EP1245302A1 - Profiliermaschine mit mehreren, in Linie hintereinander angeordneten Umformstationen - Google Patents

Profiliermaschine mit mehreren, in Linie hintereinander angeordneten Umformstationen Download PDF

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EP1245302A1
EP1245302A1 EP01107591A EP01107591A EP1245302A1 EP 1245302 A1 EP1245302 A1 EP 1245302A1 EP 01107591 A EP01107591 A EP 01107591A EP 01107591 A EP01107591 A EP 01107591A EP 1245302 A1 EP1245302 A1 EP 1245302A1
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EP
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profiling machine
processing device
machine according
workpiece
data processing
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/06—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles
    • B21D5/08—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles making use of forming-rollers

Definitions

  • the invention relates to a profiling machine with several in line one behind the other arranged forming stations for multi-stage forming a to be profiled Workpiece, whereby the forming stations with their position adjustable and interacting in pairs Roll forming tools are provided, between which the workpiece is passed while being reshaped.
  • a profiling machine is disclosed in DE 27 32 233 B1.
  • Profiling machines of the type mentioned are mostly together with a infeed table upstream of the forming stations, one or more Straighteners and if necessary a cut-to-length machine set up to a Form production line for the production of finished profiles from strip material.
  • Tool holders in the sense of this application are in particular scaffolds that at least two horizontal axes for guiding roll forming tools have, or side roller tables on which at least two on parallel vertical axes running rollers are stored.
  • a roll forming machine is a mass production machine. she can produce a very large amount of profiles of the same shape in a very short time. Due to its design, flexibility is alien to it; converting the profiling machine to a different profile shape or a different material of the workpiece to be profiled in any case requires a longer running-in or testing phase with the corresponding Reject material until the profile shape produced meets the specifications equivalent. This also applies if a profile has already been made and will be produced again later.
  • the invention is therefore based on the object of a profiling machine at the outset mentioned type also for less experienced operators make and simplify a conversion of the roll forming machine.
  • This task is by a profiling machine with the features of the attached Claim 1 solved.
  • a profiling machine of the type mentioned is thus with the invention Provide detection means, the position data of all adjustable roll forming tools capture, as well as with a central data processing device, the collects and processes the position data reported by the detection means.
  • further processing can consist of all Position data of the roll forming tools that have been optimized for production stored as a specially marked data record for later use becomes.
  • the processing of the position data can alternatively or additionally go in a completely different direction and, as described below, for example with software based on the principle of neural networks and / or Fuzzy logic tools work, to a kind of self-learning system and thus to a virtual assistant during the testing phase of the profiling machine to lead.
  • the output of the stored and retrieved data records or the collected ones and further processed position data can be stored on an information carrier, for example, a screen, which causes the operator of the profiling machine the various roll forming tools for instructions and suggestions set;
  • an information carrier for example, a screen
  • all adjustable Roll forming tools or their tool holders with the data processing device controlled motorized adjusting elements are provided.
  • the conversion of the entire profiling machine to one earlier, for example produced profile shape can then be done "at the push of a button”.
  • Intermediate values when setting up and adjusting the profiling machine store it as a data record and, if there is a Changing the positions of different roll forming tools is not ideal, these changes can easily be brought back to the intermediate value. This speeds up the purely empirical process of adjustment is naturally considerable.
  • the acquisition means for acquiring the position data of all adjustable roll forming tools can be realized for example with laser technology, the exact position of the roll forming tools is optically detected in each case; very easy is the acquisition of the position data but when the tool holders with adjustment elements for adjusting the positions of the roll forming tools are provided, their setting values as position data of the respective roll forming tools serve. It is particularly advantageous if these adjustment elements as Servomotors are formed, which electronically transfer their respective position to the central Report data processing device and be controlled from there can.
