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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umformen eines insbesondere metallischen Werkstücks, aufweisend eine Umformeinrichtung und ein in seiner Position und/oder Ausrichtung relativ zu der Umformeinrichtung bewegliches Positionierelement einer Positioniereinrichtung.
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Entsprechende Vorrichtungen zum Umformen eines metallischen Werkstücks mit einer Umformeinrichtung und einem beweglichen Positionierelement einer Positioniereinrichtung sind aus dem Stand der Technik dem Grunde nach bekannt.
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Dabei dienen die beweglichen Positionierelemente an der Umformeinrichtung dazu, das zugeführte metallische Werkstück, z.B. die Platine, während deren Platzierung innerhalb der Umformeinrichtung in eine definierte Ausrichtung und Position zu führen. Mit anderen Worten dienen die Positionierelemente, auch Einweiser genannt, dazu die Werkstücke beim Einlegen in die Umformeinrichtung reproduzierbar zu positionieren. Um etwaige Unterschiede in den der Umformeinrichtung zugeführten Werkstücken, z.B. in deren geometrischen Abmessungen zu kompensieren, können die Positionierelemente relativ zur Umformeinrichtung manuell in deren Position verändert werden. Beispielsweise können die Positionierelemente durch Lösen einer Schraube in einem gewissen Umfang im Werkzeug verschoben und wieder arretiert werden. Die Position der Positionierelemente und damit die Position des Werkstücks relativ zur Umformeinrichtung beeinflusst dabei das Verhalten des Materials des Werkstücks während des Umformens.
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Aktuell wird eine Fehlpositionierung eines Positionierelementes durch ein unerwünschtes Verformen des Werkstücks bei dessen Kontrolle ermittelt und dann durch Veränderung der Position des Positionierelementes „gegengesteuert“. Insbesondere dann, wenn nicht jedes verformte Werkstück einer Kontrolle unterzogen wird, kann ein Ausschuss an Werkstücken produziert werden auf Grund des nicht erwünschten Verformungsverhaltens des Werkstücks in der Umformeinrichtung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, welche insbesondere im Hinblick auf eine einfache und schnelle sowie kostengünstige Maßnahme die Ausschussquote der bearbeiteten bzw. verformten Werkstücke reduziert. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung den Automatisierungsgrad der Vorrichtung zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Umformen eines insbesondere metallischen Werkstücks aufweisend eine Umformeinrichtung und ein in seiner Position und/oder Ausrichtung relativ zu der Umformeinrichtung bewegliches Positionierelement einer Positioniereinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen der Vorrichtung.
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Die hierin beschriebene Vorrichtung dient zum Umformen, d.h. zum biegsamen Formgeben, eines insbesondere metallischen Werkstücks. In erster Linie ist damit eine Tiefziehvorrichtung gemeint, aus deren Tiefziehprozessen umgeformte metallische Werkstücke resultieren. Vorzugsweise erfolgt ein Tiefziehen mit Formwerkzeug, daneben kann auch ein Tiefziehen mit einem Wirkmedium wie beispielsweise Gas oder Flüssigkeit, oder ein Tiefziehen mit einer Wirkenergie wie beispielsweise mittels magnetischer Kräfte erfolgen. Eine Vorrichtung zum Umformen weist dabei typischerweise eine Matrize, einen Halter (auch als Niederhalter oder Blechhalter bezeichnet) sowie einen Stempel auf. Das Werkstück, auch als Platine bezeichnet, kann als Blechteil vorliegen und wird auf den Halter abgelegt. Eine definierte Position des Werkstücks relativ zu dem Halter wird über einen zumindest temporären Kontakt des Werkstücks mit mindestens einem, typischer Weise mehreren, auch als Einweiser bezeichneten Positionierelementen erreicht. Danach wird eine Matrize zu dem Halter bewegt und klemmt dabei das Werkstück ein. Anschließend wird gegen einen ortsfesten Stempel, der auf der Halterseite angeordnet ist eine Relativbewegung der Matrize ausgeführt, so dass das Werkstück in einen Hohlraum bzw. eine Ausnehmung der Matrize zumindest bereichsweise hineingedrückt wird. Dabei erfolgt eine durch ein Zusammenwirken von zumindest Stempel, Halter und Matrize hervorgerufene Verformung des geklemmten Werkstücks. Danach fahren Halter und Matrize wieder in deren Ausgangspositionen zurück, so dass das Werkstück freigelegt wird und von dem Stempel und/oder aus der Umformeinrichtung entnommen werden kann.
