DE102016222649B3

DE102016222649B3 - Verfahren zur Bestimmung einer Bahnkurve für eine Transfereinrichtung und Produktionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016222649B3
Application number: DE102016222649.5A
Authority: DE
Inventors: Jan-Peter Große; Richard Stauder; Michael WERBS
Original assignee: Schuler Automation GmbH and Co KG
Current assignee: L Schuler GmbH
Priority date: 2016-09-19
Filing date: 2016-11-17
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2036-11-18
Also published as: WO2018050411A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Bahnkurve für eine Transfereinrichtung (7) zum Bewegen eines Werkstücks (6) durch eine Umformeinrichtung (1), wobei die Umformeinrichtung (1) zumindest eine Werkzeugstation (2) umfasst, welche ein eine erste Störkontur (S1) aufweisendes Unterwerkzeug (11) und ein mittels eines Stößels in eine vertikale z-Richtung hin und her bewegbares, eine zweite Störkontur (S2) aufweisendes Oberwerkzeug (12) aufweist, wobei die Transfereinrichtung (7) mindestens einen in einer parallel zu einer Transportrichtung (T) verlaufenden x-Richtung, in der senkrecht zur x-Richtung verlaufenden z-Richtung und einer senkrecht zur x- und zur z-Richtung verlaufenden y-Richtung bewegbaren Halter (10) zum Halten des Werkstücks (6) umfasst, mit denen das auf dem Unterwerkzeug (11) aufgenommene Werkstück (6) abgehoben, in Transportrichtung befördert und nachfolgend abgesenkt wird, mit folgenden Schritten: a) Manuelles Steuern der Transfereinrichtung (7) mit dem davon gehaltenen Werkstück (6), so dass das Werkstück (6) entlang eines ersten Wegs (W1) in x- und z-Richtung entlang der durch das Unterwerkzeug (11) gebildeten ersten Störkontur (S1) bewegt wird, und Ermitteln erster Koordinaten (PW1.1xz–PW1.3xz) des Halters (10) an zumindest drei vorgegebenen Positionen (PW1.1xz–PW1.3xz) des ersten Wegs (W1), und b) Bestimmen der Bahnkurve durch Verarbeitung der ersten Koordinaten (PW1.1xz–PW1.3xz) mittels eines vorgegebenen Algorithmus.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Bahnkurve für eine Transfereinrichtung zum Bewegen eines Werkstücks durch eine Umformeinrichtung sowie eine Produktionsvorrichtung.
Die DE 10 2005 024 822 A1 offenbart ein Verfahren zur Optimierung der Bahnkurve einer Transfereinrichtung zum Bewegen eines Werkstücks durch eine Umformeinrichtung. Zur Durchführung des Verfahrens ist es zunächst erforderlich, ein digitales Abbild der Umformeinrichtung auf der Grundlage von CAD-Daten herzustellen. Auf der Grundlage dieses digitalen Abbilds wird sodann eine optimale Bahnkurve zum Transport der Werkstücke in der Transferpresse berechnet. Die virtuelle Bahnkurve kann manuell durch Verziehen von Stützpunkten am Bildschirm geändert werden. – Das bekannte Verfahren erfordert wegen der Herstellung eines digitalen Abbilds der Umformeinrichtung einen relativ hohen Aufwand und qualifiziertes Personal. Nachteilig ist, dass das digitale Abbild die Realität meist nicht korrekt wiedergibt. Beispielsweise fehlen dem digitalen Abbild meist mit der Transferpresse verbundene Leitungen oder andere störende Elemente, welche in der Praxis die Verwendung der berechneten optimalen Bahnkurve unmöglich machen.
Die DE 10 2012 112 172 B3 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung eines Kontaktbereichs zum Angriff von Greifern einer Transfereinrichtung an einem Werkstück. Optimale Kontaktbereiche werden mittels eines Simulationsprogramms auf der Grundlage eines digitalen Abbilds der Geometrie des Werkstücks sowie der Umformeinrichtung ermittelt. Auch bei diesem Verfahren müssen CAD-Daten zur Herstellung des digitalen Abbilds der Umformeinrichtung sowie der Geometrie des Werkstücks bereitgestellt werden. Die Herstellung des digitalen Abbilds der Umformeinrichtung erfordert Aufwand und geschultes Personal. Ein allein auf CAD-Daten beruhendes digitales Abbild gibt die tatsächlichen praktischen Verhältnisse nicht exakt wieder, da in den CAD-Daten häufig nicht sämtliche Komponenten im Umformraum, insbesondere Leitungen und dgl., wiedergegeben sind.
Die DE 10 2007 003 335 A1 beschreibt ein Verfahren zur Festlegung eines Bewegungsgesetzes eines Stößels einer Presse. Auf einem Bildschirm werden Stützpunkte festgelegt. Anschließend wird mittels eines Computers ein Bewegungsgesetz ermittelt und eine sich daraus ergebende Kurve angezeigt.
Die EP 2 952 988 A1 offenbart ein Verfahren zur Optimierung einer Bahnkurve zum Transport eines Bauteils in einer Produktionsmaschine. Ausgehend von einer vorgegebenen Bahnkurve werden mittels eines Simulationsprogramms Parameter variiert und dann eine optimierte Bahnkurve berechnet.
