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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rollfalzen.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2010 030 004 A1 ist ein Rollbördelverfahren zum Bördeln eines an einem Werkstück ausgebildeten Flansches bekannt, bei welchem eine auf eine zylindrische, drehbar gelagerte Rolle in Axialrichtung wirkende Last als Antriebslast detektiert wird, wobei eine Differenz zwischen der Antriebslast und einer gegebenen Masterlast berechnet wird, und wobei eine Position der Rolle durch Steuern/Regeln eines Positionseinstellmechanismus gemäß dieser Differenz eingestellt wird. Als Antriebslast oder als Maß für die Antriebslast kann ein Drehmoment detektiert werden, welches auf einen Servomotor wirkt, der als Antrieb des zweiten Positionseinstellmechanismus vorgesehen ist.
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Beim Rollfalzen kann es generell vorkommen, dass aufgrund eines Werkzeugbruchs nicht gefalzte Werkstücke produziert werden, was gegebenenfalls erst spät in einer Kontrolle auffällt, sodass eine Vielzahl von Fehlteilen erzeugt werden kann, bis der Fehler entdeckt wird. Zusätzliche Initiatoren zur Überprüfung der Falzrollen während des Rollfalzprozesses sind teuer und beanspruchen zusätzlichen Bauraum. Das zuvor beschriebene Verfahren ist nur in begrenztem Umfang zur Echtzeitkontrolle der Funktionsfähigkeit eines Falzwerkzeugs geeignet, insbesondere da es an einer hierfür geeigneten, wenig fehleranfälligen Parametrierung fehlt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Rollfalzen zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1 geschaffen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Rollfalzen geschaffen wird, bei welchem in einem ersten Schritt ein Falzwerkzeug in falzenden Eingriff mit einem Werkstück gebracht und an dem Werkstück durch einen Roboter entlang einer Falzbahn falzend geführt wird. Dieser erste Schritt wird für eine Mehrzahl von zu falzenden Werkstücken wiederholt. An einem vorbestimmten Bahnpunkt der Falzbahn wird in einer ersten Anzahl von Wiederholungen, ausgewählt aus der Mehrzahl von Wiederholungen des ersten Schrittes, ein momentanes Drehmoment an einer Roboterachse des Roboters erfasst. Das erfasste Drehmoment wird über eine zweite Anzahl von Wiederholungen, ausgewählt aus der ersten Anzahl von Wiederholungen, gemittelt, woraus ein gemitteltes Drehmoment erhalten wird. In wenigstens einer Wiederholung des ersten Schrittes nach Erhalten des gemittelten Drehmoments wird das momentane Drehmoment an der Roboterachse – und an dem vorbestimmten Bahnpunkt der Falzbahn – erfasst, und mit dem gemittelten Drehmoment verglichen. Es wird so ein Vergleichsergebnis erhalten, und abhängig von dem Vergleichsergebnis wird das Verfahren fortgesetzt, eine Überprüfung des Falzwerkzeugs veranlasst, oder der Betrieb des Falzwerkzeugs beendet. Auf diese Weise ist es möglich, in Echtzeit insbesondere über eine Abweichung des momentanen Drehmoments von dem gemittelten Drehmoment eine Aussage über die Funktionsfähigkeit des Falzwerkzeugs zu erhalten, wobei ein Ausfall des Falzwerkzeugs, insbesondere ein Werkzeugbruch, unmittelbar beim Falzen detektiert werden kann, sodass bei optimaler Umsetzung des Verfahrens höchstens ein Schlechtteil aufgrund des ausgefallenen Falzwerkzeugs produziert wird. Der Fehler des Falzwerkzeugs kann also sofort im Produktionsprozess erkannt werden. Das Verfahren wird bevorzugt insbesondere dann fortgesetzt, wenn kein Fehler des Falzwerkzeugs erkannt wird. Eine Überprüfung des Falzwerkzeugs wird bevorzugt veranlasst, wenn eine Abweichung von einem vorbestimmten Sollzustand erkannt wird, die jedoch noch nicht unmittelbar kritisch ist. In diesem Fall wird insbesondere bevorzugt der gerade anliegende Falzvorgang beendet, bevor das Falzwerkzeug überprüft wird. Der Betrieb des Falzwerkzeugs wird bevorzugt beendet, wenn ein gravierender Fehler erkannt wird, der einen beschädigungsfreien weiteren Betrieb des Falzwerkzeugs unwahrscheinlich erscheinen lässt. Das Falzwerkzeug kann so insbesondere vor Überlast und/oder Zerstörung geschützt werden. Mit dem gemittelten Drehmoment steht auch eine geeignete Parametrierung für das Verfahren bereit, sodass die Überprüfung anhand von echten, im realen Verfahren gemessenen Werten durchgeführt werden kann. Dies erhöht die Sicherheit des Verfahrens insbesondere im Vergleich zu einem Verfahren, welches von voreingestellten Standard-Referenzwerten ausgeht.
