist an dem Profilelement wenigstens eine Verschraubung verdrehsicher aufgenommen. Die Verschraubung ist vorzugsweise zur Anbindung der Schleifkörperaufnahme an die Schnittstelleneinrichtung ausgebildet und geeignet. Beispielsweise ist ein Schraubenkopf verdrehsicher in das Profilelement eingesetzt, zum Beispiel eine Hammerkopfschraube. Insbesondere verläuft die Schraube durch die Elastomerbuchse und ist an der Schnittstelleneinrichtung verschraubt. Eine verdrehsicher aufgenommene Verschraubung ermöglicht eine besonders schnelle Anbindung an die Schnittstelleneinrichtung, was beispielsweise bei einem Wechsel des Schleifkörpertyps von Vorteil ist.
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Die Schnittstelleneinrichtung weist vorzugsweise wenigstens eine Konsole auf. Die Konsole umfasst insbesondere wenigstens ein erstes Koppelelement zur Befestigung an einem Roboter und insbesondere wenigstens ein zweites Koppelelement zur Befestigung an der Anbindungseinrichtung. Zwischen den beiden Koppelelementen ist vorzugsweise wenigstens ein Verlängerungsarm angeordnet. Besonders bevorzugt sind an dem zweiten Koppelelement das elastisch ausgebildete Montageelement und insbesondere die Elastomerbuchse befestigt. Das erste Koppelelement ist beispielsweise als ein Flansch ausgebildet, sodass eine stabile und spielfreie Anbindung an den Roboter möglich ist.
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In einer Ausgestaltung ist es möglich, dass die Vorrichtung wenigstens einen Roboter umfasst. Der Roboter weist vorzugsweise wenigstens einen Roboterarm auf, welcher wenigstens drei frei bewegliche Achsen umfasst. Der Roboterarm ist dazu geeignet und ausgebildet, mit der Schnittstelleneinrichtung verbunden zu werden. Der Roboter ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, durch Bewegung des Roboterarms eine gezielte Schleifbewegung des auszuführen.
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Der Roboter ist insbesondere hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei programmierbar. Vorzugsweise ist der Roboter sensorgeführt. Dazu umfasst der Roboter vorzugsweise wenigstens eine Sensoreinrichtung. Die Sensoreinrichtung ist insbesondere zwischen dem Roboterarm und der Werkzeugeinrichtung angeordnet. Besonders bevorzugt umfasst der Roboter wenigstens eine Speichereinrichtung, in welcher die Schleifbewegungen mit definierten Bewegungsbahnen hinterlegt werden können. Vorzugsweise umfasst der Roboter wenigstens eine Ausgleichseinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer definierten Prozesskraft. Die Ausgleichseinrichtung ist vorzugsweise zwischen dem Roboterarm und der Werkzeugeinrichtung angeordnet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Bearbeitung von Oberflächen und besonders bevorzugt zum Schleifen von ebenen Flächen eines Umformwerkzeugs. Es wird wenigstens eine ebene Wirkfläche wenigstens eines Schleifkörpers in wenigstens einer Schleifbewegung über die Oberfläche geführt. Dabei ist der Schleifkörper über wenigstens eine Schnittstelleneinrichtung an einen Roboter gekoppelt. Die Schleifbewegung des Schleifkörpers wird durch eine Bewegung des Roboters ausgeführt.
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Dabei wird zur wenigstens teilweisen Korrektur einer Roboterhaltung, bei der die Wirkfläche unerwünscht schräg zu der zu bearbeitenden Oberfläche ausgerichtet ist, die Stellung des Schleifkörpers in Bezug zur Schnittstelleneinrichtung elastisch ausgeglichen. Durch den elastischen Ausgleich wird die ebene Wirkfläche des Schleifkörpers im Wesentlichen vollflächig und insbesondere vollflächig auf der zu bearbeitenden Oberfläche aufgelegt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft, da es eine automatisierte Oberflächenbehandlung bietet, welche den hohen Anforderungen an die Oberflächengüte gerecht wird, insbesondere für die Herstellung von ebenen Flächen bei Umformwerkzeugen. Durch die Automatisierung kann zudem eine erhebliche Zeit und Kosteneinsparung bei der Herstellung von Umformwerkzeugen erreicht werden. Der elastische Ausgleich des Schleifkörpers erfolgt z.B. während des Schleifens und auch beim Aufsetzen des Schleifkörpers auf die Werkzeugoberfläche.