Die DE 103 07 261 A1 betrifft eine Programmierplattform zur Erstellung von Teileprogrammen bei Werkzeug- oder Produktionsmaschinen. Bei einem Teileprogramm handelt es sich um einen Bewegungsauftrag für eine Bearbeitungseinheit, beispielsweise einen Roboter. Das Teileprogramm beschreibt eine Bewegungsbahn, beispielsweise eines Arms eines Roboters. Die Programmplattform umfasst ein Simulationsprogramm mit dem ein zwei- oder dreidimensionaler Bewegungsablauf des Werkstücks simuliert wird, welches gemäß dem Teileprogramm mit dem Roboter bewegt wird.
Die DE 10 2008 053 081 A1 offenbart ein Verfahren zur Gestaltung eines Werkzeugs, insbesondere eines Presswerkzeugs zum Einsatz in einer Presse einer Pressenstraße. Zur Gestaltung des Werkzeugs werden die Gestalt und die Größe des in der Presse vorhandenen Raums sowie die Gestalt und die Größe eines Kollisionsraums berücksichtigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Verfahren zur Bestimmung einer Bahnkurve für eine Transfereinrichtung zum Bewegen eines Werkstücks durch eine Umformeinrichtung angegeben werden, welches einfach durchführbar ist und eine tatsächli che Störkontur in einer Umformeinrichtung berücksichtigt. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll die Bahnkurve ohne spezifische Fachkenntnisse und ohne die Herstellung eines digitalen Abbilds auf der Grundlage von CAD-Daten bestimmbar sein. Schließlich soll eine Produktionsvorrichtung angegeben werden, mit der schnell und einfach eine Bahnkurve für eine Transfereinrichtung ermittelt werden kann. Die Bahnkurve soll derart optimiert sein, dass damit Werkstücke möglichst effizient mittels der Umformeinrichtung hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 20 und 21 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 19.
Nach Maßgabe der Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Bahnkurve für eine Transfereinrichtung zum Bewegen eines Werkstücks durch eine Umformeinrichtung vorgeschlagen, wobei die Umformeinrichtung zumindest eine Werkzeugstation umfasst, welche ein eine erste Störkontur aufweisendes Unterwerkzeug und ein mittels eines Stößels in eine vertikale z-Richtung hin und her bewegbares, eine zweite Störkontur aufweisendes Oberwerkzeug aufweist,
wobei die Transfereinrichtung mindestens einen in einer parallel zu einer Transportrichtung verlaufenden x-Richtung, in der senkrecht zur x-Richtung verlaufenden z-Richtung und einer senkrecht zur x-Richtung und zur z-Richtung verlaufenden y-Richtung bewegbaren Halter zum Halten des Werkstücks umfasst,
mit denen das auf dem Unterwerkzeug aufgenommene Werkstück abgehoben, in Transportrichtung befördert und nachfolgend abgesenkt wird,
mit folgenden Schritten:

a) Manuelles Steuern der Transfereinrichtung mit dem davon gehaltenen Werkstück, so dass das Werkstück entlang eines ersten Wegs in x- und z-Richtung entlang der durch das Unterwerkzeug gebildeten ersten Störkontur bewegt wird, und Ermitteln erster Koordinaten des Halters an zumindest drei vorgegebenen Positionen des ersten Wegs, und
b) Bestimmen der Bahnkurve durch Verarbeitung der ersten Koordinaten mittels eines vorgegebenen Algorithmus.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff "Bahnkurve" der zurückgelegte Weg der Halter über der Zeit oder über dem Kurbelwinkel der Presse verstanden. Bei dem Weg handelt es sich insbesondere um den Weg in x-Richtung. Der Weg umfasst auch Bewegungen in z-Richtung und/oder in y-Richtung. Die zu bestimmende Bahnkurve soll mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dahingehend optimiert werden, dass die Werkstücke mit einer möglichst kurzen Taktzeit durch die Umformeinrichtung transportiert werden.
Eine Transfereinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst üblicherweise zwei sich in x-Richtung erstreckende Transferbalken, welche beidseits der Werkzeugstation angeordnet sind. In diesem Fall umfasst die Transporteinrichtung an jedem der Transferbalken zumindest einen Halter. Die Transferbalken sind üblicherweise in der x-, y- und z-Richtung bewegbar. An den Transportbalken sind Arme mit endständig daran vorgesehenen Haltern angebracht. Die Arme sind üblicherweise fest mit den Transportbalken verbunden.
Bei einem "Halter" wird im Sinne der vorliegenden Erfindung entweder ein passiver oder ein aktiver Halter verstanden. Bei einem passiven Halter handelt es sich um eine Schaufel oder dgl., auf welchem das Werkstück beim Abheben abgestützt wird. Bei einem aktiven Halter kann es sich beispielsweise um einen hydraulisch bewegbaren Greifer handeln, mit dem das Werkstück bewegbar ist. Der Halter kann am Arm auch bewegbar angebracht sein. – Der Halter kann z. B. in x-, y- und z-Richtung bewegt werden.
Unter dem Ausdruck "vorgegebener Algorithmus" wird ein herkömmlicher Algorithmus zur Bestimmung einer Bahnkurve auf der Grundlage mehrerer vorgegebe ner Stützpunkte verstanden. Als Stützpunkte werden dabei die erfindungsgemäß ermittelten Koordinaten verwendet.
Unter dem Ausdruck "entlang einer Störkontur bewegt" wird verstanden, dass das Werkstück oder die Halter in einem geringen Abstand von beispielsweise 0 bis 30 mm auf einem Weg bewegt wird, welcher in der jeweiligen Ebene die jeweilige Störkontur abbildet.
