DE102022100629A1

DE102022100629A1 - Verfahren zum Optimieren von Umformprozessen zum Umformen von Werkstücken sowie Umformeinrichtung

Info

Publication number: DE102022100629A1
Application number: DE102022100629.8A
Authority: DE
Inventors: Ingo Heinle; Andreas Schelske; Christian Schelske; Reinhard Brandl; Julian Chander; Martin Eiglsperger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-01-12
Filing date: 2022-01-12
Publication date: 2023-07-13
Also published as: WO2023134975A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Optimieren (1) von Umformprozessen (2, 3) zum Umformen von Werkstücken (4), bei welchem mittels einer optischen Erfassungseinrichtung (7) eine jeweilige, eine relative Lage (8) eines in einer Umformeinrichtung (5) eingelegten jeweiligen Werkstücks (4) zu wenigstens einem Referenzpunkt (9) der Umformeinrichtung (5) charakterisierende Information (10) erfasst wird, wobei bei einem jeweiligen Umformprozess (2) in Abhängigkeit von der bei dem jeweiligen Umformprozess (2) erfassten Information (10) und von den bei vor dem jeweiligen Umformprozess (2) durchgeführten, vorhergehenden der Umformprozesse (3) erfassten und in einer elektronischen Recheneinrichtung (11) gespeicherten Informationen (10, 10a) wenigstens ein Parameter (12) zum Adaptieren (13) des jeweiligen Umformprozesses (2) zum Umformen des jeweiligen Werkstücks (4) ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Optimieren von Umformprozessen zum Umformen von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Umformeinrichtung zum Umformen von Werkstücken.
Die DE 10 2018 125 035 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Umformen eines insbesondere metallischen Werkstücks, aufweisend eine Umformeinrichtung und eine Positioniereinrichtung mit wenigstens einem in seiner Position und/oder Ausrichtung relativ zu der Umformeinrichtung beweglichen Positionierelement, wobei mittels eines Aktors das Positionierelement in seiner Position und/oder Ausrichtung relativ zu der Umformeinrichtung bewegbar ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Optimieren von Umformprozessen zum Umformen von Werkstücken sowie eine Umformeinrichtung zum Umformen von Werkstücken zu schaffen, sodass eine Qualität des jeweiligen umgeformten Werkstücks besonders erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Optimieren von Umformprozessen zum Umformen von Werkstücken mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Umformeinrichtung zum Umformen von Werkstücken mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Optimieren von Umformprozessen zum Umformen von, insbesondere metallischen, Werkstücken. Das Werkstück ist vorzugsweise als Blech beziehungsweise als Platine ausgebildet.
Bei dem jeweiligen Umformprozess wird das jeweilige Werkstück mittels einer Umformeinrichtung, insbesondere mittels eines Umformwerkzeugs, umgeformt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Umformen um Tiefziehen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem jeweiligen Werkstück um ein jeweiliges Halbzeug. Dies bedeutet, dass bei dem jeweiligen Umformprozess das jeweilige Werkstück mittels der Umformeinrichtung, insbesondere mittels des Umformwerkzeugs, zu einem Bauteil umgeformt beziehungsweise tiefgezogen wird. Somit kann der jeweilige Umformprozess ein jeweiliger Herstellungsschritt zur Herstellung des Bauteils sein. Dabei kann das Bauteil aus dem jeweiligen Werkstück hergestellt werden. Somit kann unter dem jeweiligen Werkstück insbesondere ein Rohmaterial zur Herstellung des Bauteils verstanden werden.
Vorzugsweise ist das Bauteil ein Rohbauteil eines Rohbaus eines Kraftfahrzeugs. Das Bauteil kann als Karosserieteil einer Karosserie des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Die Karosserie des Kraftfahrzeugs ist vorzugsweise als selbsttragende Karosserie des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, Nutzkraftwagen oder als Lastkraftwagen, ausgebildet.
Bei dem jeweiligen Umformprozess wird das jeweilige Werkstück vorzugsweise in die Umformeinrichtung eingelegt, wobei das in der Umformeinrichtung eingelegte jeweilige Werkstück anschließend mittels des Umformwerkzeugs umgeformt, insbesondere tiefgezogen, wird. Vorzugsweise ist das jeweilige in der Umformeinrichtung eingelegte Werkstück von einem insbesondere als Blechhalter ausgebildeten Halteelement gehalten. Beispielsweise liegt das jeweilige Werkstück auf dem Halteelement auf.
Das Umformwerkzeug kann einen Stempel aufweisen, mittels welchem das jeweilige in der Umformeinrichtung eingelegte und mittels des Halteelements gehaltene jeweilige Werkstück umgeformt werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass beim Umformen eine Bewegung des, insbesondere mittels des Halteelements gehaltenen beziehungsweise sich im Bereich des Halteelements befindenden, Werkstücks relativ zu der Umformeinrichtung auftritt, wobei das Werkstück dabei mit einer Flächenpressung resultierend aus einem Verdrängen des Halteelements durch eine Matrize beaufschlagt wird. Durch Verändern beziehungsweise Beeinflussen der Flächenpressung kann entscheidend auf die Qualität des hergestellten Bauteils Einfluss genommen werden.
Beim Tiefziehen ist das Umformwerkzeug als Tiefziehwerkzeug ausgebildet. Das Tiefziehwerkzeug umfasst den Stempel, das insbesondere als Niederhalter ausgebildete Halteelement und die Matrize. Der Stempel bewegt sich beim Tiefziehen vorzugsweise nicht. Dies bedeutet, dass der Stempel während eines Tiefziehprozesses, in welchem das jeweilige Werkstück mittels des Tiefziehwerkzeugs umgeformt wird, stillsteht.
In einem ersten Schritt des Tiefziehprozesses bewegt sich die Matrize vorzugsweise relativ zu dem Werkstück, insbesondere nach unten. Sobald die Matrize, das Werkstück und der Niederhalter in Kontakt sind, das heißt, sich berühren, folgt der Niederhalter vorzugsweise der Bewegung der Matrize, bis das Tiefziehwerkzeug geschlossen ist. Das Werkstück wird durch eine jeweilige Geometrie der Matrize und des Stempels geformt. Dabei kann es zu einem Materialfluss, das heißt, zu einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück und einer Oberfläche des Tiefziehwerkzeugs sowie zu einer plastischen Verformung des Werkstücks kommen. Während dem Umformen kann sich der Materialfluss in einer Kontaktzone zwischen der Matrize, dem Werkstück und dem Niederhalter stark auf eine Qualität des umgeformten beziehungsweise entstehenden Bauteils auswirken, beispielsweise auf eine geometrische Genauigkeit.
Eine Möglichkeit zur Beherrschung dieses Materialflusses und der daraus resultierenden Qualität des Bauteils kann eine Erzeugung eines Drucks zwischen dem Werkzeug und dem Niederhalter sein, beispielweise durch auf den Niederhalter wirkende Kissenzylinder einer Presse. Die Kissenzylinder können insbesondere als Dämpfungszylinder bezeichnet werden. Streuende elasto-plastische und reibende Eigenschaften der jeweiligen Werkstücke können den Materialfluss beeinflussen. Folglich können insbesondere von den Kissenzylindern eingeleitete Kräfte angepasst werden, um den Materialfluss innerhalb eines Bereichs zu halten, der zur gewünschten Qualität des umgeformten Bauteils führt. Die Presse kann beispielweise acht Kissenzylindern aufweisen. Die von jedem einzelnen Kissenzylinder eingeleitete Kraft kann individuell eingestellt werden.
Die Herstellung des jeweiligen Bauteils, insbesondere eines jeweiligen Blechteils für die Karosserie, umfasst vorzugsweise mehrere Prozessschritte. Die Prozessschritte können in einer insbesondere als Pressenstraße ausgebildeten beziehungsweise bezeichneten Fertigungsstraße durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass die Umformeinrichtung in der Fertigungsstraße angeordnet sein kann.
Das Werkstück beziehungsweise die ursprüngliche Platine kann durch Tiefziehen und/oder Nachformen und/oder Beschneiden und/oder Lochen in eine gewünschte Teileform gebracht werden, das heißt, zu dem Bauteil geformt werden. Für jeden der insbesondere als Arbeitsgänge bezeichneten Prozessschritte wird vorzugsweise ein teilespezifisches Werkzeug eingesetzt.