  • the central data processing of the profiling machine according to the invention can be based on various types can be programmed. For the purpose of adjusting a roll forming machine It is also possible to enable inexperienced operators, for example advantageous if all position data at least during a test phase the profiling machine and the resulting Position data history prepared for further processing or evaluation, be represented in particular. Based on such temporal position data courses a trial phase can then be traced at any time later. This can, for example, make it easier for an inexperienced operator to optimize one Setting due to changes in the material properties of the workpiece to change or find an optimal setting of the machine again. Of the presentation of position data profiles also creates the prerequisite for a self-learning system based on several run-in processes and trial phases a profiling machine according to the invention "learns" how to adjust a profiling machine.
  • the profiling machine offers particular advantages when at least one detector for detecting the final profile shape is available, which with the central data processing device for carrying out a comparison of the Actual shape data and the target shape data is related. This makes it possible the system not only to record the position data and the position data history, but based on the shape data provided by the detector with the to put the resulting profile shape in relation and a connection between the change of one or more profile data and the change of the To produce shape data.
  • measurement sensors can be provided which have the shape of the profile to be profiled Workpiece after each forming station with adjustable roll forming tools capture and forward to the central data processing device. This enables a more precise breakdown of the relationships between the Adjustment of individual forming stations and the associated changes the shape data detected by the sensors.
  • the sensors can be devices for recording a light section, which make it possible to determine a profile cross section of the workpiece.
  • the central data processing device is expediently programmed in such a way that that they have all the position data of the adjustable roll forming tools the shape data obtained from the detector and / or the measurement sensors Workpiece and also the corresponding default values from the theoretically calculated profile flower considered. So much for the profiling machine with adjustment elements controllable by the central data processing device equipped, a self-regulating system can be generated, for example a profile cross-section is determined after each forming station and iteratively compared with the default values, with the positions for each iteration step the roll forming tools of the corresponding forming station are changed.
  • the profiling machine according to the invention is then integrated with a process Quality monitoring equipped, which detects irregularities in real time and corrected. This ensures production reliability, particularly in series production greatly increased.
  • An advantageous programming of the central data processing device of the Profiling machine according to the invention can, for example, the following method enable: starting from the ones obtained during the construction of the roll forming tools The theoretical values become the setting values in the test phase and thus the position data of the individual roll forming tools manually adapted and corrected, the data processing device the theoretical Already has default values and from there also logs position data history. At the same time, it logs the shape data of the workpiece with which it receives from the detector and / or from the sensors. From the The software then determines the position data courses and the shape data courses a functional relationship between the position data and the shape data and stores this functional relationship as a process behavior pattern from.
  • the Forward secondary parameters to the central data processing device which can also influence the production result.
  • the feed rate and the temperature of the Workpiece the type and temperature of the lubricant used, the ambient temperature, the thickness and width of the workpiece, the straightness and waviness of the workpiece as well as its material properties, from coil to coil completely can be different.
  • Some of these secondary parameters are significant Influence on the production result, especially through unwanted shape deviations of the profile, so the software of the data processing device can "learn" over time, on changed secondary parameters by appropriate Correct the positions of certain selected roll forming tools.
  • the system is further improved, if not only at the forming stations further processing stations, such as in particular at additional side roller tables, at the infeed table and at any intermediate and Straighteners are available with which the shape of the workpiece to be profiled and sent to the central as a form data set Data processing device is forwarded. Because even those with such additional The shape data recorded by the transducers allow conclusions to be drawn about the Suitability of certain process behavior patterns. Conversely, you can from the data processing device also suggestions or control impulses for a targeted change in the settings of additional side roller tables, the infeed table and straighteners.
  • a profiling machine with detection means for detection the position data of all adjustable roll forming tools, with the data processing device controlled motorized adjustment elements, with a detector and measuring sensors as well as a correspondingly executed software for the data processing device is equipped, gives the operator of the profiling machine So not just the possibility of being very quick and inexpensive a profile shape to another profile shape, but can also do so contribute to the testing phases of completely new roll forming tools significantly reduce.
  • the system always improves over time more, until the reproducibility of that previously experienced by experienced technicians Feeling fine adjustments made for different profile shapes and different Boundary conditions.
  • the system is learned via a Retracing the manual adjustment carried out by a technician in a test phase, the course of the position data in real time with all current boundary conditions are compared and a functional one Connection is created.
  • the software does not have to start from zero, because the CAD design of the roll forming tools already results a basic setting as a first approximation.
  • this is also a self-regulating system possible based on such a basic setting the adjustment of the profiling machine takes over completely automatically; not to mention the possibility of ongoing quality control with automatic Create corrective interventions.
  • FIG. 1 The parts of a shown in Figure 1 in a schematic perspective view
  • Profiling machine essentially comprise eight in a row arranged forming stations 1 for multi-stage forming a to be profiled Workpiece 2 and a central data processing device 3, the is symbolized here by a monitor and via signal lines 4 with position data acquisition means 5 is connected to the forming stations 1.
  • the forming stations 1 are attached to a symbolically represented machine frame 6.
  • FIG. 2 illustrates, which shows a forming station 1 from FIG. 1 in detail
  • a forming station 1 of the present embodiment from a scaffold 7 as a tool holder for two pairs of roll forming tools 8 which are in the frame 7 are mounted on two parallel, horizontally running shafts 9, and one Side roller table 10 as a tool holder for two designed as side rollers 11 Roll forming tools.
  • the side rollers 11 are slidably fastened on the slide 12 in the side roller table 10, whereby two adjustment elements 13 are responsible for the displacement.
  • the Adjustment elements 13 also serve as detection means for detecting the position data of the two side rollers 11, which is why they via signal lines 4 with the Data processing device 3 are connected.
  • the framework 7 essentially consists of two mutually opposite, along two guide columns 14 vertically displaceable bearing yokes 15, in which the shafts 9 of the roll-forming tools 8 are mounted. Both Shafts 9 and the associated bearing yokes 15 are each assigned one Servo motor 16 for an axial adjustment of the position of the roll forming tools 8 perform.
  • the servomotors each act on a spindle 17 on the opposite one
  • Each end of a position transmitter 18 as a detection means for Detect the axial position of the roll forming tools 8 attached and via signal lines 4 is connected to the data processing device 3.
  • FIG. 3 shows a section of the elements of a profiling machine according to the invention shown in FIG the other side shows:
  • a position sensor is located on each of the two bearing yokes 15 19, the current vertical position of the respective bearing yoke 15 and thus the horizontal position of the shaft 9 and the roll-forming tools 8 via signal lines 4 reports to the central data processing device 3.
  • This position encoder 19 can in particular be servomotors by the data processing device 3 can be controlled and the vertical adjustment of each Make bearing yokes completely independent of the other parameters.
  • the signal processing in the data processing device 3 takes place in the above detailed way.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Profiliermaschine mit mehreren, in Linie hintereinander angeordneten Umformstationen (1). Die Umformstationen (1) sind mit in Werkzeugaufnahmen (7,10) gelagerten, in ihrer Position verstellbaren und jeweils paarweise zusammenwirkenden Rollformwerkzeugen (8) versehen, zwischen denen das Werkstück hindurchgeführt und dabei umgeformt wird. Erfindungsgemäß ist diese Profiliermaschine mit Erfassungsmitteln (18,19) zum Erfassen sämtlicher Positionsdaten aller verstellbaren Rollformwerkzeuge (8) sowie mit einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung (3) zum Sammeln und Weiterverarbeiten der Positionsdaten ausgerüstet. Vorzugsweise kann die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (3) auch sämtliche verstellbaren Rollformwerkzeuge (8) über motorische Verstellelemente (13) ansteuern, während sie mit einer intelligenten, lernfähigen Software versehen ist, die aus entsprechenden zeitlichen Verläufen der Positionsdaten während einer Erprobungsphase der Profiliermaschine und zeitlichen Verläufen der Formdaten des Profils Prozessverhaltensmuster erarbeitet, anhand deren das Umrüsten und Justieren einer Profiliermaschine (1) deutlich erleichtert wird und mit denen darüber hinaus eine Echtzeit-Qualitätskontrolle und ein selbsttätiges Einregein optimalen Prozessparameter möglich ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Profiliermaschine mit mehreren, in Linie hintereinander angeordneten Umformstationen zum mehrstufigen Umformen eines zu profilierenden Werkstücks, wobei die Umformstationen mit in Werkzeugaufnahmen gelagerten, in ihrer Position verstellbaren und jeweils paarweise zusammenwirkenden Rollformwerkzeugen versehen sind, zwischen denen das Werkstück hindurchgeführt und dabei umgeformt wird. Ein typisches Beispiel für eine solche Profiliermaschine ist in der DE 27 32 233 B1 offenbart.