Das erfindungsgemäße Verfahren liefert eine Bahnkurve, welche einfach und schnell ermittelt werden kann. Zur Bestimmung der Bahnkurve ist es insbesondere nicht erforderlich, einen durch die Störkonturen definierten Kollisionsraum digital abzubilden. Die erfindungsgemäß ermittelte Bahnkurve berücksichtigt sämtliche tatsächlich vorhandenen Störkonturen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vor dem Schritt b) der folgende Schritt durchgeführt:
Manuelles Steuern der Transfereinrichtung, so dass der Halter entlang eines zweiten Wegs in x- und y-Richtung entlang einer durch das Unterwerkzeug und das darauf im Schließzustand befindliche Oberwerkzeug gebildeten dritten Störkontur bewegt wird, und Ermitteln zweiter Koordinaten des Halters an zumindest drei vorgegebenen Positionen des zweiten Wegs, und
wobei beim Schritt b) die Bahnkurve durch Verarbeitung der ersten und zweiten Koordinaten mittels des vorgegebenen Algorithmus bestimmt wird.
Sofern die Transfereinrichtung zwei einander gegenüberliegende Halter aufweist, werden beide Halter entlang der dritten Störkontur bewegt. Die dritte Störkontur wird in diesem Fall durch beide sich in Transportrichtung erstreckende Seiten des im Schließzustand befindlichen Werkzeugs gebildet.
Durch die Ermittlung der dritten Störkontur ergibt sich eine weiter optimierte Bahnkurve.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vor dem Schritt b) der folgende Schritt durchgeführt werden:
Manuelles Steuern der Transfereinrichtung mit dem davon gehaltenen Werkstück, so dass das Werkstück in Transportrichtung in x- und z-Richtung entlang eines dritten Wegs entlang der durch das Oberwerkzeug gebildeten zweiten Störkontur bewegt wird, und Ermitteln dritter Koordinaten des Halters an zumindest drei vorgegebenen Positionen des dritten Wegs, und
wobei beim Schritt b) die Bahnkurve durch Verarbeitung der ersten und dritten Koordinaten mittels des vorgegebenen Algorithmus bestimmt wird.
Mit der Ermittlung der dritten Koordinaten kann die Bahnkurve weiter optimiert werden.
Das Verfahren wird vorteilhafterweise so durchgeführt, dass das Werkstück zunächst entlang des ersten Wegs, sodann der Halter entlang des zweiten Wegs und nachfolgend das Werkstück entlang des dritten Wegs bewegt wird. Die Bahnkurve wird in diesem Fall durch die dabei ermittelten ersten, zweiten und dritten Koordinaten bestimmt. Der erste Weg erstreckt sich vorteilhafterweise in Transportrichtung. Der zweite Weg erstreckt sich vorteilhafterweise entgegen der Transportrichtung. Der dritte Weg erstreckt sich vorteilhafterweise in Transportrichtung.
Die Umformeinrichtung weist erfindungsgemäß zumindest eine Werkzeugstation auf, bei der eine Umformung eines Werkstücks stattfindet. Üblicherweise umfasst die Umformeinrichtung mehrere in Transportrichtung hintereinander angeordnete Werkzeugstationen, wobei die Werkstücke mittels der Transfereinrichtung taktweise von einer Werkzeugstation zur nächsten Werkzeugstation transportiert werden.
Sofern die Umformeinrichtung mehrere Werkzeugstationen umfasst, können die Störkonturen auch an unterschiedlichen Werkzeugstationen erfasst werden. Es kann beispielsweise sein, dass die erste Störkontur an einer ersten Werkzeugstation und die zweite und/oder dritte Störkontur an einer zweiten Werkzeugstation erfasst wird. Es kann auch sein, dass die Störkonturen an drei unterschiedlichen Werkzeugstationen erfasst werden.
Die Ermittlung der Bahnkurve kann einfach erfolgen, indem die Positionen auf den Wegen einem Benutzer mittels eines Computerprogramms vorgeschlagen werden. Sobald der Benutzer eine vorgeschlagene Position mittels der Transfereinrichtung manuell angesteuert hat, können die dazu korrespondierenden Koordinaten beispielsweise durch Anwählen einer auf einem Bildschirm angezeigten Schaltfläche vom Computer gespeichert werden. Selbstverständlich können entlang der Wege nicht nur drei Positionen, sondern eine Vielzahl von Positionen angefahren und deren Koordinaten ermittelt und verarbeitet werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden den Verlauf des ersten, zweiten und/oder dritten Wegs beschreibende weitere Koordinaten fortlaufend erfasst, daraus Stützpunkte ermittelt und unter Verwendung der Stützpunkt die Bahnkurve bestimmt. Indem eine Vielzahl der die jeweiligen Wege beschreibende Koordinaten erfasst werden, kann eine besonders exakte Bahnkurve bestimmt werden. Zur Verminderung des Rechenaufwands wird vorteilhafterweise aus den aufgenommenen Koordinaten nach vorgegebenen Kriterien eine begrenzte Anzahl von Stützpunkten ermittelt. Derartige Stützpunkte werden insbesondere dort ausgewählt, wo die Störkontur sich in ihrer Form ändert.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Werkstück zur Ermittlung der ersten Koordinaten automatisch in einer xy-Ebene über dem Unterwerkzeug in und entgegen der Transportrichtung hin und her bewegt und dabei die Transfereinrichtung manuell derart gesteuert, dass das Werkstück in z-Richtung bis in die Nähe der ersten Störkontur abgesenkt wird. Damit kann insbesondere bei in z-Richtung verformten Werkstücken eine einfache und schnelle Annäherung an die jeweilige z-Position der Störkontur erreicht werden.