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Dass das Falzwerkzeug in falzenden Eingriff mit dem Werkstück gebracht wird, bedeutet insbesondere, dass das Falzwerkzeug relativ zu dem Werkstück so positioniert und derart an das Werkstück angelegt wird, dass das Werkstück mit dem Falzwerkzeug in einem Falzbereich, in welchem das Werkstück gefalzt werden soll, gefalzt werden kann, wenn das Falzwerkzeug durch den Roboter entlang der Falzbahn geführt wird.
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Dass das Falzwerkzeug entlang der Falzbahn falzend geführt wird, bedeutet insbesondere, dass das Werkstück in dem Falzbereich durch das Falzwerkzeug gefalzt wird, wenn das Falzwerkzeug entlang der Falzbahn geführt wird.
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Die Falzbahn ist vorzugsweise vorbestimmt, das Falzwerkzeug wird also durch den Roboter entlang einer vorbestimmten Falzbahn – insbesondere in falzender Anlage mit dem Werkstück – geführt.
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Die erste Anzahl von Wiederholungen ist bevorzugt gleich der Mehrzahl von Wiederholungen. Dies bedeutet insbesondere, dass in jeder Wiederholung des ersten Schritts an dem vorbestimmten Bahnpunkt der Falzbahn das momentane Drehmoment an der Roboterachse des Roboters erfasst wird. So kann das Verfahren mit besonders hoher Genauigkeit durchgeführt werden, wobei auch besonders schnell eine zur Mittelwertbildung hinreichende Anzahl von momentanen Drehmomenten erfasst werden kann.
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Es ist aber auch möglich, dass die erste Anzahl kleiner ist als die Mehrzahl von Wiederholungen. In diesem Fall wird nicht bei jeder Wiederholung des ersten Schritts ein Drehmoment erfasst.
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Die zweite Anzahl von Wiederholungen kann kleiner sein als die erste Anzahl. In diesem Fall wird nicht jedes erfasste Drehmoment zur Mittelwertbildung herangezogen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn unter den erfassten Drehmomenten erkennbare Ausreißer sind, welche gegebenenfalls eine Statistik verfälschen würden. Bevorzugt ist aber die zweite Anzahl gleich der ersten Anzahl, sodass jedes erfasste Drehmoment in die Mittelwertbildung einbezogen wird. Auf diese Weise kann besonders rasch ein aussagekräftiger Mittelwert erhalten werden.