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Die bevorzugte Ausführungsform sieht eine Umformvorrichtung vor, welche auf Basis eines sogenannten „einfachwirkenden Ziehens“ anwendenden Ziehwerkzeugwirkprinzip arbeitet. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren auch einen beweglichen Stempel umfassen, welcher aktiv in den Hohlraum einer Matrize temporär eingebracht wird. Schließlich kann die Umformvorrichtung beispielsweise ein, nach Art eines sogenannten „doppeltwirkenden Ziehens“ arbeitendes Ziehwerkzeugwirkprinzip anwenden.
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Die Einbringung des Werkstücks in die Umformeinrichtung kann zumindest teilweise unter Schwerkrafteinwirkung erfolgen, d.h. das Werkstück wird beispielsweise oberhalb des Stempels hinbewegt und dann fallengelassen. Es kann auch von einem „Einwerfen“ des Werkstücks in die Umformeinrichtung gesprochen werden. Insbesondere diese zumindest teilweise die Schwerkraft und das Eigengewicht des Werkstücks ausnutzende Einbringungsform kann zwar einfach und schnell ausgeführt werden, jedoch birgt es ein Potential für eine undefinierte Lage des Werkstücks innerhalb der Umformeinrichtung. Trotz des „Einwerfens“ des Werkstücks wird eine definierte Lage, also eine definierte Ausrichtung und/oder Position des Werkstücks relativ zu der Umformeinrichtung dadurch erreicht, dass das Werkstück zumindest temporär während seiner Einbringung in die Umformeinrichtung in Kontakt mit wenigstens einem, vorzugsweise mehreren, Positionierelementen tritt. Die Positionierelemente weisen eine definierte Lage auf und ermöglichen ein zumindest temporäres Führen und/oder Zentrieren des eingeworfenen Werkstücks zu dessen Endlage in der Umformeinrichtung vor dem Umformprozess. Die Positionierelemente sind beweglich angeordnet, d.h. die Position und/oder Ausrichtung der Positionierelemente kann beispielsweise manuell verändert und in der gewählten Position und/oder Ausrichtung fixiert bzw. arretiert werden.
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Ein Erfindungsgedanke umfasst, dass über eine Erfassungseinrichtung die relative Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes zu der Umformeinrichtung erfassbar ist. Vorzugsweise kann diese Lageerfassung berührungslos erfolgen. Durch eine von der Erfassungseinrichtung ermittelte Lageinformationen des Positionierelementes kann bereits vor einem Umformen eines eingelegten Werkstücks oder auch vor dem Einlegen eines Werkstücks abgeleitet werden, ob ein Umformvorgang zu einer gewünschten Verformung des Werkstückes führen wird. Mit dieser Information kann Ausschuss vermieden oder verringert werden, da ggf. eine „Gegenmaßnahme“, d.h. eine Veränderung der Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes, vor einem unerwünscht ablaufenden Umformprozess ergriffen werden kann. Eine weitere Gegenmaßnahme kann eine Veränderung von Ziehhilfen und/oder eine Veränderung von Prozesskräften darstellen. Eine Ziehhilfe ist ein Distanzierungsmittel, das zwischen Halter und Matrize manuell montierbar ist und Einfluss auf den Umformprozess nimmt. Auch eine Veränderung der Prozesskräfte nimmt Einfluss auf den Umformprozess, so kann beispielsweise die Druckkraft der Matrize und/oder die Gegendruckkraft des Halters definiert veränderbar sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die relative Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes zu dem Halter über die Erfassungseinrichtung erfassbar. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass die Positioniereinrichtung an dem Halter angeordnet ist.
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Die Erfassungseinrichtung kann einen optischen, einen induktiven, einen Magnetfeldsensor und/oder einen kapazitiven Sensor aufweisen. Ein optischer Sensor kann auch als optoelektronischer Sensor bezeichnet werden. Sofern das Werkstück aus einem metallischen Material besteht, z.B. ein Blechteil, können auch über induktive, magnetische und/oder kapazitive Sensoren gute Erfassungsergebnisse erreicht werden.