In ähnlicher Weise kann das Werkstück zur Ermittlung der dritten Koordinaten automatisch in einer xy-Ebene unter dem Oberwerkzeug in und entgegen der Transportrichtung hin und her bewegt werden und dabei die Transfereinheit manuell derart gesteuert werden, dass das Werkstück in z-Richtung bis in die Nähe der zweiten Störkontur angehoben wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Halter zur Ermittlung der zweiten Koordinaten automatisch in einer xz-Ebene neben dem geschlossenen Werkzeug in und entgegen der Transportrichtung hin und her bewegt werden und dabei die Transfereinrichtung manuell derart gesteuert werden, dass der Halter in y-Richtung bis in die Nähe der zweiten Störkontur bewegt wird.
Zur Bestimmung der Bahnkurve werden zweckmäßigerweise die folgenden weiteren Koordinaten verwendet:
Halter-Aufnahmekoordinaten zum Aufnehmen des Werkstücks, und
Halter-Ablagekoordinaten zum Ablegen des Werkstücks. Ferner können minimale z-Koordinaten und maximale z-Koordinaten des Stößels verwendet werden.
Ferner kann zur Bestimmung der Bahnkurve eine Länge des Transportwegs des Werkstücks in x-Richtung verwendet werden. Die Länge des Transportwegs kann auch aus den Halter-Aufnahmekoordinaten und den Halter-Ablagekoordinaten ermittelt werden.
Ferner können zur Bestimmung der Bahnkurve zweckmäßigerweise die folgenden weiteren Koordinaten verwendet werden:
erste y-Halter-Koordinaten, bei welchen der Halter in einem minimalen Abstand kollisionsfrei entgegen der Transportrichtung entlang der zweiten Störkontur bewegt werden kann, und
zweite y-Halter-Koordinaten, bei welchen der Halter in einem maximalen Abstand von der zweiten Störkontur entgegen der Transportrichtung bewegt werden kann.
Die Vorgabe der vorgenannten Koordinaten ermöglicht eine vereinfachte Ermittlung einer Bahnkurve in der xy-Ebene. In ähnlicher Weise ermöglicht die Vorgabe der minimalen und der maximalen z-Koordinaten des Stößels die Ermittlung einer Bahnkurve in der xz-Ebene.
Zur Bestimmung der Bahnkurve kann zunächst eine vorgegebene Stößelkurve verwendet werden. Die vorgegebene Stößelkurve kann aus einem Satz vorgegebener Stößelkurven ausgewählt werden. Beispielsweise kann als Stößelkurve zunächst eine Sinusfunktion verwendet werden.
Stößelkurven können insbesondere bei durch Servoantriebe betätigten Stößeln in ihrer Form variiert werden. In diesem Fall kann nach der Bestimmung der Bahnkurve eine optimierte Stößelkurve berechnet werden. Die Stößelkurve wird dabei derart optimiert, dass sie mit der Bahnkurve so zusammenwirkt, dass sich eine minimale Taktzeit zur Herstellung der Werkstücke ergibt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Umformeinrichtung eine Transportvorrichtung zum taktweisen Zuführen eines Blechband zu einer der Werkzeugstation in Transportrichtung vorgeordneten Schneidstation, wobei die Schneidstation ein unteres und ein oberes Schneidwerkzeug aufweist, und wobei zur Bestimmung eines Takts für die Transporteinrichtung durch manuelles Steuern des Stößels eine minimale z-Koordinate des Stößels ermittelt wird, bei welcher des Blechband kollisionsfrei über eine vorgegebene Vorschublänge der Schneidstation zugeführt werden kann. Ferner kann zur Bestimmung des Takts eine maximale z-Koordinate des Stößels verwendet werden. Zur Berechnung der optimier ten Stößelkurve werden vorteilhafterweise auch die minimale und/oder die maximale z-Koordinate verwendet.
Zur Durchführung des Verfahrens wird vorteilhafterweise ein auf einem Computer bereitgestelltes Computerprogramm verwendet. Der Computer weist vorteilhafterweise eine Schnittstelle zum Datenaustausch mit einer seitens der Umformeinrichtung vorgesehenen Steuerung auf. Das Computerprogramm umfasst zweckmäßigerweise eine Routine, mit welcher die Koordinaten der manuell angesteuerten Positionen von der Steuerung ausgelesen und an den Computer übergeben werden. Eine mit dem Computer berechnete Bahnkurve kann nachfolgend über die Schnittstelle an die Steuerung übertragen werden, so dass mit der Steuerung die Transfereinrichtung gemäß der Bahnkurve steuerbar ist. Ferner können eine mittels des Computerprogramms berechnete Stößelkurve sowie ein damit berechneter Takt an die Steuerung übertragen werden.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung wird eine Produktionsvorrichtung mit einer Umformeinrichtung, einer Transfereinrichtung und einer Steuerung zum Steuern der Bewegungen der Umformeinrichtung und der Transfereinrichtung vorgeschlagen, wobei die Steuerung eine Schnittstelle zur Übermittlung der ersten Koordinaten an einen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergerichteten Computer umfasst. Ferner können über die Schnittstelle auch die zweiten und dritten Koordinaten sowie weitere Koordinaten auf Abruf oder auch kontinuierlich über die Schnittstelle übermittelt werden.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung wird eine Produktionsvorrichtung mit einer Umformeinrichtung, einer Transfereinrichtung und einer Steuerung zum Steuern der Bewegungen der Umformeinrichtung und der Transfereinrichtung vorgeschlagen, wobei die Steuerung ein Computer ist, welcher zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergerichtet ist. Bei der vorgeschlagenen Produktionsvorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren mit einem die Steuerung bildenden Computer durchgeführt werden.