Vorzugsweise ist eine Schneideinrichtung vorgesehen, mittels welcher das jeweilige Werkstück, insbesondere vor dem Umformen, geschnitten beziehungsweise zugeschnitten wird. Dies bedeutet, dass das mittels der Schneideinrichtung geschnittene beziehungsweise zugeschnittene jeweilige Werkstück bei dem jeweiligen Umformprozess in die Umformeinrichtung beziehungsweise dem Umformwerkzeug eingelegt werden kann und anschließend umgeformt werden kann. Die Schneideinrichtung kann insbesondere als Platinenbeschnittanlage bezeichnet werden.
Die Fertigungsstraße und die Schneideinrichtung sind vorzugsweise separat voneinander ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Fertigungsstraße und die Schneideinrichtung zwei örtlich voneinander getrennte Anlagen sein können. Beispielweise können die geschnittenen Platinen eingelagert werden, wobei die eingelagerten Platinen anschließend der Umformeinrichtung zugeführt werden können. Die eingelagerten Platinen sind beispielweise gestapelt, um einen Platzbedarf besonders gering halten zu können. Alternativ kann die Fertigungsstraße die Schneideinrichtung umfassen.
Vorzugsweise wird mittels der Schneideinrichtung das jeweilige Werkstück aus einem, insbesondere aufgewickelten, Metallband geschnitten. Dies bedeutet, dass das jeweilige Werkstück durch das Schneiden beziehungsweise Zuschneiden des Metallbands gebildet wird. Das Metallband ist vorzugsweise als Blechband ausgebildet. Das Metallband kann insbesondere als Coil bezeichnet werden. Darunter kann insbesondere eine Bandstahlrolle beziehungsweise eine Stahldrahtrolle verstanden werden. Alternativ kann das Metallband aus Aluminium gebildet sein. Somit kann die Schneideinrichtung insbesondere als Coil-Anlage bezeichnet werden.
Bei dem Verfahren wird mittels wenigstens einer optischen Erfassungseinrichtung wenigstens eine jeweilige, eine relative Lage des in der Umformeinrichtung beziehungsweise dem Umformwerkzeug eingelegten jeweiligen Werkstücks zu wenigstens einem Referenzpunkt der Umformeinrichtung beziehungsweise des Umformwerkzeugs charakterisierende Information erfasst beziehungsweise detektiert. Mit anderen Worten ausgedrückt wird mittels der optischen Erfassungseinrichtung die Information erfasst, welche die relative Lage des in der Umformeinrichtung beziehungsweise in dem Umformwerkzeug eingelegten jeweiligen Werkstücks zu dem wenigstens einen Referenzpunkt der Umformeinrichtung charakterisiert. Dies bedeutet, dass mittels der optischen Erfassungseinrichtung das Werkstück in seinem eingelegten Zustand in der Umformeinrichtung beziehungsweise dem Umformwerkzeug erfasst wird.
Unter der jeweiligen Information kann insbesondere eine jeweilige die relative Lage des in der Umformeinrichtung beziehungsweise dem Umformwerkzeug eingelegten jeweiligen Werkstücks zu dem Referenzpunkt der Umformeinrichtung charakterisierende Größe verstanden werden. Vorzugsweise hängt die Information von der relativen Lage des jeweiligen Werkstücks ab.
Beispielsweise wird mittels der optischen Erfassungseinrichtung ein erster Wert der Information erfasst, wenn sich das jeweilige Werkstück in einer ersten relativen Lage relativ zu dem Referenzpunkt in der Umformeinrichtung befindet. Beispielsweise wird mittels der optischen Erfassungseinrichtung ein von dem ersten Wert unterschiedlicher, zweiter Wert der Information erfasst, wenn sich das jeweilige Werkstück in einer von der ersten Lage unterschiedlichen, zweiten relativen Lage relativ zu dem Referenzpunkt in der Umformeinrichtung befindet.
Um eine jeweilige Qualität des jeweiligen umgeformten Werkstücks besonders zu erhöhen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei einem jeweiligen der Umformprozesse in Abhängigkeit von der bei dem jeweiligen Umformprozess erfassten Information und in Abhängigkeit von den bei vor dem jeweiligen Umformprozess durchgeführten, vorhergehenden der Umformprozesse erfassten und in einer elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten Informationen wenigstens ein Parameter zum Adaptieren des jeweiligen Umformprozesses zum Umformen des jeweiligen Werkstücks ermittelt beziehungsweise berechnet wird. Mit anderen Worten ausgedrückt werden bei dem jeweiligen Umformprozess die bei dem jeweiligen Umformprozess erfasste Information und die bei den vorhergehenden Umformprozessen erfassten Informationen als Eingangsgrößen verwendet, wobei in Abhängigkeit von den Eingangsgrößen der Parameter als Ausgangsgröße ermittelt beziehungsweise berechnet wird.
Darunter kann insbesondere Folgendes verstanden werden: Der jeweilige Umformprozess wird mehrmals durchgeführt. Dabei wird bei jedem der jeweiligen Umformprozesse das jeweilige Werkstück umgeformt. Bei jedem der jeweiligen Umformprozesse wird die jeweilige Information erfasst und insbesondere in der elektronischen Recheneinrichtung gespeichert. Somit liegen während der jeweilige Umformprozess durchgeführt wird bereits die bei den vorhergehenden der Umformprozesse erfassten Informationen vor, welche in der elektronischen Recheneinrichtung gespeichert sind.
Beispielsweise wird bei einem ersten der Umformprozesse ein erstes der Werkstücke umgeformt. Beispielsweise wird bei einem nach dem ersten Umformprozess durchgeführten, zweiten der Umformprozesse ein separat von dem ersten Werkstück ausgebildetes, zweites Werkstück umgeformt. Beispielsweise wird bei einem nach dem zweiten Umformprozess durchgeführten, dritten der Umformprozesse ein separat von dem zweiten Werkstück ausgebildetes, drittes Werkstück umgeformt. Beispielsweise wird bei einem nach dem dritten Umformprozess durchgeführten, vierten der Umformprozesse ein separat von den jeweiligen Werkstücken ausgebildetes, viertes Werkstück umgeformt.
Bei dem ersten Umformprozess wird ein erster Wert der Information erfasst. Bei dem zweiten Umformprozess wird ein zweiter Wert der Information erfasst. Bei dem dritten Umformprozess wird ein dritter Wert der Information erfasst. Bei dem dritten Umformprozess wird in Abhängigkeit von der bei dem dritten Umformprozess erfassten Information, insbesondere von dem dritten Wert, und in Abhängigkeit von den bei dem ersten und dem zweiten Umformprozess erfassten und in der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten Informationen, insbesondere in Abhängigkeit von dem ersten und dem zweiten Wert, der Parameter zum Adaptieren des dritten Umformprozesses zum Umformen des dritten Werkstücks ermittelt.
Beispielsweise wird bei dem vierten Umformprozess in Abhängigkeit von der bei dem vierten Umformprozess erfassten Information, insbesondere von dem vierten Wert, und in Abhängigkeit von den bei dem ersten, zweiten und dritten der Umformprozesse erfassten und in der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten Informationen, insbesondere in Abhängigkeit von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Wert, der Parameter zum Adaptieren des vierten Umformprozesses zum Umformen des vierten Werkstücks ermittelt.
Die elektronische Recheneinrichtung ist beispielsweise als Datenbank ausgebildet. Das Ermitteln des jeweiligen Parameters kann mittels der elektronischen Recheneinrichtung oder mittels einer separat von der elektronischen Recheneinrichtung ausgebildeten, weiteren elektronischen Recheneinrichtung durchgeführt werden.
Mittels des Parameters kann der jeweilige Umformprozess adaptiert beziehungsweise angepasst, insbesondere optimiert, werden. Dies bedeutet, dass der jeweilige Umformprozess von dem jeweilige Parameter abhängen kann. Somit kann unter dem Parameter insbesondere ein Prozessparameter, insbesondere zum Einstellen, des Umformprozesses verstanden werden.
Der Umformprozess kann in Abhängigkeit von dem ermittelten Parameter durchgeführt werden. Dabei kann der jeweilige Umformprozess in Abhängigkeit von dem Parameter manuell oder automatisch adaptiert beziehungsweise angepasst werden. Unter dem manuellen Adaptieren kann insbesondere verstanden werden, dass als der Parameter eine Handlungsanweisung für Anlagenpersonal ermittelt beziehungsweise erzeugt wird, wobei das Anlagenpersonal den jeweiligen Umformprozess in Abhängigkeit von der Handlungsanweisung durchführt beziehungsweise adaptiert.