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Die Erfassungseinrichtung kann beabstandet von dem Positionierelement angeordnet sein, beispielsweise kann die Erfassungseinrichtung an einem Rahmen der Umformeinrichtung und/oder an der Matrize angeordnet sein.
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Zur Verbesserung der Qualität eines Erfassungsergebnisses und/oder um schneller ein Erfassungsergebnis zu ermitteln, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Erfassungseinrichtung mit einer ersten, an dem Positionierelement angeordneten Markierung zur Bestimmung der relativen Lage und/oder Ausrichtung des Positionierelementes zu der Umformeinrichtung zusammenwirkt. Alternativ oder zusätzlich kann ebenfalls die Qualität des Erfassungsergebnisses verbessert und/oder die notwendige Zeit zum Erreichen eines Erfassungsergebnisses verkürzt werden, wenn die Erfassungseinrichtung mit einer zweiten, an der Umformeinrichtung angeordneten Markierung zur Bestimmung der relativen Position und/oder Ausrichtung des Werkstücks zu der Umformeinrichtung zusammenwirkt. Durch die Bereitstellung einer derartigen ersten und/oder zweiten Markierung kann insbesondere im Falle der optischen Erfassung diese verbessert und/oder beschleunigt werden. Die Markierung kann beispielsweise den Kontrast des optisch zu erfassenden Bereichs gegenüber der unmittelbaren Umgebung und/oder gegenüber einer weiteren Markierung erhöhen und damit die Erfassung bzw. Lokalisierung des mit der Markierung versehenen Elementes verbessern. Die zweite Markierung kann an dem Halter, der Matrize und/oder dem Rahmen angeordnet sein. Die erste und/oder zweite Markierung kann beispielsweise als (a) bedruckter Aufkleber, als (b) direkte Farb- oder Lackkennzeichnung auf dem zu erfassenden Element und/oder als (c) gegenüber der Umgebung unterschiedlich gestaltete Kontur ausgebildet sein. So könnte eine als unterschiedliche Kontur gestaltete Markierung eine Ausnehmung innerhalb des zu erfassenden Elementes sein. Auch kann eine derartige Ausnehmung einen Schatten bilden, welcher wiederum einen vordefinierbaren Kontrast zur Umgebung bildet und eine Maßnahme zur erleichterten optischen Erfassung darstellt. Auch zur qualitativ besseren und/oder schnelleren Erfassung mittels eines magnetischen, induktiven und/oder kapazitiven Sensors können entsprechend ausgebildete, eine gezielte örtlich leichter lokalisierbare Veränderung hervorrufende Markierung verwendet werden.
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Es hat sich als vorteilhaft erweisen, wenn die erste und/oder die zweite Markierung eine Skala aufweist, dadurch kann die Erfassungsgenauigkeit und/oder die Erfassungsgeschwindigkeit gesteigert werden. Zusätzlich kann mit Hilfe einer Ablesemarke (diese kann beispielsweise die jeweils andere Markierung umfassen) durch eine Person manuell und/oder durch die Erfassungseinrichtung ein Wert erfasst werden.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer ersten und/oder zweiten Markierung kann die Erfassungseinrichtung auch mit einem Algorithmus ausgestattet sein, der es erlaubt, ohne eine Markierung ausreichend genaue Informationen über die Position und/oder Ausrichtung der Positionierelemente zu erfassen.
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Die Erfassungseinrichtung kann in einer vorteilhaften Ausführungsform an der Umformeinrichtung, vorzugsweise an einer Matrize der Umformeinrichtung und/oder an einem Rahmen der Umformeinrichtung angeordnet sein. Insbesondere die Anordnung an einen Rahmen der Umformeinrichtung ist dahingehend vorteilhaft, dass auch bei einem Wechsel von Halter, Matrize, Positionierelement und/oder Stempel zur Anpassung der Umformeinrichtung an andere Werkstücke oder andere Werkstückformen, die Erfassungseinrichtung beibehalten werden kann. Der Rahmen kann als fester Bestandteil der Umformeinrichtung verstanden werden, in oder an welchem zumindest ein weiterer Umformeinrichtungsbestandteil wie zum Beispiel Halter, Matrize, Positionierelement und/oder Stempel, vorzugsweise lösbar befestigt werden können. Die Befestigung kann eine bewegliche Befestigung des Umformeinrichtungsbestandteils umfassen.