Zum manuellen Steuern der Transfereinrichtung kann beispielsweise eine, vorzugsweise drahtlos, mit der Steuerung zum Datenaustausch verbundene Fernsteuereinrichtung verwendet werden, welche z. B. einen Joystick oder dgl. zum Steuern der Bewegungen der Transfereinrichtung umfasst.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Draufsicht auf eine Umform- und Transfereinrichtung,
2 schematisch erste, zweite und dritte Störkonturen sowie Wege und
3 eine Stößelkurve.
1 zeigt eine Umformeinrichtung 1 mit einer Werkzeugstation 2. Eine Transportrichtung ist mit T bezeichnet. Die Transportrichtung T verläuft parallel zu einer x-Richtung. Senkrecht zur x-Richtung verläuft in der Papierebene die y-Richtung.
Der Werkzeugstation 2 ist entgegen der Transportrichtung T eine mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnete Schneidstation vorgeordnet. Stromaufwärts der Umformeinrichtung 1 ist eine Transporteinrichtung 4 vorgesehen, mit welcher ein Blechband 5 taktweise der Umformeinrichtung 1 zugeführt wird. Mit dem Bezugszeichen 6 sind Werkstücke, beispielsweise Blechplatinen, bezeichnet, welche aus dem Blechband 5 aus der Schneidstation 3 herausgeschnitten worden sind. Das Schneiden kann beispielsweise mittels Stanzen erfolgen.
Eine Transfereinrichtung 7 umfasst zwei Transferbalken 8, an denen Arme 9 angebracht sind. Jeder Arm 9 weist endständig einen Halter 10 zum Abheben des Werkstücks 6 auf. Bei dem Halter 10 kann es sich um einen aktiven Greifer handeln.
Die Funktion der in 1 beispielhaft gezeigten Produktionsvorrichtung ist Folgende:
Mittels der Transporteinrichtung 4 wird das Blechband 5 taktweise der Schneidstation 3 zugeführt. In der Schneidstation 3 werden taktweise Werkstücke 6 aus dem Blechband 5 herausgeschnitten.
Die Arme 9 sind am Transferbalken 8 üblicherweise fest angebracht. Die Arme 9 können auch bewegbar am Transferbalken 8 angebracht sein. Zur Bewegung der Arme 9 können Antriebe, insbesondere Servoantriebe, vorgesehen sein. Die Transferbalken 8 können mittels Servoantrieben insbesondere in x-, y- und z-Richtung bewegt werden.
Das Werkstück 6 wird nach dem Herausschneiden mittels der Halter 10 gegriffen, anschließend von der Schneidstation 3 abgehoben und in Transportrichtung T zur Werkzeugstation 2 bewegt wird. Das Werkstück 6 wird in der Werkzeugstation 2 auf ein hier nicht näher gezeigtes Unterwerkzeug abgesetzt. Nachfolgend werden die Halter 10 aus dem Bereich der Werkzeugstation 2 heraus bewegt. Anschließend wird mittels eines (hier nicht gezeigten) Stößels ein (hier nicht gezeigtes) Oberwerkzeug gegen das Unterwerkzeug gefahren und damit das Werkstück 6 verformt. Das verformt Werkstück 6 wird sodann erneut von den Haltern 10 gegriffen und entlang einer mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmten Bahnkurve in Transportrichtung T aus der Werkzeugstation 2 heraus bewegt. Es kann nachfolgend in eine in Transportrichtung T nachgeordnete weitere Werkzeugstation (hier nicht gezeigt) gesetzt oder an eine Abführeinrichtung zum Abführen des Werkstücks 6 aus der Umformeinrichtung 1 übergeben werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nunmehr beispielhaft anhand der 2 näher erläutert.
In 2 ist mit dem Bezugszeichen 11 ein Unterwerkzeug bezeichnet, welches eine erste Störkontur S1 aufweist. Mit dem Bezugszeichen 12 ist ein an einem (hier nicht gezeigten) Stößel angebrachtes Oberwerkzeug bezeichnet, welches eine zweite Störkontur S2 aufweist. Die zweite Störkontur S2 ist im Gegensatz zur ersten Störkontur S1 in z-Richtung bewegbar.
Mit dem Bezugszeichen S3 ist schematisch eine dritte Störkontur bezeichnet, welche sich in die xy-Ebene erstreckt und gebildet wird, wenn das Oberwerkzeug 12 und das Unterwerkzeug 11 sich in der Schließstellung befinden.
Die erste S1 und die zweite Störkontur S2 erstrecken sich jeweils in der xz-Ebene.
Der Punkt P1 beschreibt in der xy-Ebene die maximale Öffnungsposition eines Halters 10 der Transfereinrichtung 7. Mit dem Punkt P2 ist in der xy-Ebene eine Schließposition des Halters 10 bezeichnet. Der Punkt P3 beschreibt in der xz-Ebene eine Kontaktposition des Halters 10 zum Werkstück 6. Bei dieser Position wird das Werkstück 6 angehoben oder gegriffen. Der Punkt P4 beschreibt in der xz-Ebene eine maximale Hebeposition des Halters 10 der Transfereinrichtung 7.
Zwischen den Punkten P1 und P2 befindet sich der Punkt P1.1, welcher in Abhängigkeit der dritten Störkontur S1 eine notwendige Öffnungsweite des Arms 9 bzw. des daran angebrachten Halters 10 der Transfereinrichtung 7 beschreibt. Zwischen den Punkten P3 und P4 befindet sich der Punkt 4.1, welcher in Abhängigkeit der ersten Störkontur S1 eine notwendige Hebeposition des Arms 9 beschreibt.