Profiliermaschinen der eingangs genannten Art werden zumeist zusammen mit einem den Umformstationen vorgeschalteten Einlauftisch, einem oder mehreren Richtapparaten und gegebenenfalls einem Ablängautomaten aufgestellt, um eine Fertigungsstraße zur Herstellung von fertigen Profilen aus Bandmaterial zu bilden. Werkzeugaufnahmen im Sinne dieser Anmeldung sind insbesondere Gerüste, die mindestens zwei horizontal verlaufende Achsen zur Führung von Rollformwerkzeugen aufweisen, oder Seitenrollentische, auf denen mindestens zwei auf parallelen vertikalen Achsen laufende Rollen gelagert sind.
Eine Profiliermaschine ist konzeptionell eine Massenproduktionsmaschine. Sie kann in sehr kurzer Zeit eine sehr große Menge von gleich geformten Profilen herstellen. Flexibilität ist ihr bauartbedingt fremd; ein Umrüsten der Profiliermaschine auf eine andere Profilform oder ein anderes Material des zu profilierenden Werkstücks erfordert in jedem Fall eine längere Einfahr- oder Erprobungsphase mit entsprechendem Ausschuss an Material, bis die hergestellte Profilform den Vorgaben entspricht. Dies trifft auch zu, wenn ein Profil bereits einmal hergestellt worden ist und später erneut produziert werden soll.
Um diesen Nachteil zu verringern, wurden in der Vergangenheit Schnellwechselsysteme vorgeschlagen, wie sie beispielsweise in der DE 1 527 981 beschrieben sind. Die Werkzeugaufnahmen sind dort Gerüste mit fest stehenden Rollformwerkzeugen, wobei die Gerüste auswechselbar ausgebildet sind. Es liegt auf der Hand, dass ein solches Schnellwechselsystem bei Profiliermaschinen mit einer größeren Anzahl an Umformstationen sehr teuer wird.
Des weiteren gibt es insbesondere bei komplizierteren Profilformen, die eine Mehrzahl von Umformschritten benötigen, eine Vielzahl von Einstellparametern, die das erzielte Ergebnis beeinflussen, so dass für die Erprobung eines neu entwickelten Werkzeugs, jedoch auch für das Einfahren einer neu aufgestellten Profiliermaschine und das Nachjustieren beispielsweise bei einem Materialwechsel oder bei einem schlechter werdenden Arbeitsergebnis durchweg nur erfahrene Spezialkräfte zum Justieren der verstellbaren Rollformwerkzeuge in Frage kommen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Profiliermaschine der eingangs genannten Art auch für weniger geübte Bediener produktionssicherer zu machen und eine Umrüstung der Profiliermaschine zu vereinfachen.
Diese Aufgabe ist durch eine Profiliermaschine mit den Merkmalen des beigefügten Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 15 niedergelegt.
Eine Profiliermaschine der eingangs genannten Art ist nach der Erfindung also mit Erfassungsmitteln versehen, die die Positionsdaten aller verstellbaren Rollformwerkzeuge erfassen, sowie mit einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung, die die von den Erfassungsmitteln gemeldeten Positionsdaten sammelt und weiterverarbeitet.