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Es kann vorgesehen sein, dass mittels Daten, die während einer Produktion des jeweiligen Werkstücks und/oder des jeweiligen Bauteils gewonnen beziehungsweise ermittelt werden können, dem Anlagenpersonal der Fertigungsstraße Handlungsempfehlungen zur Aufrechterhaltung robuster Produktionsprozesse und damit zur Sicherstellung einer besonders hohen Fahrzeugqualität zur Verfügung gestellt werden. Dabei kann beispielsweise eine Qualität des jeweiligen Halbzeugs, insbesondere eine Blechdicke und/oder eine Oberflächenrauhigkeit und/oder eine Schmierstoffmenge und/oder Festigkeitskennwerte des jeweiligen Halbzeugs, mittels wenigstens eines jeweiligen Sensors erfasst und in einer, insbesondere zentralen, elektronischen Recheneinrichtung, insbesondere Datenbank, abgelegt werden. Hierbei können Produktionsparameter beziehungsweise Informationen der Schneideinrichtung, insbesondere der Platinenbeschnittanlage, beziehungsweise der Fertigungsstraße gespeichert werden, wobei die erfassten Informationen beziehungsweise Daten eindeutig einzelnen Werkstücken zugeordnet werden können. Beispielsweise kann ein, insbesondere ausgewähltes, Qualitätsmerkmal, insbesondere eine Rissbildung, jedes einzelnen der hergestellten Bauteile erfasst werden. Dadurch können zahlreiche wesentliche Zusammenhänge zwischen Eigenschaften des Rohmaterials, von Prozessparametern und einer daraus resultierenden Qualität der produzierten Bauteile ermittelt werden.
Die jeweilige relative Lage des jeweiligen Werkstücks beim beziehungsweise nach dem Einlegen in die Umformeinrichtung beziehungsweise das Umformwerkzeug und/oder eine Abmessung des jeweiligen Werkstücks kann die Qualität des durch das Umformen hergestellten jeweiligen Bauteils besonders beeinflussen. Insbesondere dann, wenn eine Randkontur des Werkstücks vollständig mittels eines Schneidwerkzeugs, welches in der Coil-Anlage betrieben werden kann, geschnitten wird, so kann die geschnittene Randkontur des jeweiligen Werkstücks eine sehr geringe geometrische Schwankung einer Geometrie des Werkstücks aufweisen. Dies bedeutet, dass die jeweilige Randkontur besonders präzise geschnitten werden kann. Insbesondere dann, wenn die Randkontur des jeweiligen Werkstücks zumindest teilweise einen ursprünglichen Rand des Metallbands umfasst, so können sich besonders starke Schwankungen der Abmessung des jeweiligen geschnittenen Werkstücks ergeben. Dies bedeutet, dass die jeweilige Randkontur des jeweiligen geschnittenen Werkstücks besonders unpräzise sein kann. Dies kann insbesondere dadurch der Fall sein, dass eine, insbesondere nach DIN zulässige, Toleranz einer Bandbreite des Metallbands, insbesondere je nach Breite des Metallbands, größer sein kann als eine zulässige Toleranz des Schnitts des jeweiligen Werkstücks mittels des Schnittwerkzeugs. Somit können die in der Fertigungsstraße verarbeiteten, insbesondere mittels der Umformeinrichtung umgeformten, Werkstücke hinsichtlich ihrer jeweiligen Abmessungen Schwankungen unterliegen. Dies bedeutet, dass das jeweilige Werkstück toleranzbedingt Abweichungen zur Soll-Geometrie des jeweiligen Werkstücks aufweisen kann.
Üblicherweise kann die jeweilige Abmessung des jeweiligen Werkstücks die jeweilige relative Lage des jeweiligen Werkstücks in der Umformeinrichtung beeinflussen. Wenn die jeweilige relative Lage nicht ideal ist, kann die Qualität des jeweiligen umgeformten Werkstücks beziehungsweise Bauteils besonders gering beziehungsweise nicht optimal sein. Somit können insbesondere dann, wenn eine Streubreite hinsichtlich der relativen Lage besonders zunimmt, entsprechende Probleme hinsichtlich der Qualität der umgeformten Bauteile auftreten.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann durch das Erfassen der jeweiligen Information beispielsweise die Schwankung der Abmessungen der Werkstücke detektiert werden. Dadurch kann insbesondere bei den schwankenden Abmessungen der Werkstücke der jeweilige Parameter ermittelt werden, mittels welchem der jeweilige Umformprozess derart angepasst werden kann, dass die jeweilige Qualität des jeweiligen umgeformten Bauteils besonders erhöht werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können, insbesondere durch die Schwankungen der Abmessungen der Werkstücke hervorgerufene, Probleme des jeweiligen Umformprozesses erfasst werden beziehungsweise erkannt werden. Dies kann insbesondere mittels der in der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten Informationen erfolgen. Zudem kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine unbeabsichtigte Verstellung der relativen Lage des jeweiligen Werkstücks in der Umformeinrichtung beziehungsweise dem Umformwerkzeug erkannt werden. Dadurch kann eine besonders hohe Qualität der jeweiligen umgeformten Werkstücke und somit des jeweiligen Bauteils gewährleistet werden. Des Weiteren kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Prozesssteuerung des jeweiligen Umformprozesses mittels Datenanreicherung besonders verbessert werden. Dies kann insbesondere mittels der in der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten Informationen erzielt werden.
Grundsätzlich wäre es denkbar, die Abmessung des jeweiligen Werkstücks, insbesondere in einem ebenen Zustand, vor einem Zuführen des jeweiligen Werkstücks in die Umformeinrichtung beziehungsweise das Umformwerkzeug zu ermitteln. Allerdings kann das Halteelement beziehungsweise der Blechhalter eine Krümmung aufweisen, wodurch das jeweilige in der Umformeinrichtung beziehungsweise dem Umformwerkzeug eingelegte Werkstück gekrümmt sein kann. Dies bedeutet, dass es, insbesondere hinsichtlich einer Präzision, vorteilhaft sein kann, bei dem Ermitteln des Parameters, insbesondere beim Ermitteln einer Korrektur der jeweiligen relativen Lage des jeweiligen Werkstücks, eine lokale Neigung des Halteelements beziehungsweise des Blechhalters, insbesondere im Bereich eines insbesondere als Einweiser bezeichneten Positionierungselements, zu berücksichtigen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die jeweilige Information mittels der optischen Erfassungseinrichtung erfasst, während das jeweilige Werkzeug in der Umformeinrichtung beziehungsweise in dem Umformwerkzeug eingelegt ist. Somit wird die Krümmung beziehungsweise die lokale Neigung des Halteelements beziehungsweise des Blechhalters bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere implizit, berücksichtigt. Dadurch kann die Qualität des jeweiligen umgeformten Werkstücks besonders erhöht werden.
Vorzugsweise wird die jeweilige Information automatisch erfasst und/oder der jeweilige Parameter automatisch ermittelt. Dadurch kann gegenüber einem herkömmlichen Verfahren, bei welchem die Information beziehungsweise die relative Lage des jeweiligen Werkstücks nur stichprobenartig und insbesondere beim Auftreten von Problemen überprüft werden kann, kontinuierlich überprüft beziehungsweise optimiert werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass bei dem jeweiligen Umformprozess die jeweilige mittels der optischen Erfassungseinrichtung erfasste Information in der elektronischen Recheneinrichtung gespeichert wird.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die jeweilige Information erfasst wird, bevor das Werkstück mittels des Umformwerkzeugs, insbesondere mittels des Stempels, der Umformeinrichtung umgeformt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt weist das jeweilige in der Umformeinrichtung beziehungsweise dem Umformwerkzeug eingelegte Werkstück vor dem Umformen einen unverformten Zustand auf, wobei das Werkstück nach dem Umformen einen durch das Umformen bewirkten, von dem unverformten Zustand unterschiedlichen, verformten beziehungsweise umgeformten Zustand aufweist, wobei das Werkstück mittels der optischen Erfassungseinrichtung in dem unverformten Zustand erfasst wird. Dadurch wird mittels der optischen Erfassungseinrichtung die jeweilige, die relative Lage des in die Umformeinrichtung beziehungsweise in dem Umformwerkzeug eingelegten jeweiligen unverformten Werkstücks charakterisierende Information erfasst. Somit wird das jeweilige Werkstück vor dem Umformen im eingelegten Zustand mittels der optischen Erfassungseinrichtung erfasst. Dadurch kann der jeweilige Parameter besonders präzise ermittelt werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass zum Erfassen der jeweiligen Information die Randkontur des in der Umformeinrichtung beziehungsweise in dem Umformwerkzeug eingelegten jeweiligen Werkstücks mittels der optischen Erfassungseinrichtung erfasst wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird mittels der optischen Erfassungseinrichtung die Randkontur des jeweiligen in der Umformeinrichtung beziehungsweise dem Umformwerkzeug eingelegten Werkstücks erfasst, wobei in Abhängigkeit von der erfassten Randkontur die Information ermittelt beziehungsweise erfasst wird. Dadurch kann die Information beziehungsweise die jeweilige relative Lage besonders präzise erfasst beziehungsweise ermittelt werden.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der jeweilige Parameter in Abhängigkeit von den in der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten Informationen mittels wenigstens einer statischen Methode ermittelt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird mittels eines Algorithmus, welcher auf wenigstens einer statistischen Methode basiert beziehungsweise die wenigstens eine statistische Methode umfasst, in Abhängigkeit von den jeweiligen Informationen der Parameter ermittelt. Somit kann mittels der statistischen Methode eine Streuung der jeweiligen in der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten Größen berücksichtigt werden. Dadurch kann der jeweilige Parameter besonders präzise ermittelt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass der jeweilige Parameter in Abhängigkeit von den in der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten Informationen mittels maschinellem Lernen (machine learning) ermittelt wird. Dies bedeutet, dass der jeweilige Parameter in Abhängigkeit von den in der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten Informationen mittels einer auf künstlicher Intelligenz basierenden Methode ermittelt wird.