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Die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung lässt sich dadurch steigern, dass eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, in welcher die mittels der Erfassungseinrichtung erfasste relative Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes zu der Umformeinrichtung mit einer relativen Soll-Position und/oder Soll-Ausrichtung des Positionierelementes zur Umformeinrichtung vergleichbar ist, vorzugsweise ist ein Über- und/oder Unterschreiten von einem vordefinierten Abweichungsbereich der Soll-Position und/oder Soll-Ausrichtung durch ein Signal ausgebbar. Die Auswerteeinheit kann als Hard- und/oder Software vorliegen. Die Auswerteeinrichtung kann einen Vergleich ausführen, in welchem die von der Erfassungseinrichtung erfasste Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes relativ zu der Umformeinrichtung (z.B. relativ zu dem Halter) mit einer in der Auswerteeinrichtung vorliegenden Soll-Position und/oder Soll-Ausrichtung verglichen wird. Das Ergebnis des Vergleichs kann im einfachsten Fall eine „gut-oder-schlecht“-Information sein, abhängig davon, ob die erfasste Position und/oder Ausrichtung innerhalb eines vordefinierten Positions- und/oder Ausrichtungsbereichs liegt oder nicht. Ferner kann die Ausgabeinformation bzw. das ausgebbare Signal eine Information zur Quantifizierung des Abweichens von dem Sollbereich und/oder eine Information, an welcher Bereichsgrenze der Sollbereich über- oder unterschritten wurde, umfassen. Schließlich kann die Auswerteeinheit alternativ oder zusätzlich einen absoluten Zahlenwert für das Über- und/oder Unterschreiten des Sollbereiches ausgeben.
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Die Informationsausgabe der Auswerteeinheit kann in einer vorteilhaften Ausführungsform eine Korrekturinformation umfassen, durch welche abhängig von dem Grad des Über- und/oder Unterschreitens der durch die Erfassungseinrichtung erfassten Position- und/oder Ausrichtung der Positioniereinrichtung von einem vordefinierten Abweichungsbereich der Soll-Position und/oder Soll-Ausrichtung eine Handlungsanweisung zur manuellen und/oder motorgestützten Verstellung des Positionierelementes an einen Bediener ausgebbar ist. Der Abweichungsbereich kann als Toleranzbereich zur Soll-Position und/oder Soll-Ausrichtung verstanden werden. Innerhalb des vordefinierten Abweichungsbereichs ist die Ausgabe einer Handlungsanweisung bzw. Handlungsinformation nicht geboten, außerhalb des Abweichungsbereichs erfolgt die Ausgabe der Handlungsanweisung. Die Handlungsanweisung selbst kann eine konkrete Anweisung an den Bediener der Vorrichtung umfassen, so kann beispielsweise ausgegeben werden, dass ein Werkzeug an eine bestimmte Stelle der Vorrichtung anzusetzen ist und eine definierte Werkzeug- und/oder Positionierelementbewegung auszuführen ist. Dies könnte so weit gehen, dass dem Bediener ausgegeben wird: „Ansetzen des Schraubenziehers X an die Stellschraube Z der Vorrichtung und Ausführen einer 270° Drehbewegung im Uhrzeigersinn“. Es kann ferner vorteilhaft sein, wenn für unterschiedliche Grade des Über- und/oder Unterschreitens vom vordefinierten Abweichungsbereich der Soll-Position und/oder Soll-Ausrichtung unterschiedliche Handlungsanweisungen ausgegeben werden. Im vorherigen Beispiel könnte abhängig vom Grad der Abweichung eine entsprechend angepasste Angabe des Gradbereiches für die Drehbewegung des Schraubenziehers vorgesehen sein, um das Positionierelement in eine Sollposition und/oder Sollausrichtung zu verlagern.