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Vorzugsweise wird in jeder nachfolgenden Wiederholung des ersten Schritts nach dem erstmaligen Erhalten des gemittelten Drehmoments das momentane Drehmoment an der Roboterachse erfasst und mit dem gemittelten Drehmoment verglichen. Auf diese Weise kann eine engmaschige Überwachung des Falzwerkzeugs, insbesondere bei jedem einzelnen Falzvorgang, erfolgen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Vergleichsergebnis eine Differenz zwischen dem erfassten, momentanen Drehmoment und dem gemittelten Drehmoment berechnet wird, wobei die Differenz mit einem vorbestimmten Toleranzbereich verglichen wird. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass das Verfahren fortgesetzt wird, wenn die Differenz innerhalb des vorbestimmten Toleranzbereichs liegt. In diesem Fall kann darauf geschlossen werden, dass das Falzwerkzeug ordnungsgemäß funktioniert.
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Eine Überprüfung des Falzwerkzeugs wird bevorzugt veranlasst, oder der Betrieb des Falzwerkzeugs wird beendet, wenn die Differenz außerhalb des vorbestimmten Toleranzbereichs liegt. Dabei kann nochmals zwischen der Veranlassung einer Überprüfung und der Beendigung des Betriebs des Falzwerkzeugs unterschieden werden, indem wenigstens ein Grenzwert für die Abweichung der Differenz von dem Toleranzbereich bestimmt wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Differenz insbesondere mit einem vorbestimmten Maximalwert verglichen, wobei eine Überprüfung des Falzwerkzeugs veranlasst wird, wenn die Differenz – insbesondere betragsmäßig – kleiner ist als der vorbestimmte Maximalwert. Der Betrieb des Falzwerkzeugs wird bevorzugt beendet, wenn die Differenz – insbesondere betragsmäßig – größer ist als der vorbestimmte Maximalwert, oder wenn die Differenz – insbesondere betragsmäßig – gleich dem vorbestimmten Maximalwert ist. Der vorbestimmte Maximalwert ist dabei bevorzugt so definiert, dass bei Überschreiten des Maximalwerts eine Beschädigung, Überlastung und/oder Zerstörung des Falzwerkzeugs zu befürchten ist, wenn der Betrieb desselben nicht verändert wird.
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Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass das erfasste Drehmoment selbst mit einem vorbestimmten Maximalwert verglichen wird. Auch in diesem Fall ist es möglich, dass das Überprüfen des Falzwerkzeugs veranlasst wird, wenn das momentane Drehmoment kleiner ist als der Maximalwert, wobei der Betrieb des Falzwerkzeugs beendet wird, wenn das momentane Drehmoment größer oder gleich dem Maximalwert ist.
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Dass eine Überprüfung des Falzwerkzeugs veranlasst wird, bedeutet insbesondere, dass eine Meldung, sei es in Textform und/oder Bildform auf einem Display, in akustischer Form, in Form einer Signalleuchte, in Form einer Vibration, oder in irgendeiner anderen, insbesondere von einem Benutzer des Falzwerkzeugs wahrnehmbaren Form, ausgegeben wird, die den Benutzer des Falzwerkzeugs darauf hinweist, dass dieses überprüft werden sollte.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das gemittelte Drehmoment fortlaufend als gleitender Mittelwert berechnet wird. Dies erhöht die Relevanz der Parametrierung des Verfahrens, da stets aktuelle Referenzwerte zur Verfügung stehen. Insbesondere wandert in diesem Fall die erste Anzahl von Wiederholungen mit einer Folge von Wiederholungen des ersten Schritts mit. Vorzugsweise wird dabei bei jeder Wiederholung des ersten Schritts ein neuer Mittelwert aus einer bestimmten Anzahl, insbesondere der ersten Anzahl, vorangegangener Schritte – vorzugsweise ausschließlich oder einschließlich des momentanen Schritts – ermittelt, und das momentan erfasste Drehmoment wird mit dem so bestimmten gemittelten Drehmoment verglichen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als mittleres Drehmoment ein Drehmoment an einer Welle einer Falzrolle des Falzwerkzeugs ermittelt wird. Auf diese Weise kann besonders direkt überprüft werden, ob das Falzwerkzeug funktionsfähig ist, oder ob es einen Fehler, beispielsweise einen Werkzeugbruch, aufweist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Anzahl von mindestens 3 bis höchstens 7 beträgt, wobei sie bevorzugt 5 ist. Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere eine Mittelung von 5, vorzugsweise aufeinanderfolgend ermittelten Drehmomenten geeignet ist, um eine relevante Parametrierung des Verfahrens bereitzustellen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens.