Unter der statistischen Methode kann insbesondere ein statisches Verfahren verstanden werden. Beispielsweise kann die statistische Methode wenigstens einen Lageparameter und/oder wenigstens einen Streuungsparameter umfassen beziehungsweise berücksichtigen. Beispielsweise ist der Lageparameter ein Mittelwert, ein Median oder ein Modus der jeweiligen in der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten Information. Der Streuungsparameter ist beispielsweise eine Varianz oder eine Standardabweichung der in der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten Informationen.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der Parameter in Abhängigkeit von einer Abweichung von der bei dem jeweiligen Umformprozess erfassten Information zu einem in Abhängigkeit von den bei den vorhergehenden Umformprozessen erfassten, insbesondere gespeicherten, Informationen ermittelten Soll-Wert ermittelt wird. Dies bedeutet, dass der Soll-Wert von den erfassten, insbesondere gespeicherten, Informationen der vorhergehenden Umformprozesse abhängt, wobei bei dem jeweiligen Umformprozess die Abweichung der bei dem jeweiligen Umformprozess erfassten Information zu dem Soll-Wert ermittelt beziehungsweise berechnet wird. Dabei wird bei dem jeweiligen Umformprozess der Parameter in Abhängigkeit von der Abweichung ermittelt beziehungsweise berechnet. Mit anderen Worten ausgedrückt wird in Abhängigkeit von den bei den vorhergehenden Umformprozessen ermittelten beziehungsweise in der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten Informationen der wenigstens ein Soll-Wert ermittelt, wobei der Parameter bei dem jeweiligen Umformprozess in Abhängigkeit von einer Abweichung von der bei dem jeweiligen Umformprozess erfassten Information zu dem Soll-Wert ermittelt wird. Dies bedeutet, dass bei dem jeweiligen Umformprozess die Abweichung der bei dem jeweiligen Umformprozess erfassten Information zu dem Soll-Wert ermittelt wird, wobei mittels der Abweichung der Parameter ermittelt wird. Dadurch kann der Parameter besonders vorteilhaft, insbesondere besonders präzise, ermittelt werden.
Beispielsweise wird bei dem dritten Umformprozess in Abhängigkeit von den bei dem ersten und dem zweiten Umformprozess erfassten beziehungsweise gespeicherten Informationen, insbesondere in Abhängigkeit von dem ersten und dem zweiten Wert, der Soll-Wert ermittelt, wobei bei dem dritten Umformprozess der Parameter in Abhängigkeit von einer Abweichung von der bei dem dritten Umformprozess erfassten Information, insbesondere von dem dritten Wert, zu dem Soll-Wert ermittelt wird.
Beispielsweise wird bei dem vierten Umformprozess in Abhängigkeit von den bei dem ersten, dem zweiten und dem dritten Umformprozess erfassten beziehungsweise gespeicherten Informationen, insbesondere in Abhängigkeit von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Wert, der Soll-Wert ermittelt, wobei bei dem vierten Umformprozess der Parameter in Abhängigkeit von der Abweichung von der bei dem vierten Umformprozess erfassten Information, insbesondere von dem vierten Wert, zu dem Soll-Wert ermittelt wird.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass mittels der optischen Erfassungseinrichtung, insbesondere als die jeweilige Information, bei dem jeweiligen Umformprozess die relative Lage des in der Umformeinrichtung beziehungsweise in dem Umformwerkzeug eingelegten jeweiligen Werkstücks relativ zu einer, insbesondere bezogen auf die Umformeinrichtung beziehungsweise das Umformwerkzeug ortsfesten, Kontur der Umformeinrichtung, insbesondere des Umformwerkzeugs, und/oder die relative Lage des in der Umformeinrichtung beziehungsweise in dem Umformwerkzeug eingelegten jeweiligen Werkstücks relativ zu wenigstens einem Positionierungselement der Umformeinrichtung und/oder wenigstens ein Längenmaß, insbesondere die Abmessung, zumindest eines Teilbereichs des in der Umformeinrichtung beziehungsweise in dem Umformwerkzeug eingelegten Werkstücks erfasst wird.
Darunter kann insbesondere Folgendes verstanden werden: Die jeweilige Information kann die relative Lage des in der Umformeinrichtung beziehungsweise dem Umformwerkzeug eingelegten Werkstücks relativ zu der, insbesondere bezogen auf die Umformeinrichtung ortsfesten, Kontur der Umformeinrichtung sein. Somit kann die, insbesondere ortsfeste, Kontur als der Referenzpunkt verwendet werden beziehungsweise der Referenzpunkt sein. Alternativ oder zusätzlich ist die jeweilige Information die relative Lage des in der Umformeinrichtung beziehungsweise dem Umformwerkzeug eingelegten jeweiligen Werkstücks relativ zu dem wenigstens einem Positionierungselement der Umformeinrichtung. Somit kann das jeweilige Positionierungselement als der Referenzpunkt verwendet werden beziehungsweise der jeweilige Referenzpunkt kann auf dem jeweiligen Positionierungselement angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich ist die jeweilige Information das Längenmaß, insbesondere die Abmessung, zumindest des Teilbereichs des jeweiligen Werkstücks. Dadurch kann die relative Lage beziehungsweise die Information besonders präzise erfasst beziehungsweise ermittelt werden. Somit kann der Parameter besonders präzise ermittelt werden.
Somit kann bei dem Algorithmus eine Streuung der relativen Lage und/oder eine Streuung des relativen Abstands zu dem wenigstens einen Positionierungselement und/oder eine relative Streuung des jeweiligen Längenmaßes beziehungsweise der jeweiligen Abmessung beurteilt beziehungsweise berücksichtigt werden.
Beispielsweise kann die Abmessung beziehungsweise die Veränderung der Abmessung des jeweiligen Werkstücks visuell aufgrund eines durch eine Klemmung hervorgerufenen, veränderten Kontaktbereichs zwischen dem jeweiligen Werkstück und dem jeweiligen Positionierungselement erkannt werden.
Die Kontur kann ein markanter Bereich eines Teils der Umformeinrichtung, insbesondere des Umformwerkzeugs, sein. Beispielsweise ist die Kontur eine Kante. Die Kontur kann ortsfest sein oder nicht ortsfest sein.
Unter der nicht ortsfesten Kontur kann beispielweise verstanden werden, dass die Kontur beziehungsweise das die Kontur umfassende Teil der Umformeinrichtung, insbesondere des Umformwerkzeugs, während des Umformens, insbesondere relativ zu dem Werkstück, bewegt wird, das heißt, nicht im Raum stillsteht. Beispielweise kann das Halteelement die Kontur umfassen.
Unter der ortsfesten Kontur der Umformeinrichtung kann insbesondere ein stationärer Bereich der Umformeinrichtung verstanden werden, wobei der stationäre Bereich bei dem jeweiligen Umformprozess, insbesondere bei dem Umformen, nicht im Raum bewegt wird. Dies bedeutet, dass bei dem jeweiligen Umformprozess, insbesondere bei dem Umformen, die Bewegung der ortsfesten Kontur unterbleibt. Somit kann die Lage des jeweiligen Werkstücks relativ zu wenigstens einer sich örtlich nicht verändernden Werkzeugkante erfasst werden.