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Alternativ oder zusätzlich zu der im vorherigen Absatz beschriebenen, durch einen Bediener ausgeführten, „Gegenmaßnahme“ kann diese auch automatisiert ausgeführte werden. So kann eine Steuereinheit zur Ansteuerung eines Aktors zur Verstellung wenigstens eines des Positionierelementes vorgesehen sein. Wobei durch die Auswerteeinheit ein Steuersignal an die Steuereinheit ausgebbar ist, welches abhängig von dem Grad des Über- und/oder Unterschreitens der erfassten Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes von einem vordefinierten Abweichungsbereich der Soll-Position und/oder Soll-Ausrichtung durch die Steuereinheit und den Aktor eine Bewegung des Positionierelementes relativ zu der Umformeinrichtung ausführbar ist. Die Steuereinheit kann als Hardware und/oder als Software vorliegen. Die Steuereinheit kann als von der Auswerteeinheit getrennte Einheit vorliegen. Es können aber auch Steuereinheit und Auswerteeinheit als eine gemeinsame Einheit, in welcher die beiden Funktionen vorgehalten werden, vorliegen.
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Allgemein ist es vorteilhaft, wenn die Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes relativ zu der Umformeinrichtung manuell und/oder mittels eines Motors verstellbar ist, vorzugsweise ist die relative Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes zu der Umformeinrichtung programmgesteuert verstellbar. Die programmgesteuerte Verstellbarkeit ermöglicht eine automatisierte Verstellung abhängig von einem oder mehreren weiteren Parametern des Umformprozesses, wie beispielsweise der durch die von der Erfassungseinrichtung erfassten Informationen zur Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes relativ zur Umformeinrichtung.
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Alternativ und/oder zusätzlich kann eine Speichereinrichtung vorgesehen sein, in welcher, die mit der Erfassungseinrichtung erfassten Werte für die relative Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes zu der Umformeinrichtung ablegbar sind, vorzugsweise ist eine Zuordnungsinformation in der Speichereinrichtung ablegbar, in welcher eine Zuordnung von (a) ermitteltem Wert für die relative Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes zur Umformeinrichtung und (b) Identifikationsinformation eines Werkstücks, welches nach dem ermittelten Wert für die relative Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes zu der Umformeinrichtung bearbeitet wurde, ableitbar ist. So können die durch die Erfassungseinrichtung gewonnen Informationen mit dem betreffenden Werkstück verknüpft und beispielsweise bei in der Zukunft liegenden Qualitätsbetrachtungen des Werkstücks berücksichtigt werden.
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Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die relative Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes zu der Umformeinrichtung automatisiert, vorzugsweise automatisiert vor, während und/oder nach der Einbringung eines umzuformenden Werkstücks in die Umformeinrichtung, erfassbar ist. Der Umformprozess selbst ist ein schnell ablaufender Prozess, so dass eine automatisierte Ausführung der Positions- und /Ausrichtungserfassung des Positionierelementes vorteilhaft ist. Beispielsweise kann für jedes Werkstück vor dem Einbringen des Werkstücks in die Umformeinrichtung und/oder vor dem Zusammenführen von Matrize und Halter eine Ausrichtungs- und Positionserfassung der Positionierelemente ausgeführt werden.
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Es kann auch vorgesehen sein, die Umformeinrichtung in einem geschlossenen System zu integrieren, welches temporär geöffnete Zugangsbereiche aufweist. D.h. z. B. dass die Umformeinrichtung in einem umschlossenen Bereich angeordnet und ein Eingriff in den umschlossenen Bereich detektierbar ist. Beispielsweise sind mit Sensoren versehene Türen vorliegend, so dass ein Zutritt in den geschlossenen Bereich erfassbar ist. Hierbei kann es von Vorteil sein, wenn die automatisierte Erfassung der relativen Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes zu der Umformeinrichtung zumindest in Abhängigkeit von einer Zutrittsinformation bzgl. Des Zutritts in den geschlossenen Bereich erfolgt. Damit kann erkannt werden, dass eine Person in den Handhabungsbereich der Umformeinrichtung gelangt ist und dies kann als Auslöser für eine Erfassung der Position und/oder Ausrichtung der Positionierelemente herangezogen werden. Es kann erwünscht sein, möglichst wenige Erfassungsereignisse auszuführen, um die Rechenkapazität, welche unter anderem eine weitere Datenverarbeitung erfordert, zu reduzieren. Insbesondere die Erfassung von Handlungen, welche potentiell zu einer Manipulation der Umformeinrichtung führen könnten, eignen sich besonders, um an dieses Ereignis anschließend, eine Position- und/oder Lageerfassung der Positionierelemente auszuführen.