Das Weiterverarbeiten kann im einfachsten Fall darin bestehen, dass sämtliche Positionsdaten der für eine Produktion einmal optimiert eingestellten Rollformwerkzeuge als speziell gekennzeichneter Datensatz zur späteren Verwendung abgelegt wird. So kann vorteilhafterweise jederzeit wieder auf eine optimale Einstellung der Rollformwerkzeuge zurückgegriffen werden, wenn nach einer Änderung, beispielsweise nach einem Werkzeugwechsel, aber auch nach einem Produktionslos mit Material anderer Beschaffenheit wieder auf die seinerzeitigen Randbedingungen zurückgegangen wird. Es leuchtet unmittelbar ein, dass ein solcher detaillierter Positionsdatensatz das Einfahren der Maschine auf einmal aufgefundene optimale Werte der Positionsdaten beträchtlich vereinfacht und der damit verbundene Produktionsausschuss minimiert wird.
Das Weiterverarbeiten der Positionsdaten kann jedoch auch alternativ oder zusätzlich in eine ganz andere Richtung gehen und, wie weiter unten beschrieben, beispielsweise mit Software, die nach dem Prinzip neuronaler Netze und/oder mit Fuzzy-Logic-Werkzeugen arbeitet, zu einer Art selbstlernendem System und somit zu einem virtuellen Assistenten bei der Erprobungsphase der Profiliermaschine führen.
Die Ausgabe der gespeicherten und wieder abgerufenen Datensätze oder der gesammelten und weiterverarbeiteten Positionsdaten kann auf einem Informationsträger, beispielsweise einem Bildschirm erfolgen, wodurch der Bediener der Profiliermaschine sich Anweisungen und Anregungen holt, die verschiedenen Rollformwerkzeuge einzustellen; besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn alle verstellbaren Rollformwerkzeuge bzw. deren Werkzeugaufnahmen mit von der Datenverarbeitungseinrichtung gesteuerten motorischen Verstellelementen versehen sind. Das Umrüsten der gesamten Profiliermaschine auf beispielsweise eine früher einmal produzierte Profilform kann dann "auf Knopfdruck" geschehen. Darüber hinaus lassen sich z. B. Zwischenwerte beim Einrichten und Justieren der Profiliermaschine als Datensatz ablegen und, wenn sich eine ab diesem Zeitpunkt durchgeführte Änderung der Positionen verschiedener Rollformwerkzeuge als nicht ideal erweist, diese Änderungen bequem wieder auf den Zwischenwert zurückfahren. Dies beschleunigt den rein empirischen Vorgang des Einjustierens naturgemäß erheblich.
Die Erfassungsmittel zum Erfassen der Positionsdaten aller verstellbaren Rollformwerkzeuge können beispielsweise mit Lasertechnik verwirklicht sein, wobei die genaue Position der Rollformwerkzeuge jeweils optisch detektiert wird; sehr einfach wird das Erfassen der Positionsdaten aber dann, wenn die Werkzeugaufnahmen mit Verstellelementen zum Verstellen der Positionen der Rollformwerkzeuge versehen sind, deren Einstellwerte als Positionsdaten der jeweiligen Rollformwerkzeuge dienen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn diese Verstellelemente als Stellmotoren ausgebildet sind, die ihre jeweilige Position elektronisch an die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung weitermelden und von dort angesteuert werden können.