Alternativ oder zusätzlich kann unter der ortsfesten Kontur insbesondere verstanden werden, dass eine relative Position der ortsfesten Kontur in der Umformeinrichtung bei den Umformprozessen vor Beginn des Umformens konstant beziehungsweise identisch ist. Dies bedeutet, dass die Position der ortsfesten Kontur bei allen Umformprozessen gleich beziehungsweise identisch ist. Vorzugsweise ist die ortsfeste Kontur als Kante ausgebildet. Mittels der ortsfesten Kontur kann die relative Lage des in der Umformeinrichtung eingelegten Werkstücks besonders präzise erfasst beziehungsweise ermittelt werden.
Das jeweilige Positionierungselement ist vorzugsweise zum Einstellen der relativen Lage des in der Umformeinrichtung eingelegten jeweiligen Werkstücks beziehungsweise zur Lagesicherung, insbesondere in Quer- und/oder Längsrichtung, vorgesehen. Vorzugsweise sind mehrere der Positionierungselemente vorgesehen. Beispielsweise ist das jeweilige Positionierungselement als Stift ausgebildet. Das jeweilige Positionierungselement kann insbesondere als Einweiser bezeichnet werden. Somit kann die Lage des jeweiligen Werkstücks relativ zu dem Einweiser beziehungsweise den Einweisern erfasst werden.
Unter dem Längenmaß beziehungsweise der Abmessung kann beispielsweise eine Länge beziehungsweise eine Geometrie der Randkontur des jeweiligen Werkstücks verstanden werden. Alternativ oder zusätzlich kann unter dem Längenmaß beziehungsweise der Abmessung eine Länge wenigstens einer Seite des jeweiligen Werkstücks verstanden werden.
Das jeweilige Positionierungselement ist vorzugsweise relativ zu dem Umformwerkzeug beziehungsweise relativ zu dem in der Umformeinrichtung eingelegten Werkstück bewegbar beziehungsweise, insbesondere zwischen wenigstens zwei Positionen, verstellbar. Dadurch kann die Lage des jeweiligen Werkstücks in der Umformeinrichtung eingestellt beziehungsweise definiert werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass zum Adaptieren des jeweiligen Umformprozesses eine Verstellposition der Verstellung beziehungsweise Bewegung des wenigstens einen Positionierungselements der Umformeinrichtung relativ zu dem Umformwerkzeug beziehungsweise dem in der Umformeinrichtung eingelegten jeweiligen Werkstück, ermittelt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird als der Parameter die Verstellung beziehungsweise Bewegung des Positionierungselements relativ zu dem Umformwerkzeug beziehungsweise dem Werkstück ermittelt. Beispielweise kann, wenn sich das Positionierungselement in einer ersten der Positionen befindet, die zweite der Positionen als die Verstellposition ermittelt werden. Beispielweise kann, wenn sich das Positionierungselement in der zweiten Position befindet, die erste Position als die Verstellposition ermittelt werden.
Dies bedeutet, dass wenn eine Veränderung der Geometrie des jeweiligen Werkstücks bei dem jeweiligen Umformprozess auftritt beziehungsweise erfasst wird durch das Verstellen beziehungsweise Bewegen des jeweiligen Positionierungselements eine Lage des jeweiligen Positionierungselements in der Umformeinrichtung angepasst werden kann. Beispielsweise wird, wenn eine Breite des jeweiligen Werkstücks besonders zunimmt beziehungsweise besonders groß ist, ein Abstand zwischen zwei der Positionierungselemente besonders vergrößert. Beispielsweise wird die Lage der Positionierungselemente verändert, insbesondere wird der jeweilige Abstand verringert, wenn die Abmessung beziehungsweise die Breite des jeweiligen Werkstücks abnimmt beziehungsweise besonders gering ist. Dadurch kann das jeweilige Positionierungselement, insbesondere bei schwankender Abmessung des jeweiligen Werkstücks, rechtzeitig nachgestellt beziehungsweise korrigiert werden. Durch das Bewegen beziehungsweise Verstellen des jeweiligen Positionierungselements kann die Qualität des umgeformten Werkstücks beziehungsweise des hergestellten Bauteils beeinflusst werden beziehungsweise besonders erhöht werden.
Somit kann die Handlungsanweisung für das Anlagenpersonal das Verändern beziehungsweise Bewegen des jeweiligen Positionierungselements umfassen.
Das Verstellen des Positionierungselements kann beispielweise bei fehlender beziehungsweise fehlerhafter Dokumentation bei anschließenden Fertigungsaufträgen zu Problemen beziehungsweise Qualitätseinbußen führen. Deshalb kann der ermittelte Parameter, insbesondere das Bewegen beziehungsweise Verstellen des wenigstens einen Positionierungselements, in der elektronischen Recheneinrichtung gespeichert werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die optische Erfassungseinrichtung, mittels welcher die jeweilige Information erfasst wird, von dem Umformwerkzeug beabstandet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt ist die optische Erfassungseinrichtung außerhalb des Umformwerkzeugs angeordnet. Dadurch kann das Umformwerkzeug beispielsweise unabhängig von der optischen Erfassungseinrichtung ausgetauscht beziehungsweise ersetzt werden. Vorzugsweise ist die optische Erfassungseinrichtung innerhalb der Fertigungsstraße an geeigneter Stelle montiert beziehungsweise angeordnet, so dass die optische Erfassungseinrichtung für die produzierten Bauteile, insbesondere für alle produzierten Bauteile, angewendet werden kann.
Alternativ kann optische Erfassungseinrichtung an dem Umformwerkzeug angeordnet, insbesondere fixiert, sein. Dies bedeutet, dass die optische Erfassungseinrichtung alternativ nicht von dem Umformwerkzeug beabstandet sein kann.
Vorzugsweise ist die optische Erfassungseinrichtung separat von dem Umformwerkzeug ausgebildet. Beispielsweise ist die optische Erfassungseinrichtung an einem Gehäuseelement beziehungsweise einem Ständer der Umformeinrichtung angeordnet.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Parameter in Abhängigkeit von einer, insbesondere in der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten, Korrelation zwischen den jeweiligen bei den vorhergehenden Umformprozessen erfassten, insbesondere gespeicherten, Informationen und einer jeweiligen bei den vorhergehenden Umformprozessen erfasste, insbesondere in der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherte, eine Qualität des jeweiligen umgeformten Werkstücks charakterisierende Qualitätsgröße ermittelt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird bei dem jeweiligen Umformprozess der Parameter in Abhängigkeit von den erfassten, insbesondere gespeicherten, Informationen und in Abhängigkeit von den erfassten, insbesondere gespeicherten, Qualitätsgrößen ermittelt. Dies bedeutet, dass bei einem, insbesondere separat von dem Algorithmus durchgeführten, weiteren Algorithmus ein Zusammenhang zwischen der Streuung der Abmessung des jeweiligen Werkstücks und der daraus resultierenden Qualität des jeweiligen produzierten Bauteils ermittelt beziehungsweise berechnet werden kann.
Unter der Korrelation kann insbesondere ein Zusammenhang zwischen der jeweiligen erfassten Information und der jeweiligen erfassten Qualitätsgröße beziehungsweise der Qualität des jeweiligen Werkstücks verstanden werden. Beispielsweise ist die Qualitätsgröße ein Festigkeits- beziehungsweise Steifigkeitskennwert des jeweiligen umgeformten Werkstücks beziehungsweise des hergestellten Bauteils. Alternativ kann die Qualitätsgröße eine eine Maßhaltigkeit und/oder eine Rissbildung und/oder eine Wellenbildung des umgeformten Werkstücks beziehungsweise des hergestellten Bauteils charakterisierende Größe sein.
Beispielsweise wird bei dem ersten Umformprozess ein erster Qualitätswert der Qualitätsgröße erfasst. Beispielsweise wird bei dem zweiten Umformprozess ein zweiter Qualitätswert der Qualitätsgröße erfasst. Beispielsweise wird bei dem dritten Umformprozess ein dritter Qualitätswert der Qualitätsgröße erfasst. Beispielsweise wird bei dem vierten Umformprozess ein vierter Qualitätswert der Qualitätsgröße erfasst.
Beispielsweise wird bei dem dritten Umformprozess der Parameter in Abhängigkeit von der, insbesondere in der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten, Korrelation zwischen den bei dem ersten und dem zweiten Umformprozess erfassten, insbesondere gespeicherten, Informationen, insbesondere dem ersten und dem zweiten Wert, und der bei dem ersten und dem zweiten Umformprozess erfassten, insbesondere gespeicherten, Qualitätsgrößen, insbesondere dem ersten und dem zweiten Qualitätswert, ermittelt.