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Neben der Vorrichtung umfasst der Erfindungsgedanke ein Verfahren zum Ausführen eines Umformprozesses zum Umformen eines insbesondere metallischen Werkstücks mittels einer Vorrichtung zum Umformen, vorzugsweise nach einem der Vorrichtungsansprüche. Das Verfahren weist eine Umformeinrichtung und wenigstens ein in seiner Position und/oder Ausrichtung relativ zu der Umformeinrichtung bewegliches Positionierelement einer Positioniereinrichtung auf. Ferner erfolgt das Verfahren anhand folgender Verfahrensschritte: Bereitstellen einer Erfassungseinrichtung und Erfassen einer Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes relativ zu der Umformeinrichtung durch die Erfassungseinrichtung. Die Erfassung der Positionierelementposition und/oder -ausrichtung erfordert nicht notwendigerweise ein Werkstück und/oder einen Umformungsprozess eines Werkstücks. Jedoch ist beispielsweise die Werkstückbearbeitung typischerweise in den Verfahrensablauf integriert.
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Die Vorrichtung kann auch für wenigstens zwei, vorzugsweise für sämtliche Positionierelemente eine Positions- und/oder Ausrichtungserfassung mittels der Erfassungseinrichtung umfassen. Hierzu können vorzugsweise sämtliche Positionierelemente mit einer ersten Markierung versehen sein.
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Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung und ihren Ausführungsformen sind auch auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragbar bzw. anzuwenden.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in den 1 bis 5 jeweils schematische Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Umformen eines insbesondere metallischen Werkstücks.
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In 1 ist die Ausgangssituation der Vorrichtung 1 zum Umformen eines metallischen Werkstücks 2 dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst hierbei eine Umformeinrichtung 3 aufweisend einen Halter 4, eine mit einem Hohlraum 5 bzw. einer Ausnehmung ausgestattete Matrize 6, einen Stempel 7, einen Rahmen 8 sowie zwei Positionierelemente 9, 9' einer Positioniereinrichtung 10. Der Rahmen 8 dient zur zumindest teilweise beweglichen und/oder lösbaren Befestigung der Bestandteile der Umformeinrichtung 3. Der Hohlraum 5 der Matrize 6 hat eine oder mehrere Öffnungen, in welche temporär der Stempel 7 und das zu verformende Werkstück 2 eindringen kann. Mit anderen Worten bildet der Hohlraum 5 bildet die Negativform bzw. die konkave Form der Matrize 6, welche zur Umformung des Werkstücks 2 beiträgt.
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Die Verfahrensschritte der Umformung des Werkstücks 2 sind anhand der 1 bis 5 dargestellt. In 1 ist das in die Umformeinrichtung eingebrachte Werkstück 2 „schwebend“ zwischen dem Stempel 7, Halter 4 und der Matrize 6 dargestellt. Das Werkstück 2 wird von einem Werkstücklader (nicht dargestellt) gehalten, das Werkstück 2 befindet sich in einer Abwurfposition. Nach dem Fallenlassen des Werkstücks 2 kommt dieses unter Schwerkrafteinwirkung auf dem Halter 4und unterhalb des Hohlraumes 5 der Matrize 6 in einer auch als Arbeitsposition bezeichneten Position zum Liegen, vgl. 2. Der Stempel 7 ist bezüglich seiner Oberkante gegenüber der Oberkante des Halters 4 zurückversetzt. Während des Fallenlassens des Werkstücks 2 wird dieses durch einen zumindest temporären Kontakt mit den Positionierelementen 9, 9' in die gewünschte Arbeitsposition geführt bzw. zentriert. Im nächsten Schritt erfolgt durch ein Zusammenführen von Halter 4 und Matrize 6 das Klemmen des Werkstücks 2, vergleiche 3. Hierbei kann sowohl der wesentliche Bewegungsanteil durch eine Bewegung der Matrize 6 erfolgen. In der dargestellten Variante ist der Halter 4 federnd gelagert und wird durch Krafteinwirkung durch die Bewegung der Matrize 6 in Richtung Stempel 7 mitbewegt. Schließlich könnten auch Matrize 6 und Halter 4 jeweils beweglich ausgeführt sein und während des Zusammenführens jeweils einen eigenen Bewegungsanteil ausführen.