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Besonders bevorzugt erfolgt eine Schleifbewegung mit wenigstens einer N-förmigen Bewegungsbahn. Eine solche Bewegungsbahn hat sich als besonders vorteilhaft für die Oberflächengüte herausgestellt. Besonders bevorzugt wird die Schleifbewegung mit einer um ein Vielfaches höheren Prozesskraft zwischen Schleifkörper und Werkstückoberfläche als bei einem vergleichbaren manuellen Schleifprozess durchgeführt. Möglich ist auch, dass die Schleifbewegung gegenüber einem vergleichbaren manuellen Schleifprozess mit einer erhöhten Geschwindigkeit durchgeführt wird. In Versuchsreihen konnte gezeigt werden, dass solche Anpassungen sich vorteilhaft auf das Schleifergebnis und die Prozesszeit auswirken.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens wird wenigstens ein Vorschliff und wenigstens ein Nachschliff durchgeführt. Dabei sind für die einzelnen Schritte vorzugsweise unterschiedliche Schleifkörpertypen vorgesehen. Dabei ist möglich, dass der Wechsel von einem Schleifkörpertyp zum anderen automatisiert durchgeführt wird. Besonders bevorzugt ist für jeden Schleifkörpertyp wenigstens eine definierte Schleifbewegung vorgesehen. Möglich ist auch, dass die Bearbeitung mit nur einem Schleifkörpertyp in einem Durchgang erfolgt.
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In einer anderen Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Schleifkörper automatisch einer Reinigungseinrichtung zugeführt wird, um von abgeschliffenen Werkstoffpartikeln befreit zu werden. Da die Schleifleistung eines zugesetzten Schleifkörpers abnimmt, wirkt sich die Reinigung besonders vorteilhaft auf die Prozesszeit aus. In der Reinigungseinrichtung erfolgt beispielsweise ein Ausblasen und/oder Absaugen und/oder eine Reinigung des Schleifkörpers mittels Magnetkraft. Möglich ist auch, dass eine automatisierte Reinigung des Werkstücks vorgesehen ist. Das ist besonders beim Einsatz von weichen Schleifsteinen von Vorteil, da diese einen hohen Eigenabrieb aufweisen, der bei horizontalen Flächen beispielsweise abgeblasen werden kann.
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Insbesondere sind die Vorrichtung und das Verfahren dazu geeignet und ausgebildet, das Werkstück auf eine Oberflächengüte mit einer gemittelten Rautiefe von kleiner als 6,3 µm zu bearbeiten.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel, welches mit Bezug auf die beiliegende Figur im Folgenden erläutert wird.
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Darin zeigt
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1 eine stark schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer an einen Roboter gekoppelten Werkzeugeinrichtung;
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2 eine perspektivische Darstellung einer Werkzeugeinrichtung;
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3 eine Werkzeugeinrichtung in einer Seitenansicht;
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4 eine Werkzeugeinrichtung in einer Vorderansicht; und
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5 eine Werkzeugeinrichtung in einer geschnitten dargestellten Vorderansicht.
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Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit einer Werkzeugeinrichtung 2 zum Schleifen von ebenen Flächen von Umformwerkzeugen. Die hier gezeigte Vorrichtung wird vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben. Die Werkzeugeinrichtung 2 ist hier an einem Roboterarm 102 eines Roboters 100 montiert. Durch die Bewegung des Roboterarms 102 wird die Werkzeugeinrichtung 2 so verfahren, dass eine definierte und präzise Schleifbewegung möglich ist. Der Roboterarm 102 ist mit Gelenken ausgestattet und drehbar, sodass eine freie Bewegung um mehrere Achsen möglich ist.