Beispielsweise wird bei dem vierten Umformprozess der Parameter in Abhängigkeit von der, insbesondere in der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten, Korrelation zwischen den bei dem ersten, dem zweiten und dem dritten Umformprozess erfassten, insbesondere gespeicherten, Informationen, insbesondere dem ersten, dem zweiten und dem dritten Wert, und den bei dem ersten, dem zweiten und dem dritten Umformprozess erfassten, insbesondere gespeicherten, Qualitätsgrößen, insbesondere dem ersten, dem zweiten und dem dritten Qualitätswert, ermittelt.
Somit wird bei dem jeweiligen Umformprozess der Zusammenhang zwischen der jeweiligen erfassten Information und der Qualität des jeweiligen Werkstücks berücksichtigt. Dadurch kann die Qualität des umgeformten Werkstücks besonders erhöht werden.
Es kann vorgesehen sein, dass bei dem Verfahren erzeugte Daten, insbesondere die erfassten Informationen und/oder die ermittelten Parameter und/oder die erfassten Qualitätsgrößen, zusammen mit der Blechdicke und/oder der Oberflächenrauhigkeit und/oder der Schmierstoffmenge und/oder dem Festigkeitskennwert des jeweiligen Halbzeugs beziehungsweise des jeweiligen Werkstücks in der elektronischen Recheneinrichtung gespeichert werden. Hierbei können Produktionsparameter beziehungsweise Informationen der Schneideinrichtung, insbesondere der Platinenbeschnittanlage, beziehungsweise der Fertigungsstraße gespeichert werden, wobei die erfassten Informationen beziehungsweise Daten eindeutig einzelnen Werkstücken zugeordnet werden können. Dadurch können zahlreiche wesentliche Zusammenhänge zwischen Eigenschaften des Rohmaterials, von Prozessparametern und einer daraus resultierenden Qualität der produzierten Bauteile ermittelt werden. Dies bedeutet, dass die bei dem Verfahren erzeugte Daten, insbesondere die erfassten Informationen und/oder die ermittelten Parameter und/oder die erfassten Qualitätsgrößen, Prozessparameter für eine Prozesssteuerung ergänzen können.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Umformeinrichtung zum Umformen von Werkstücken, welche zum Durchführen eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweien Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein schematisches Verfahrensdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
2 eine schematische Teilschnittansicht einer erfindungsgemäßen Umformeinrichtung, mittels welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein schematisches Verfahrensdiagramm eines Verfahrens zum Optimieren 1 von Umformprozessen 2, 3 zum Umformen von, insbesondere metallischen, Werkstücken 4. 2 zeigt in einer schematischen Teilschnittansicht eine Umformeinrichtung 5, welche zum Durchführen des Verfahrens ausgebildet ist. Die Umformeinrichtung 5 ist zum Umformen der Werkstücke 4 ausgebildet beziehungsweise vorgesehen.
Bei dem jeweiligen Umformprozess 2, 3 wird das jeweilige Werkstück 4 mittels eines Umformwerkzeugs 6 der Umformeinrichtung 5 umgeformt. Dies bedeutet, dass mehrere Umformprozesse 2, 3 durchgeführt werden, wobei bei jedem der Umformprozesse 2, 3 ein jeweiliges der Werkstücke 4 umgeformt wird. Wie in 2 veranschaulicht, ist dabei das jeweilige Werkstück 4 in der Umformeinrichtung 5 beziehungsweise in dem Umformwerkzeug 6 eingelegt. Das Umformwerkzeug 6 ist 2 besonders schematisch skizziert.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Umformen um Tiefziehen. Dies bedeutet, dass das Umformwerkzeug 6 als Tiefziehwerkzeug ausgebildet sein kann. Das Tiefziehwerkzeug umfasst vorzugsweise einen Stempel. Das Tiefziehwerkzeug kann ein insbesondere als Niederhalter ausgebildetes Halteelement umfassen. Das Tiefziehwerkzeug kann eine Matrize aufweisen. Der Stempel bewegt sich beim Tiefziehen vorzugsweise nicht. Dies bedeutet, dass der Stempel während eines Tiefziehprozesses, in welchem das jeweilige Werkstück mittels des Tiefziehwerkzeugs umgeformt wird, stillsteht.
In einem ersten Schritt des Tiefziehprozesses bewegt sich die Matrize vorzugsweise relativ zu dem Werkstück 4, insbesondere nach unten. Sobald die Matrize, das Werkstück und der Niederhalter in Kontakt sind, das heißt, sich berühren, folgt der Niederhalter vorzugsweise der Bewegung der Matrize, bis das Tiefziehwerkzeug geschlossen ist. Das Werkstück 4 wird durch eine jeweilige Geometrie der Matrize und des Stempels geformt. Dabei kann es zu einem Materialfluss, das heißt, zu einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück und einer Oberfläche des Tiefziehwerkzeugs sowie zu einer plastischen Verformung des Werkstücks kommen.
Das jeweilige Werkstück 4 ist vorzugsweise als Halbzeug ausgebildet. Dies bedeutet, dass bei dem jeweiligen Umformprozess 2, 3 das jeweilige Werkstück 4 zu einem Bauteil umgeformt wird. Somit ist das Umformen zum Herstellen des Bauteils vorgesehen. Das Bauteil ist vorzugsweise ein Karosserieteil einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens.
Bei dem Verfahren wird mittels einer optischen Erfassungseinrichtung 7 wenigstens eine jeweilige, eine relative Lage 8 des in der Umformeinrichtung 5 beziehungsweise in dem Umformwerkzeug 6 eingelegten jeweiligen Werkstücks 4 zu wenigstens einem Referenzpunkt 9 der Umformeinrichtung 5 charakterisierende Information 10 erfasst wird. Dies bedeutet, dass bei dem jeweiligen Umformprozess 2, 3 die jeweilige Information 10 erfasst wird, welche die relative Lage 8 des jeweiligen in der Umformeinrichtung 5 eingelegten Werkstücks 4 zu dem wenigstens einen Referenzpunkt 9 charakterisiert.
Um eine Qualität des jeweiligen mittels der Umformeinrichtung 5 umgeformten Werkstücks 4 besonders erhöhen zu können, ist es, wie in 1 veranschaulicht, vorgesehen, dass bei einem jeweiligen der Umformprozesse 2 in Abhängigkeit von der bei dem jeweiligen Umformprozess 2 erfassten Information 10 und in Abhängigkeit von den bei vor dem jeweiligen Umformprozess 2 durchgeführten, vorhergehenden der Umformprozesse 3 erfassten und in einer elektronischen Recheneinrichtung 11 gespeicherten Informationen 10, 10a wenigstens ein Parameter 12 zum Adaptieren 13 des jeweiligen Umformprozesses 2 zum Umformen des jeweiligen Werkstücks 4 ermittelt wird. Dies bedeutet, dass bei den Umformprozessen 2, 3 jeweils die Information 10 mittels der optischen Erfassungseinrichtung 7 erfasst wird und in der elektronischen Recheneinrichtung 11 gespeichert wird. Dadurch liegen in der elektronischen Recheneinrichtung 11, wenn der jeweilige Umformprozess 2 durchgeführt wird, die gespeicherten Informationen 10a der vorhergehenden Umformprozesse 3 vor. Dadurch kann bei dem jeweiligen Umformprozess 2 mittels der bei dem jeweiligen Umformprozess 2 erfassten Information 10 und mittels den in der elektronischen Recheneinrichtung 11 gespeicherten Informationen 10a der Parameter 12 ermittelt werden. Die elektronische Recheneinrichtung 11 ist in 2 schematisch dargestellt.
Der Parameter 12 ist zum Adaptieren des jeweiligen Umformprozesses 2 vorgesehen. Somit kann der jeweilige Umformprozess 2 durch das Adaptieren 13 optimiert werden. Bei beziehungsweise für das Optimieren 1 können somit die in der elektronischen Recheneinrichtung 11 gespeicherten Informationen 10a verwendet werden. Dies bedeutet, dass das Optimieren 1 auf bei den vorhergehenden Umformprozessen 3 ermittelten beziehungsweise gewonnenen Erkenntnissen basiert. Beispielsweise können somit bei dem jeweiligen Umformprozess 2 Unterschiede zu den vorhergehenden Umformprozessen 3 ermittelt beziehungsweise festgestellt werden. Dies kann beim Ermitteln des Parameters 12 berücksichtigt werden. Dadurch kann die Qualität des umgeformten jeweiligen Werkstücks 4 besonders erhöht werden. Dies kann beispielsweise durch eine besonders verbesserte Prozesssteuerung des jeweiligen Umformprozesses 2 in Abhängigkeit von dem Parameter 12, insbesondere durch Datenanreicherung, erzielt werden.