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Nach dem Klemmen des Werkstücks 2 erfolgt das eigentliche Umformen durch die Bewegung von Matrize 6, Halter 4 und Werkstück 2 in Richtung des in der Umformvorrichtung ortsfest angeordneten Stempels 7, siehe 4. Dieser Stempel 7 dringt dabei zumindest bereichsweise in den Hohlraum 5 ein, so dass das zwischen Stempel 7 und Hohlraum 5 befindliche Werkstück 2 eine Formänderung bzw. Verformung erfährt. Mit anderen Worten wird durch die Zuführbewegung der Matrize 6 der starre Stempel 7 passiv in den Hohlraum 5 der Matrize 6 hineinbewegt. Die Verformung ist dabei durch die formgebenden Bereiche von insbesondere Stempel 7, Matrize 6 (dabei insbesondere von dem Hohlraum 5) und ggf. auch dem Halter 4 abhängig. Nach der Umformung fahren Matrize 6 und Stempel 7 in eine Entnahmeposition und geben dabei das umgeformte Werkstück 2 frei, vergleiche 5. Zur leichteren Entnahme kann die Matrize 6 im Bereich des Hohlraumes 5 wenigstens einen Auswerfer (nicht dargestellt) aufweisen, welcher das Werkstück 2 aus dem Hohlraum 5 zumindest bereichsweise herausdrückt. Alternativ oder zusätzlich kann er Stempel 7 mit wenigstens einem Auswerfer (nicht dargestellt) ausgestattet sein, welcher das auf dem Stempel 7 liegende Werkstück 2 von dem Stempel 7 wegdrückt (in Richtung der Matrize 6), um eine erleichterte Entnahme zu gewährleisten.
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Bezugnehmen auf 1 werden nachfolgend noch weitere Details erläutert. Am Rahmen 8 sind zwei Erfassungseinrichtungen 11, 11' derart angeordnet, dass deren erfassbarer Bereich zumindest den Bereich der Positionierelemente 9, 9', wenigstens in der geöffneten Position der Umformeinrichtung 3, umfasst. Damit ist die Erfassungseinrichtung 11, 11' beabstandet von den Positionierelementen 9, 9' angeordnet. Die Erfassungseinrichtung 11, 11' erfasst die relative Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes 9, 9' zu der Umformeinrichtung 3 berührungslos mittels einer optischen Kamera. Dabei kann die Erfassungseinrichtung 11, 11' die Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes 9, 9' relativ zu dem Halter 4 erfassen. Die Positionierelemente 9, 9' sind beweglich und arretierbar an dem Halter 4 angeordnet bzw. befestigt.
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An den Positionierelementen 9, 9' sind jeweils eine erste Markierung 12, 12' angeordnet, welche zur Bestimmung der relativen Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes 9, 9' zu der Umformeinrichtung 3 mit der Erfassungseinrichtung 11, 11' zusammenwirkt und damit die Erfassung verbessern. Daneben sind zweite, an der Umformeinrichtung 3 - hier genauer an dem Halter 4 - angeordnete Markierungen 23, 23' vorgesehen, welche mit der Erfassungseinrichtung 11, 11' zur Erfassung der relativen Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes 9, 9' zusammenwirken. Alternativ dazu können die zweiten Markierungen 23, 23' auch an der Matrize 6 positioniert sein (nicht dargestellt). Insbesondere, wenn die Umformeinrichtung 3 sowohl die ersten Markierungen 12, 12' an den Positionierelementen, als auch die zweiten Markierungen 23, 23' an dem Halter 4 umfasst, kann eine schnell und zuverlässig optisch detektierbare Erfassung der Position und/oder Ausrichtung der Positionierelemente 9, 9' durch die Erfassungseinrichtung 11, 11' erfolgen. Bei Vorliegen von ersten und zweiten Markierungen 12, 12', 23, 23' kann der Abstand bzw. die Distanz von einer ersten Markierung 12 zu einer zweiten Markierung 23 durch die Erfassungseinrichtung erfasst werden und dieser gemessene Abstand kann zum Rückschluss der Position und/oder Ausrichtung der Positioniereinrichtung 9, 9' verwendet werden.