Mit dem Bezugszeichen ∆x ist eine Länge des Transportwegs des Werkstücks 6 in Transportrichtung T bezeichnet. Die vorgenannten Punkte sind stromabwärts am Ende des Transportwegs jeweils mit P1', P1.1', P2', P3', P4', P4.1' bezeichnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert wie folgt:
Die Verfahrensschritte sind vorteilhafterweise aufeinanderfolgend gemäß der Vorgabe eines Computerprogramms durchzuführen.
Zunächst kann aus einer Auswahl mehrerer Stößelkurven eine Stößelkurve ausgewählt werden. Es kann sich dabei beispielsweise um eine Sinuskurve handeln. Nachfolgend werden verschiedene Parameter eingegeben, welche maschinenseitig oder produktionsseitig fest vorgegeben sind. Es handelt sich dabei beispielsweise um die Länge des Transportwegs ∆x, die Punkte P1, P2, und P4. – Ferner werden eine minimale sowie eine maximale z-Koordinate des Stößels eingegeben. Die minimale und die maximale z-Koordinaten können auch durch manuelles Bewegen des Stößels bestimmt werden.
Sodann wird der Benutzer dazu aufgefordert, den Halter 10 manuell zum Punkt P3 zu verfahren und in Kontakt mit dem Werkstück 6 zu bringen. Durch Anwählen einer vorgegebenen Schaltfläche auf einem (hier nicht gezeigten) Bildschirm werden für den Punkt P3 die dazu korrespondierenden xz-Koordinaten P3_xz gespeichert.
Anschließend wird der Benutzer dazu aufgefordert, die Transfereinrichtung 7 in x- und z-Richtung bis zu einem Punkt PW1.1 zu verfahren. Bei diesem Punkt weist die erste Störkontur S1 eine erste exponierte Stelle auf. Die xz-Koordinaten zum Punkt PW1.1 werden durch Anwählen der Schaltfläche gespeichert.
Nachfolgend wird der Benutzer mittels des Programms dazu aufgefordert, weitere exponierte Konturen der ersten Störkontur S1 mittels der Transfereinrichtung 7 und dem darin aufgenommenen Werkstück 6 anzufahren. Die entsprechenden xz-Koordinaten der entsprechenden Punkte PW1.2 bis PW1.6 werden wiederum durch Anwählen der Schaltfläche gespeichert.
Schließlich wird eine Ablegeposition am Punkt P3' manuell angefahren und das Werkstück 6 freigegeben. Die xz-Koordinaten P3' werden durch Anwählen der Schaltfläche ebenfalls gespeichert.
Die vorgenannten Punkte P3, PW1.1 bis PW1.6 und PW3' befinden sich auf einem ersten Weg W1, welcher insgesamt manuell vom Benutzer durch Steuern der Transfereinrichtung 7 abgefahren wird. Dabei wird das von der Transfereinrichtung 7 aufgenommene Werkstück 6 vom Benutzer so geführt, dass es die erste Störkontur S1 nicht berührt, gleichwohl aber nahe der ersten Störkontur S1 entlanggeführt wird.
Sodann wird mittels des Computerprogramms auf der Grundlage eines vorgegebenen Algorithmus automatisch eine optimale Bahnkurve zur Bewegung des Werkstücks entlang der ersten Störkontur S1 berechnet. Die berechnete Bahnkurve kann nachfolgend weiter optimiert und verändert werden, indem auch die Bewegungskurve des Stößels verändert und an die Bahnkurve angepasst wird.
Zur weiteren Optimierung der Bahnkurve kann nach dem ersten Weg W1 ein zweiter Weg W2 entlang der dritten Störkontur S3 durch manuelle Steuerung der Transfereinrichtung 7 derart abgefahren werden, dass die Halter 10 in der Nähe der dritten Störkontur S3 entlanggeführt werden. Dabei können analog – wie beim Entlangfahren auf dem ersten Weg W1 – die xy-Koordinaten der Punkte PW2.1 bis PW2.5 aufgenommen und gespeichert werden. Die Punkte PW1.1 bis WP2.5 des ersten Wegs W1 werden in Transportrichtung T, die Punkte PW 2.1 bis PW2.5 des zweiten Wegs W2 nacheinander entgegen der Transportrichtung T aufgenommen. Aus den vorgenannten Punkten auf dem zweiten Weg W2 kann eine optimierte Bahnkurve für die Bewegung der Transfereinrichtung 7 vom Punkt P2' zum Punkt P2 berechnet werden.
Zur weiteren Optimierung der Bahnkurve ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das am Punkt P3 gegriffene Werkstück 6 mittels der Transfereinrichtung 7 entlang eines dritten Wegs W3 entlang der zweiten Störkontur S2 des Oberwerkzeugs 12 geführt wird. Auch hier wird das Werkstück 6 durch manuelles Steuern der Transfereinrichtung 7 in Transportrichtung T geführt. An vorgegebenen Punkten PW3.1 bis PW3.4 werden die entsprechenden xz-Koordinaten, nämlich PW3.1_xz, PW3.2_xz und PW3.3_xz aufgenommen und gespeichert. Es kann daraus für den dritten Weg W3 eine optimierte Bahnkurve berechnet werden.