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Zur Befestigung an dem Roboter 100 weist die Werkzeugeinrichtung 2 eine Schnittstelleneinrichtung 5 auf. Die Schnittstelleneinrichtung 5 umfasst ein hier als Flansch ausgebildetes erstes Koppelelement 15, welches mit einer ebenfalls als Flansch ausgebildeten Gegenschnittstelle 101 des Roboterarms 102 verschraubt wird. Die Schnittstelleneinrichtung 5 ist hier als eine Konsole 55 ausgebildet, bei der das erste Koppelelement 15 über einen Verlängerungsarm 35 mit einem zweiten Koppelelement 25 verbunden ist. An dem zweiten Koppelelement 25 ist der Schleifkörper über eine Anbindungseinrichtung 4 befestigt. Der Schleifkörper 3 ist hier ein Schleifstein mit einer rechteckigen und ebenen Wirkfläche 13, welche beim Schleifvorgang über die Oberfläche des Werkstücks geführt wird.
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Die Anbindungseinrichtung 4 ist hier elastisch ausgebildet, sodass der Schleifkörper 3 gegenüber der Konsole 55 nachgiebig am Roboterarm 102 angebunden ist. Durch die elastische Anbindung kann eine Roboterhaltung ausgeglichen werden, bei welcher die Wirkfläche ohne Ausgleich nicht parallel zu der zu bearbeitenden Oberfläche ausgerichtet wäre. Somit kann ein vollflächiges Aufliegen der Wirkfläche 13 zuverlässig gewährleistet werden. Durch den Ausgleich können zudem Störungen in der Oberfläche vermieden werden, welche beim Aufsetzen des Schleifkörpers auf die Werkstückoberfläche entstehen. Weiterhin ermöglicht die elastische Anbindungseinrichtung 4 eine gezielt unterschiedliche Kraftverteilung am Schleifkörper 3, ohne dass dieser schräg zur Oberfläche geführt wird.
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Um eine definierte Prozesskraft sicher zu halten und beispielsweise bei Verschleiß des Schleifsteins automatisiert nachzustellen, sind hier zwischen der Konsole 55 und dem Roboterarm 102 eine Sensoreinrichtung 103 und eine Ausgleichseinrichtung 104 angeordnet. Durch die Sensoreinrichtung 103 kann beispielsweise eine Steuerung bzw. Regelung der Prozesskraft erfolgen. Die Ausgleichseinrichtung 104 kann beispielsweise als eine Ausgleichsmechanik ausgebildet sein, welche eine definierte Kraft aufrechthält.
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Mit Bezug zu den 2 bis 5 wird eine Werkzeugeinrichtung 2 näher beschrieben. Zur Anbindung an einen Roboter 100 umfasst die Werkzeugeinrichtung 2 eine Schnittstelleneinrichtung 5. Diese ist hier als eine Konsole 55 mit einer ersten Koppelstelle 15 zur Anbindung an den Roboter 100 und einer zweiten Koppelstelle 25 zur Anbindung des Schleifkörpers 3 ausgebildet. Zwischen der ersten und der zweiten Koppelstelle 15, 25 ist ein Verlängerungsarm 35 angeordnet. Die Länge des Verlängerungsarms 35 kann dabei je nach Zugänglichkeit des Werkstücks in Bezug zum Roboter 100 ausgewählt werden.
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Die Anbindung des Schleifkörpers 3 an das zweite Koppelelement 25 erfolgt über eine Anbindungseinrichtung 4. Die Anbindungseinrichtung 4 ermöglicht eine elastische Auslenkung des Schleifkörpers 3 in Bezug zur Konsole 55. Der Schleifkörper ist hier an einer Schleifkörperaufnahme 14 befestigt. Die Befestigung erfolgt beispielsweise durch Verkleben. Die Schleifkörperaufnahme 14 umfasst ein Profilelement 140, welches als Montageschiene für die Anbindung dient.