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In 1 ist eine Auswerteeinheit 13 dargestellt, welche über die Datenverbindungen 14, 14' die von den Erfassungseinrichtungen 11, 11' erfassten Informationen, zum Beispiel die ermittelte Distanz zwischen einer ersten und einer zweiten Markierung 12, 12', 23, 23', übermittelt bekommt. Die Auswerteeinheit 13 vergleicht ferner die erfasste relative Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes 9, 9' mit einer relativen Soll-Position und/oder Soll-Ausrichtung des Positionierelementes 9, 9' und gibt bei einem Über- und/oder Unterschreiten von einem vordefinierten Abweichungsbereich der Soll-Position und/oder Soll-Ausrichtung des Positionierelementes 9, 9' ein Signal über eine Datenverbindung 15 an einer Ausgabeeinheit 16 aus. Die Ausgabeeinheit 15 kann als fest an der Umformeinrichtung 3 und/oder an einem Ort einer zentralen Produktionszentrale verbauter Bildschirm und/oder als mobiles Endgerät (z.B. Tablet oder Handy) ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich ist die Ausgabeeinheit 16 als eine ein optisch, haptisch und/oder akustisch wahrnehmbares Signal ausgebende Einheit ausgebildet.
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Alternativ oder zusätzlich zu der Ausgabeeinheit 16 kann einer Steuereinheit 17 über eine Datenverbindung 18 ein Steuersignal aus der Auswerteeinheit 13 übermittelt werden. Die Steuereinheit 17 ist mit einer Datenverbindung 19 mit einem Aktor 20 verbunden, wobei der Aktor 20 eine Veränderung der Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes 9, 9' erwirkt. Abhängig vom Grad des Über- und/oder Unterschreitens der von der Erfassungseinrichtung 11, 11' erfassten Position und/oder Ausrichtung des Positionierelementes 9, 9' von einem vordefinierten Abweichungsbereichs der Soll-Position und/oder der Soll-Ausrichtung des Positionierelementes 9, 9' ist durch die Steuereinheit 17 und den Aktor 20 eine Bewegung des Positionierelementes 9, 9' relativ zu der Umformeinrichtung 3 ausführbar. Diese, über die Steuereinheit 17 und den Aktor 20 angesteuerte Bewegung des Positionierelementes 9 kann automatisiert erfolgen.
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Die durch die Erfassungseinrichtung 11, 11' ermittelten Werte können in einer Speichereinrichtung 21 abgelegt werden. Dabei muss die Speichereinrichtung 21 nicht zwingend - wie in 1 dargestellt - innerhalb der Auswerteeinrichtung 13 angeordnet sein, sondern kann außerhalb angeordnet und über eine Datenverbindung mit der Auswerteeinheit 13 verbunden sein.
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Auch kann es vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit 13 und/oder die Steuereinheit 17 neben den Werten der Erfassungseinrichtung 11, 11' weitere Informationen aus weiteren Quellen 22 über die Datenverbindung 24 erhält und diese weiteren Informationen ein Ausgabesignal der Auswerteeinheit 13 und/oder ein Steuersignal der Steuereinheit 17 beeinflusst. Weitere Quellen im vorliegenden Sinne können beispielsweise Prozessparameter, Werkstückinformationen und/oder Vorrichtungsinformationen sein. Beispielsweise Informationen über das Material des Werkstücks.
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Die Datenverbindungen 14, 14', 15, 18, 19, 24 können kabelgebunden oder kabellose Daten übertragen, beispielsweise über Funktechnologien wie zum Beispiel Bluetooth. Die Datenverbindungen 14, 14', 15, 18, 19, 24 sind als unidirektionale Datenverbindungen 14, 14', 15, 18, 19, 24 dargestellt, können aber auch alternativ zumindest teilweise als bidirektionale Datenverbindungen 14, 14', 15, 18, 19, 24 ausgebildet sein.