Zur weiteren Optimierung des Werkstücktransports kann insbesondere bei Produktionsvorrichtungen mit einer der Werkzeugstation 2 stromaufwärts vorgeschalteten Schneidstation 3 ein Takt der Transportvorrichtung 4 optimiert werden. Zu diesem Zweck kann der Benutzer des Programms dazu aufgefordert werden, den Stößel von der geschlossenen Position in eine Position zu verfahren, in welcher das Blechband 5 gerade kollisionsfrei über eine vorgegebene Vorschublänge der Schneidstation 3 zugeführt werden kann. Aus dem dafür erforderlichen Weg und der Stößelgeschwindigkeit kann eine Zeit für den erforderlichen Stößelhub berechnet werden. Aus der berechneten Zeit wiederum kann ein optimierter Takt für den Vorschub des Blechbands 5 berechnet werden.
3 zeigt ein Beispiel einer optimierten Stößelkurve, bei der über dem Kurbelwinkel der Hub aufgetragen ist. Eine derartige Stößelkurve kann mittels eines Stößelantriebs realisiert werden, welcher mit Servomotoren angetrieben und gesteuert wird. Ein oberer Totpunkt ist mit OT, ein unterer Totpunkt mit UT bezeichnet. Das Abheben des Werkstücks 6 vom Unterwerkzeug 11 sowie der Transport in Transportrichtung T erfolgen zwischen den Punkten OT und P3 bzw. P3' und OT. Das Zurückfahren der Transfereinrichtung 7 entgegen der Transportrichtung T erfolgt zwischen den Punkten P2 und P2'. In Abhängigkeit der ermittelten Bahnkurve kann die Stößelkurve so angepasst werden, dass das Werkstück 6 mit größtmöglicher Geschwindigkeit durch die Umformeinrichtung 1 bewegt werden kann.
Das vorgeschlagene Verfahren ist relativ einfach durchführbar. Wegen der manuellen Bewegung der Transfereinrichtung 7 können insbesondere auch Störkonturen berücksichtigt werden, welche in einem aus CAD-Daten ermittelten digitalen Abbild eines Störkonturraums nicht enthalten sind.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können die Wege W1, W2 und W3 auch kontinuierlich aufgezeichnet und daraus eine optimierte Bahnkurve ermittelt werden.
Bezugszeichenliste

1: Umformeinrichtung
2: Werkzeugstation
3: Schneidstation
4: Transportvorrichtung
5: Blechband
6: Werkstück
7: Transfereinrichtung
8: Transportbalken
9: Arm
10: Halter
11: Unterwerkzeug
12: Oberwerkzeug
OT: oberer Totpunkt
P1, P1': erster Punkt
P1.1: notwendiger Öffnungsweg in y-Richtung
P2, P2': zweiter Punkt
P3, P3': dritter Punkt
P4, P4': vierter Punkt
P4.1: notwendiger Öffnungsweg in z-Richtung
PW1.1–PW1.6: erste Koordinaten
PW2.1–PW2.5: zweite Koordinaten
PW3.1–PW3.4: dritte Koordinaten
S1: erste Störkontur
S2: zweite Störkontur
S3: dritte Störkontur
T: Transportrichtung
UT: unterer Totpunkt
W1: erster Weg
W2: zweiter Weg
W3: dritter Weg
∆x: Länge des Transportwegs

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Bahnkurve für eine Transfereinrichtung (7) zum Bewegen eines Werkstücks (6) durch eine Umformeinrichtung (1), wobei die Umformeinrichtung (1) zumindest eine Werkzeugstation (2) umfasst, welche ein eine erste Störkontur (S1) aufweisendes Unterwerkzeug (11) und ein mittels eines Stößels in eine vertikale z-Richtung hin und her bewegbares, eine zweite Störkontur (S2) aufweisendes Oberwerkzeug (12) aufweist, wobei die Transfereinrichtung (7) mindestens einen in einer parallel zu einer Transportrichtung (T) verlaufenden x-Richtung, in der senkrecht zur x-Richtung verlaufenden z-Richtung und einer senkrecht zur x- und zur z-Richtung verlaufenden y-Richtung bewegbaren Halter (10) zum Halten des Werkstücks (6) umfasst, mit denen das auf dem Unterwerkzeug (11) aufgenommene Werkstück (6) abgehoben, in Transportrichtung befördert und nachfolgend abgesenkt wird, mit folgenden Schritten: a) Manuelles Steuern der Transfereinrichtung (7) mit dem davon gehaltenen Werkstück (6), so dass das Werkstück (6) entlang eines ersten Wegs (W1) in x- und z-Richtung entlang der durch das Unterwerkzeug (11) gebildeten ersten Störkontur (S1) bewegt wird, und Ermitteln erster Koordinaten (PW1.1_xz–PW1.3_xz) des Halters (10) an zumindest drei vorgegebenen Positionen (PW1.1_xz–PW1.3_xz) des ersten Wegs (W1), und b) Bestimmen der Bahnkurve durch Verarbeitung der ersten Koordinaten (PW1.1_xz–PW1.3_xz) mittels eines vorgegebenen Algorithmus.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Schritt b) der folgende Schritt durchgeführt wird: Manuelles Steuern der Transfereinrichtung (7), so dass der Halter (10) entlang eines zweiten Wegs (W2) in x- und y-Richtung entlang einer durch das Unterwerkzeug (11) und das darauf im Schließzustand befindliche Oberwerkzeug (12) gebildeten dritten Störkontur (S3) bewegt wird, und Ermitteln zweiter Koordinaten (PW2.1_xz–PW2.3_xz) des Halters (10) an zumindest drei vorgegebenen Positionen (PW2.1_xz–PW2.3_xz) des zweiten Wegs (W2), und wobei beim Schritt b) die Bahnkurve durch Verarbeitung der ersten (PW1.1_xz–PW1.3_xz) und zweiten Koordinaten (PW2.1_xz–PW2.3_xz) mittels des vorgegebenen Algorithmus bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Schritt b) der folgende Schritt durchgeführt wird: Manuelles Steuern der Transfereinrichtung (7) mit dem davon gehaltenen Werkstück (6), so dass das Werkstück (6) in x- und z-Richtung entlang eines dritten Wegs (W3) entlang der durch das Oberwerkzeug (12) gebildeten