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Der Schleifkörper 3 ist hier als ein länglicher Schleifstein 23 ausgebildet. Der Schleifstein 23 ist um ein Mehrfaches länger als breit. Durch einen solchen länglichen Schleifstein 23 wird die zu bearbeitende Führungsfläche auch in den Randbereichen ausreichend überstrichen, ohne dass es zu einem Verkippen kommt. Der Schleifstein 23 hat eine ebene Wirkfläche 13, welche beim Schleifvorgang vollflächig auf der Oberfläche des Werkstücks aufgesetzt wird. Dadurch wird eine besonders gute Abtragung der gegenüber der idealen bzw. gewünschten Ebene erhabenen Stellen des Werkstücks erreicht.
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Der Schleifstein 23 ist hier an zwei Aufnahmepunkten 401, 402 an der Konsole 55 befestigt. Die Aufnahmepunkte 401, 402 liegen dabei an den beiden Endbereichen des Schleifsteins 23. An den Aufnahmepunkten 401, 402 ist jeweils eine Verschraubung 140 vorgesehen, welche die Schleifkörperaufnahme 14 mit dem zweiten Koppelelement 25 verbindet. Eine Verschraubung 141 umfasst dabei eine Hammerkopfschraube 142, welche verdrehsicher in dem Profilelement 140 eingesetzt ist. Die Hammerkopfschraube verläuft durch eine Bohrung im zweiten Koppelelement 25 und ist über zwei Muttern 144 verschraubt. Zwischen dem zweiten Koppelelement 25 und dem Profilelement 140 sowie unter den jeweiligen Muttern sind Scheiben 143 angeordnet.
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Der Schleifkörper 3 ist hier an jedem Aufnahmepunkt 401, 402 elastisch angebunden. Dazu umfasst die Anbindungseinrichtung 42 elastisch ausgebildete Montageelemente 24, durch welche die Verschraubung 141 des jeweiligen Aufnahmepunktes 401, 402 verläuft. Die Montageelemente 24 sind hier als Elastomerbuchsen 240 ausgebildet. Die Elastomerbuchse umfasst eine äußere Hülse, welche hier in eine Bohrung des zweiten Koppelelementes eingesetzt ist. Die äußere Hülse ist über einen elastischen Werkstoff und beispielsweise ein Gummimaterial mit einer inneren Hülse verbunden, durch welche die Verschraubung 140 geführt ist.
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Bei einer Oberflächenbearbeitung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Wirkfläche 13 des Schleifsteins 23 auf die zu bearbeitende Oberfläche aufgesetzt, wobei durch die Elastomerbuchsen 240 ein unebenes Aufsetzen ausgeglichen wird. Durch die Bewegung des Roboterarms 102 wird der Schleifkörper 3 über die Oberfläche bewegt. Dabei kann eine ungenaue Roboterbahnbewegung ebenfalls durch die Elastomerbuchsen 240 ausgeglichen werden.
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Es können auch zwei oder mehr unterschiedliche Schleifsteintypen zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann ein Vorschliff mit einem Schleifsteintyp und ein Nachschliff mit einem anderen Schleifsteintyp erfolgen. Dabei wird für jeden Schleifsteintyp insbesondere eine definierte Schleifbewegung durchgeführt. Die Bewegung des Schleifkörpers in Bezug zur Werkstückoberfläche hat einen wesentlichen Einfluss auf das Schleifergebnis.
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Beispielsweise hat sich eine N-förmige Bewegungsbahn als besonders vorteilhaft für die Oberflächengüte herausgestellt.
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Die hier gezeigte Vorrichtung und das vorgestellte Verfahren ermöglichen ein automatisiertes Schleifen von Umformwerkzeugen im Finish-Bereich. Das bietet gegenüber der sonst üblichen manuellen Schleifarbeit erhebliche Zeit- und Kostenvorteile. Die Vorrichtung bzw. das Verfahren bieten eine automatisierte Finish-Bearbeitung von ebenen Führungsflächen sowie von ebenen Bereichen der Blechhalterebene. Dadurch können die Durchlaufzeiten erheblich verkürzt, die Produktivität gesteigert und der Personaleinsatz verbessert werden.