Die zentrale Datenverarbeitung der erfindungsgemäßen Profiliermaschine kann auf verschiedenste Arten programmiert sein. Zum Zweck, das Justieren einer Profiliermaschine auch ungeübten Bedienpersonen zu ermöglichen, ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn sämtliche Positionsdaten zumindest während einer Erprobungsphase der Profiliermaschine mitprotokolliert und die sich daraus ergebenden Positionsdatenverläufe zur weiteren Verarbeitung oder Auswertung aufbereitet, insbesondere dargestellt werden. Anhand solcher zeitlichen Positionsdatenverläufe kann dann eine Erprobungsphase später jederzeit nachvollzogen werden. Dies kann zum Beispiel einer ungeübten Bedienperson erleichtern, eine einmal optimierte Einstellung wegen etwa veränderter Materialeigenschaften des Werkstücks zu verändern bzw. eine optimale Einstellung der Maschine wiederzufinden. Des weiteren schafft die Darstellung von Positionsdatenverläufen die Voraussetzung für ein selbstlernendes System, das anhand mehrerer Einfahrprozesse und Erprobungsphasen einer erfindungsgemäßen Profiliermaschine "lernt", wie das Justieren einer Profiliermaschine von statten gehen sollte.
Besondere Vorteile bietet die erfindungsgemäße Profiliermaschine dann, wenn zumindest ein Detektor zur Erfassung der Profilendform vorhanden ist, der mit der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung zur Durchführung eines Vergleichs der Ist-Formdaten und der Soll-Formdaten in Verbindung steht. Dies erst ermöglicht dem System, nicht nur die Positionsdaten und die Positionsdatenverläufe aufzunehmen, sondern diese anhand der vom Detektor gelieferten Formdaten mit der resultierenden Profilform in Relation zu setzen und einen Zusammenhang zwischen der Änderung einzelner oder mehrerer Profildaten und der Änderung der Formdaten herzustellen.
Zusätzlich können Messwertaufnehmer vorgesehen sein, die die Form des zu profilierenden Werkstücks nach jeder Umformstation mit verstellbaren Rollformwerkzeugen erfassen und an die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung weiterleiten. Dies ermöglicht die genauere Aufschlüsselung der Zusammenhänge zwischen der Verstellung von einzelnen Umformstationen und der damit einhergehenden Änderungen der von den Messwertaufnehmern detektierten Formdaten. Die Messwertaufnehmer können hierbei Einrichtungen zur Aufnahme eines Lichtschnittes sein, die es ermöglichen, einen Profilquerschnitt des Werkstücks zu ermitteln.
Zweckmäßigerweise ist die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung so programmiert, dass sie sämtliche Positionsdaten der verstellbaren Rollformwerkzeuge mit den vom Detektor und/oder den Messwertaufnehmern erhaltenen Formdaten des Werkstücks verknüpft und hierbei auch die entsprechenden Vorgabewerte aus der theoretisch errechneten Profilblume berücksichtigt. Soweit die Profiliermaschine mit von der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung steuerbaren Verstellelementen ausgestattet ist, kann so ein selbstregelndes System erzeugt werden, das beispielsweise nach jeder Umformstation einen Profilquerschnitt ermittelt und iterativ mit den Vorgabewerten vergleicht, wobei bei jedem Iterationsschritt die Positionen der Rollformwerkzeuge der entsprechenden Umformstation verändert werden. Die erfindungsgemäße Profiliermaschine ist dann also mit einer prozessintegrierten Qualitätsüberwachung ausgestattet, die in Echtzeit Unregelmäßigkeiten erkennt und ausregelt. Die Produktionssicherheit gerade in der Serienproduktion wird dadurch stark erhöht.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn in der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung diejenigen Positionsdaten gespeichert sind, die sich anhand theoretischer Berechnungen während der Konstruktion der Rollformwerkzeuge ergeben haben. Insbesondere während einer CAD-Konstruktion von Umformwerkzeugen ist es möglich, die jeweils theoretisch auftretenden Verformungen zu simulieren und nachzuvollziehen. Daraus ergeben sich theoretische Spannungsverläufe der Umformung und theoretische Einstellwerte für die Rollformwerkzeuge, die während der Erprobungsphase der Profiliermaschine dann nur noch korrigiert werden müssen. Wenn diese theoretischen Vorgabewerte für die Positionsdaten von der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung mitberücksichtigt werden, ergibt sich insbesondere eine sehr viel höhere Effizienz des selbstlernenden oder selbsteinregelnden Systems; aber auch ganz allgemein kann die Berücksichtigung der theoretischen Vorgabewerte durch die Bedienperson den Einfahrvorgang beispielsweise nach einem Werkzeugwechsel stark verkürzen.