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Die einzige Figur zeigt in schematischer, diagrammatischer Darstellung den Verlauf eines Drehmoments M an einer bestimmten Roboterachse eines zum Rollfalzen mittels eines Falzwerkzeugs eingerichteten Roboters entlang einer hier beispielhaft mit x bezeichneten Falzbahn.
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Im Rahmen der hier dargestellten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Falzwerkzeug in falzenden Eingriff mit einem Werkstück gebracht und an dem Werkstück durch den Roboter entlang der vorbestimmten Falzbahn x falzend geführt wird. Dieser Schritt wird für eine Mehrzahl von Werkstücken wiederholt.
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An einem vorbestimmten Bahnpunkt der Falzbahn x, der hier mit x1 bezeichnet ist, wird in einer ersten Anzahl von Wiederholungen aus der Mehrzahl von Wiederholungen des ersten Schritts das momentane Drehmoment M1 an der bestimmten Roboterachse des Roboters erfasst. Dieses erfasste Drehmoment M1 wird über eine zweite Anzahl von Wiederholungen aus der ersten Anzahl von Wiederholungen gemittelt, woraus ein gemitteltes Drehmoment erhalten wird. In wenigstens einer Wiederholung des ersten Schritts nach Erhalten des gemittelten Drehmoments wird das momentane Drehmoment M1 an der bestimmten Roboterachse erfasst und mit dem gemittelten Drehmoment verglichen, wobei ein Vergleichsergebnis erhalten wird, und wobei anhand des Vergleichsergebnisses das Verfahren fortgesetzt, eine Überprüfung des Falzwerkzeugs veranlasst, oder der Betrieb des Falzwerkzeugs beendet wird.
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Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass als Vergleichsergebnis eine Differenz zwischen dem erfassten, momentanen Drehmoment M1 und dem gemittelten Drehmoment ermittelt wird, wobei die Differenz mit einem vorbestimmten Toleranzbereich T verglichen wird. Gemäß der hier dargestellten Ausführungsform ist außerdem ein vorbestimmter Maximalwert Max vorgesehen, mit dem die Differenz und/oder das erfasste Drehmoment M1 selbst verglichen wird/werden.
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Das Verfahren wird bevorzugt fortgesetzt, wenn die Differenz in dem vorbestimmten Toleranzbereich T liegt. Eine Überprüfung des Falzwerkzeugs wird bevorzugt veranlasst, wenn die Differenz und/oder das erfasste Drehmoment M außerhalb des vorbestimmten Toleranzbereichs T, aber unterhalb des Maximums Max liegt/liegen, wobei der Betrieb des Falzwerkzeugs bevorzugt beendet wird, wenn die Differenz und/oder das erfasste Drehmoment M1 den vorbestimmten Maximalwert Max erreicht/erreichen oder überschreitet/überschreiten.
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Das gemittelte Drehmoment wird bevorzugt als gleitender Mittelwert fortlaufend berechnet.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass als momentanes Drehmoment ein Drehmoment an einer Welle einer Falzrolle des Falzwerkzeugs ermittelt wird.
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Die zweite Anzahl wird bevorzugt von mindestens 3 bis höchstens 7, besonders bevorzugt zu 5 gewählt.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren ist es möglich, in einfacher und kostengünstiger Weise eine Echtzeitkontrolle eines Falzwerkzeugs im Falzprozess durchzuführen, und so nach Möglichkeit die Herstellung von Schlechtteilen zu minimieren oder sogar ganz zu vermeiden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010030004 A1 [0002]