Vorzugsweise ist die elektronische Recheneinrichtung 11 datenübertragend mit der optischen Erfassungseinrichtung 7 verbunden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass, insbesondere bei dem jeweiligen Umformprozess 2 und den vorhergehenden Umformprozessen 3, die jeweilige Information 10 erfasst wird, bevor das jeweilige Werkstück 4 mittels des Umformwerkzeugs 6 der Umformeinrichtung 5 umgeformt wird. Dadurch kann die jeweilige Information 10 besonders präzise erfasst werden. Dies kann beispielsweise dadurch der Fall sein, dass die jeweilige Information 10 dadurch nicht durch das Umformen des Werkstücks 4 verfälscht beziehungsweise verändert werden kann.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass, insbesondere bei den Umformprozessen 2, 3, zum Erfassen der jeweiligen Information 10 eine Randkontur 14 des in der Umformeinrichtung 5 beziehungsweise dem Umformwerkzeug 6 eingelegten jeweiligen Werkstücks 4 mittels der optischen Erfassungseinrichtung 7 erfasst wird. Dadurch kann die Qualität des jeweiligen umgeformten Werkstücks 4 besonders erhöht werden. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die jeweilige Randkontur 14 einen besonders hohen Einfluss auf die Qualität des umgeformten Werkstücks 4 haben kann.
Beispielsweise kann die Randkontur 14 bedingt durch einen Zuschnitt des jeweiligen Werkstücks 4, insbesondere toleranzbedingt, von einer vordefinierten beziehungsweise gewünschten Soll-Geometrie abweichen. Diese Abweichung kann die relative Lage 8 des jeweiligen Werkstücks 4 in der Umformeinrichtung 5 beeinflussen. Dies bedeutet, dass die relative Lage 8 des in der Umformeinrichtung 5 eingelegten jeweiligen Werkstücks 4 infolge der, insbesondere toleranzbedingten, Abweichung der Randkontur 14 zu einer gewünschten beziehungsweise vordefinierten relativen Lage des jeweiligen Werkstücks 4 in der Umformeinrichtung 5 abweichen kann. Dies kann das Umformen des jeweiligen Werkstücks mittels des Umformwerkzeugs 6 negativ beeinflussen. Dadurch kann eine Qualität des umgeformten Werkstücks 4 besonders gering beziehungsweise unzureichend sein. Durch das Erfassen der Randkontur 14 kann somit durch die relative Lage 8 die Abweichung der Randkontur 14 beim Ermitteln des Parameters 12 berücksichtigt werden. Dadurch kann beispielsweise die relative Lage 8 korrigiert werden, wodurch der jeweilige Umformprozess 2 besonders vorteilhaft optimiert werden kann. Dadurch kann die Qualität des jeweiligen umgeformten Werkstücks 4 besonders erhöht werden.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der Parameter 12 bei dem jeweiligen Umformprozess 2 in Abhängigkeit von den in der elektronischen Recheneinrichtung 11 gespeicherten Informationen 10a mittels wenigstens einer statistischen Methode 15 ermittelt wird. Dies bedeutet, dass die statistische Methode 15 verwendet wird, um mittels den in der elektronischen Recheneinrichtung 11 gespeicherten Informationen 10a den Parameter 12 zu ermitteln beziehungsweise zu berechnen. Dadurch kann der Parameter 12 besonders präzise ermittelt werden. Somit kann die Qualität des umgeformten jeweiligen Werkstücks besonders erhöht werden. Die statistische Methode 15 kann während des jeweiligen Umformprozesses 2 und/oder während der vorhergehenden Umformprozesse 3 durchgeführt beziehungsweise verwendet werden.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass bei dem jeweiligen Umformprozess 2 der Parameter 12 in Abhängigkeit von einer Abweichung 16 von der bei dem jeweiligen Umformprozess erfassten Information 10 zu einem in Abhängigkeit von den bei den vorhergehenden Umformprozessen 3 erfassten beziehungsweise gespeicherten Informationen 10, 10a ermittelten Soll-Wert 17 ermittelt wird. Dies bedeutet, dass der Soll-Wert 17 von den erfassten beziehungsweise gespeicherten Informationen 10, 10a der vorhergehenden Umformprozesse 3 abhängt, wobei bei dem jeweiligen Umformprozess 2 die Abweichung der bei dem jeweiligen Umformprozess 2 erfassten Information zu dem Soll-Wert 17 ermittelt beziehungsweise berechnet wird. Bei dem jeweiligen Umformprozess 2 wird der Parameter 12 in Abhängigkeit von der Abweichung 16 ermittelt beziehungsweise berechnet. Dadurch kann der Parameter 12 besonders vorteilhaft, insbesondere besonders präzise, ermittelt werden. Dadurch kann die Qualität des umgeformten Werkstücks 4 besonders erhöht werden.
Der Soll-Wert 17 kann, insbesondere bei dem jeweiligen Umformprozess 2 und/oder bei den vorhergehenden Umformprozessen 3, in Abhängigkeit von den bei den vorhergehenden Umformprozessen 3 ermittelten beziehungsweise gespeicherten Informationen 10, 10a, insbesondere mittels der statistischen Methode 15, ermittelt werden.
In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Umformeinrichtung 5 wenigstens ein insbesondere als Einweiser bezeichnetes Positionierungselement 18. Dabei sind in 2 zwei der Positionierungselemente 18 dargestellt. Das jeweilige Positionierungselement 18 ist zum Halten beziehungsweise Fixieren des in der Umformeinrichtung 5 beziehungsweise in dem Umformwerkzeug 6 eingelegten jeweiligen Werkstücks 4 vorgesehen. Dies bedeutet, dass das jeweilige Positionierungselement 18 zur Lagesicherung des jeweiligen Werkstücks 4 in der Umformeinrichtung 5 vorgesehen sein kann. Dies bedeutet, dass mittels des jeweiligen Positionierungselements 18 die relative Lage 8 eingestellt beziehungsweise definiert werden kann. Das jeweilige Positionierungselement 18 ist vorzugsweise, insbesondere entlang wenigstens einer Bewegungsrichtung 19 relativ zu dem Umformwerkzeug 6, insbesondere dem Stempel und/oder der Matritze, beziehungsweise dem jeweiligen Werkstück 4, verstellbar beziehungsweise bewegbar. Somit kann das jeweilige Positionierungselement 18, insbesondere entlang der Bewegungsrichtung 19, zwischen wenigstens zwei Verstellpositionen 20 verstellt beziehungsweise bewegt werden. Dadurch kann die relative Lage 8 des jeweiligen Werkstücks 4 mittels des jeweiligen Positionierungselements 18 eingestellt beziehungsweise vorgegeben werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass zum Adaptieren 13 des jeweiligen Umformprozesses 2 eine der Verstellpositionen 20 der Verstellung 21 beziehungsweise Bewegung des jeweiligen Positionierungselements 18 relativ zu dem Umformwerkzeug 6 beziehungsweise dem in der Umformeinrichtung 5 eingelegten jeweiligen Werkstücks 4 ermittelt wird. Dies bedeutet, dass bei dem jeweiligen Umformprozess 2 die Verstellposition 20 als der Parameter 12 ermittelt wird. Dadurch kann bei dem jeweiligen Umformprozess 2 das jeweilige Positionierungselement 18 in die jeweilige Verstellposition 20 verstellt werden, wobei das jeweilige Werkstück 4 mittels des Umformwerkzeugs 6 umgeformt wird, während sich das jeweilige Positionierungselement 18 in der jeweiligen ermittelten Verstellposition 20 befindet. Dadurch kann der jeweilige Umformprozess 2 besonders vorteilhaft optimiert werden. Somit kann die Qualität des umgeformten Werkstücks 4 besonders erhöht werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass mittels der optischen Erfassungseinrichtung, insbesondere bei dem jeweiligen Umformprozess 2 und/oder bei den vorhergehenden Umformprozessen 3, vorzugsweise als die jeweilige Information 10, die relative Lage 8 des in der Umformeinrichtung 5 beziehungsweise in dem Umformwerkzeug 6 eingelegten jeweiligen Werkstücks 4 relativ zu einer, insbesondere bezogen auf die Umformeinrichtung 5 ortsfesten, Kontur 22 der Umformeinrichtung 5 erfasst wird. Vorzugsweise ist die Kontur 22 als Kante ausgebildet. Beispielsweise ist die, insbesondere ortsfeste, Kontur 22 beziehungsweise die Kante an einem Gehäuseelement, insbesondere einem Ständer, der Umformeinrichtung 5 angeordnet. Alternativ kann das Umformwerkzeug 6 die Kontur 22 umfassen. Somit kann die Kontur 22 als der Referenzpunkt 9 verwendet werden. Dadurch kann die relative Lage 8 besonders präzise ermittelt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann mittels der optischen Erfassungseinrichtung 7, insbesondere als die jeweilige Information 10, bei dem jeweiligen Umformprozess 2 beziehungsweise bei den vorhergehenden Umformprozessen 3 die relative Lage 8 des in der Umformeinrichtung 5 beziehungsweise in dem Umformwerkzeug 6 eingelegten jeweiligen Werkstücks 4 relativ zu wenigstens einem der Positionierungselemente 18 der Umformeinrichtung 5 erfasst werden. Somit kann das jeweilige Positionierungselement 18 als der Referenzpunkt 9 verwendet werden beziehungsweise der jeweilige Referenzpunkt 9 kann auf dem jeweiligen Positionierungselement 18 angeordnet sein. Dadurch kann die relative Lage 8 besonders präzise ermittelt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann mittels der optischen Erfassungseinrichtung 7, insbesondere als die jeweilige Information 10, bei dem jeweiligen Umformprozess 2 beziehungsweise bei den vorhergehenden Umformprozessen 3 ein Längenmaß 23 zumindest eines Teilbereichs 24 des jeweiligen in der Umformeinrichtung 5 beziehungsweise in dem Umformwerkzeug 6 eingelegten Werkstücks 4 erfasst werden. Üblicherweise kann die relative Lage 8, insbesondere besonders stark, von dem Längenmaß 23 abhängen. Dadurch kann der Parameter 12 besonders vorteilhaft, insbesondere besonders präzise, ermittelt werden. Unter dem Längenmaß 23 kann insbesondere eine Abmessung des jeweiligen Teilbereichs 24 verstanden werden. Vorzugsweise ist der jeweilige Teilbereich 24 die Randkontur 14 des jeweiligen Werkstücks 4 beziehungsweise ein Teil der Randkontur 14.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die optische Erfassungseinrichtung 7, mittels welcher die jeweilige Information 10 erfasst wird, von dem Umformwerkzeug 6 beabstandet ist. Somit ist die optische Erfassungseinrichtung 7 vorzugsweise außerhalb des Umformwerkzeugs 6 angeordnet. Dadurch kann das Umformwerkzeug 6 unabhängig von der optischen Erfassungseinrichtung 7 getauscht beziehungsweise erneuert werden.
Wie in 1 veranschaulicht, ist es in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, dass, insbesondere bei dem jeweiligen Umformprozess 2, der Parameter 12 in Abhängigkeit von einer, insbesondere in der elektronischen Recheneinrichtung 11 gespeicherten, Korrelation 25 zwischen den jeweiligen bei den vorhergehenden Umformprozessen 3 erfassten beziehungsweise gespeicherten Informationen 10, 10a und einer jeweiligen bei den vorhergehenden Umformprozessen 3 erfassten beziehungsweise gespeicherten, eine Qualität 26 des jeweiligen umgeformten Werkstücks 4 charakterisierenden jeweiligen Qualitätsgröße 27 ermittelt wird. Dies bedeutet, dass bei dem jeweiligen Umformprozess 2 und/oder bei den vorhergehenden Umformprozessen 3 die jeweilige Qualitätsgröße 27 erfasst wird, wobei die Korrelation 25 ein Zusammenhang beziehungsweise eine Funktion der bei den vorhergehenden Umformprozessen 3 erfassten beziehungsweise gespeicherten Informationen 10, 10a und der Qualitätsgrößen 27 ist. Somit kann der Parameter 12 eine Funktion der in der elektronischen Recheneinrichtung 11 gespeicherten Korrelation 25 sein. Das heißt, der Parameter 12 wird mittels der Korrelation 25 ermittelt. Durch die Qualitätsgröße 27 kann somit beim Ermitteln des Parameters 12 ein Einfluss der bei dem jeweiligen Umformprozess 2 erfassten Information 10 auf die Qualität 26 des umgeformten jeweiligen Werkstücks 4 berücksichtigt werden. Dadurch kann der jeweilige Umformprozess 2 besonders vorteilhaft optimiert werden. Dadurch kann die Qualität des umgeformten Werkstücks 4 besonders erhöht werden.
Bezugszeichenliste

1: Optimieren
2: Umformprozess
3: vorhergehende Umformprozesse
4: Werkstück
5: Umformeinrichtung
6: Umformwerkzeug
7: Erfassungseinrichtung
8: Lage
9: Referenzpunkt
10: Information
10a: gespeicherte Information
11: elektronische Recheneinrichtung
12: Parameter
13: Adaptieren
14: Randkontur
15: statistische Methode
16: Abweichung
17: Soll-Wert
18: Positionierungselement
19: Bewegungsrichtung
20: Verstellposition
21: Verstellung
22: Kontur
23: Längenmaß
24: Teilbereich
25: Korrelation
26: Qualität
27: Qualitätsgröße

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018125035 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Optimieren (1) von Umformprozessen (2, 3) zum Umformen von Werkstücken (4), bei welchem mittels einer optischen Erfassungseinrichtung (7) eine jeweilige, eine relative Lage (8) eines in einer Umformeinrichtung (5) eingelegten jeweiligen Werkstücks (4) zu wenigstens einem Referenzpunkt (9) der Umformeinrichtung (5) charakterisierende Information (10) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem jeweiligen Umformprozess (2) in Abhängigkeit von der bei dem jeweiligen Umformprozess (2) erfassten Information (10) und von den bei vor dem jeweiligen Umformprozess (2) durchgeführten, vorhergehenden der Umformprozesse (3) erfassten und in einer elektronischen Recheneinrichtung (11) gespeicherten Informationen (10, 10a) wenigstens ein Parameter (12) zum Adaptieren (13) des jeweiligen Umformprozesses (2) zum Umformen des jeweiligen Werkstücks (4) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Information (10) erfasst wird bevor das Werkstück (4) mittels eines Umformwerkzeugs (6) der Umformeinrichtung (5) umgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen der jeweiligen Information (10) eine Randkontur (14) des in der Umformeinrichtung (5) eingelegten Werkstücks (4) mittels der optischen Erfassungseinrichtung (7) erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter (12) in Abhängigkeit von den in der elektronischen Recheneinrichtung (11) gespeicherten Informationen (10a) mittels wenigstens einer statistischen Methode (15) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter (12) in Abhängigkeit von einer Abweichung (16) von der bei dem jeweiligen Umformprozess (2) erfassten Information (10) zu einem in Abhängigkeit von den bei den vorhergehenden Umformprozessen (3) erfassten Informationen (10) ermittelten Soll-Wert (17) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der optischen Erfassungseinrichtung (7) • die relative Lage (8) des in der Umformeinrichtung (5) eingelegten Werkstücks (4) relativ zu einer Kontur (22) der Umformeinrichtung (5) und/oder • die relative Lage (8) des in der Umformeinrichtung (5) eingelegten Werkstücks (4) relativ zu wenigstens einem Positionierungselement (18) der Umformeinrichtung (5) und/oder • ein Längenmaß (23) zumindest eines Teilbereichs (24) des in der Umformeinrichtung (5) eingelegten Werkstücks (4) erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Adaptieren (13) des jeweiligen Umformprozesses (2) eine Verstellposition (20) einer Verstellung (21) wenigstens eines Positionierungselements (18) der Umformeinrichtung (5) relativ zu dem Umformwerkzeug (6) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die optische Erfassungseinrichtung (7), mittels welcher die jeweilige Information (10) erfasst wird, von dem Umformwerkzeug (6) beabstandet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter (12) in Abhängigkeit von einer Korrelation (25) zwischen den jeweiligen bei den vorhergehenden Umformprozessen (3) erfassten Informationen (10) und einer jeweiligen bei den vorhergehenden Umformprozessen (3) erfassten, eine Qualität (26) des jeweiligen umgeformten Werkstücks (4) charakterisierende Qualitätsgröße (27) ermittelt wird.
Umformeinrichtung (5) zum Umformen von Werkstücken (4), welche zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.