zweiten Störkontur (S2) bewegt wird, und Ermitteln dritter Koordinaten (PW3.1_xz–PW3.3_xz) des Halters (10) an zumindest drei vorgegebenen Positionen (PW3.1_xz–PW3.3_xz) des dritten Wegs (W3), und wobei beim Schritt b) die Bahnkurve durch Verarbeitung der ersten (PW1.1_xz–PW1.3_xz) und dritten Koordinaten (PW3.1_xz–PW3.3_xz) mittels des vorgegebenen Algorithmus bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei den Verlauf des ersten (W1), zweiten (W2) und/oder dritten Wegs (W3) beschreibende weitere Koordinaten fortlaufend erfasst, daraus Stützpunkte ermittelt und unter Verwendung der Stützpunkte die Bahnkurve bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkstück (6) zur Ermittlung der ersten Koordinaten (PW1.1_xz–PW1.3_xz) automatisch in einer xy-Ebene über dem Unterwerkzeug (11) in und entgegen der Transportrichtung (T) hin und her bewegt wird und dabei die Transfereinrichtung (7) manuell derart gesteuert wird, dass das Werkstück (6) in z-Richtung bis in die Nähe der ersten Störkontur (S1) abgesenkt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkstück (6) zur Ermittlung der dritten Koordinaten (PW3.1_xz–PW3.3_xz) automatisch in einer xy-Ebene unter dem Oberwerkzeug (12) in und entgegen der Transportrichtung (7) hin und her bewegt wird und dabei die Transfereinrichtung (7) manuell derart gesteuert wird, dass das Werkstück (6) in z-Richtung bis in die Nähe der zweiten Störkontur (S2) angehoben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halter (10) zur Ermittlung der zweiten Koordinaten (PW2.1_xz–PW2.3_xz) automatisch in einer xz-Ebene neben dem geschlossenen Werkzeug (11, 12) in und entgegen der Transportrichtung (T) hin und her bewegt wird und dabei die Transfereinrichtung (7) manuell derart gesteuert wird, dass der Halter (10) in y-Richtung bis in die Nähe der zweiten Störkontur (S2) bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung der Bahnkurve die folgenden weiteren Koordinaten verwendet werden: Halter-Aufnahmekoordinaten (P3) zum Aufnehmen des Werkstücks (6), und Halter-Ablagekoordinaten (P3') zum Ablegen des Werkstücks (6).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung der Bahnkurve eine Länge (∆x) des Transportwegs des Werkstücks (6) in x-Richtung verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung der Bahnkurve die folgenden weiteren Koordinaten verwendet werden: erste y-Halter-Koordinaten (P1.1_xy), bei welchen der Halter (10) in einem minimalen Abstand kollisionsfrei entgegen der Transportrichtung (T) entlang der zweiten Störkontur (S2) bewegt werden kann, und zweite y-Halter-Koordinaten (P1_y), bei welchen der Halter (10) in einem maximalen Abstand von der zweiten Störkontur (S2) entgegen der Transportrichtung (T) bewegt werden kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung der Bahnkurve eine vorgegebene Stößelkurve verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorgegebene Stößelkurve aus einem Satz vorgegebener Stößelkurven ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach der Bestimmung der Bahnkurve eine optimierte Stößelkurve berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umformeinrichtung (1) eine Transportvorrichtung (4) zum taktweise Zuführen eines Blechbands (5) zu einer der Werkzeugstation (2) entgegen der Transportrichtung (T) vorgeordneten Schneidstation (3) umfasst, wobei die Schneidstation (3) ein unteres und ein oberes Schneidwerkzeug aufweist, und wobei zur Bestimmung eines Takts für die Transporteinrichtung (4) durch manuelles Steuern des Stößels eine minimale z-Koordinate des Stößels ermittelt wird, bei welcher das Blechband (5) kollisionsfrei über eine vorgegebene Vorschublänge der Schneidstation (3) zugeführt werden kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung des Takts eine maximale z-Koordinate des Stößels verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Berechnung der optimierten Stößelkurve die minimale und/oder die maximale z-Koordinate des Stößels verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Durchführung des Verfahrens ein auf einem Computer bereitgestelltes Computerprogramm verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Computer eine Schnittstelle zum Datenaustausch mit einer seitens der Umformeinrichtung (1) vorgesehenen Steuerung aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Computerprogramm eine Routine umfasst, mit der die Koordinaten der manuell angesteuerten Positionen von der Steuerung ausgelesen und an den Computer übergeben werden.
Produktionsvorrichtung mit einer Umformeinrichtung (1), einer Transfereinrichtung (7) und einer Steuerung zum Steuern der Bewegungen der Umformeinrichtung (1) und der Transfereinrichtung (7), wobei die Steuerung eine Schnittstelle zur Übermittlung der ersten Koordinaten an einen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergerichteten Computer umfasst.
Produktionsvorrichtung mit einer Umformeinrichtung (1), einer Transfereinrichtung (7) und einer Steuerung zum Steuern der Bewegungen der Umformeinrichtung (1) und der Transfereinrichtung (7), wobei die Steuerung ein Computer ist, welcher zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergerichtet ist.