Eine vorteilhafte Programmierung der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung der erfindungsgemäßen Profiliermaschine kann beispielsweise folgendes Verfahren ermöglichen: Ausgehend von den bei der Konstruktion der Rollformwerkzeuge erhaltenen theoretischen Vorgabewerten werden in der Erprobungsphase die Einstellwerte und damit die Positionsdaten der einzelnen Rollformwerkzeuge manuell angepasst und korrigiert, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung die theoretischen Vorgabewerte bereits hat und von da aus Positionsdatenverläufe mitprotokolliert. Gleichzeitig protokolliert sie die Verläufe der Formdaten des Werkstücks mit, die sie vom Detektor und/oder von den Messwertaufnehmern erhält. Aus den Positionsdatenverläufen und den Formdatenverläufen ermittelt die Software dann einen funktionalen Zusammenhang zwischen den Positionsdaten und den Formdaten und speichert diesen funktionalen Zusammenhang als Prozessverhaltensmuster ab. Je mehr Erprobungsphasen in dieser Art und Weise durchlaufen werden, desto mehr Prozessverhaltensmuster wird die Software der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung zur Verfügung haben, um auf unerwünschte Formabweichungen des Werkstücks entweder dem Bediener entsprechende Vorschläge machen zu können, oder auch gleich die entsprechenden verstellbaren Formwerkzeuge zur vorzugsweise iterativen Korrektur anzusteuern. Dies erhöht wiederum die Produktionssicherheit der Profiliermaschine auch bei ungeübten Bedienern; langfristig kann hierdurch auch ein Unterstützungswerkzeug für die Erprobung neuer Rollformwerkzeuge geschaffen werden, das anhand eines Katalogs von Prozessverhaltensmustern das "Gefühl" eines erfahrenen Technikers nachbildet. Hierzu ist die Software der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung zweckmäßigerweise mit Softwarewerkzeugen versehen, die nach Fuzzy-Logic-Prinzipien oder in der Art von neuronalen Netzen arbeiten.
Um das System zu perfektionieren, können weitere Sensoren vorhanden sein, die Sekundärparameter an die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung weiterleiten, welche das Produktionsergebnis ebenfalls beeinflussen können. Hierbei kommen in Frage insbesondere die Vorschubgeschwindigkeit und die Temperatur des Werkstücks, die Art und Temperatur des verwendeten Schmiermittels, die Umgebungstemperatur, die Dicke und Breite des Werkstücks, die Geradheit und Welligkeit des Werkstücks sowie dessen Materialeigenschaften, die von Coil zu Coil völlig unterschiedlich sein können. Diese Sekundärparameter haben zum Teil erheblichen Einfluss auf das Produktionsergebnis, insbesondere durch ungewollte Formabweichungen des Profils, so dass die Software der Datenverarbeitungseinrichtung mit der Zeit "lernen" kann, auf veränderte Sekundärparameter durch entsprechende Korrekturen der Positionen bestimmter ausgewählter Rollformwerkzeuge zu reagieren.
Weiter verbessert wird das System, wenn außer an den Umformstationen auch an weiteren Verarbeitungsstationen, wie insbesondere an zusätzlichen Seitenrollentischen, am Einlauftisch sowie an gegebenenfalls vorgesehenen Zwischenricht- und Richtapparaten weitere Messwertaufnehmer vorhanden sind, mit denen die Form des zu profilierenden Werkstücks erfasst und als Formdatensatz an die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung weitergeleitet wird. Denn auch die mit solchen zusätzlichen Messwertaufnehmern erfassten Formdaten lassen Rückschlüsse auf die Geeignetheit von bestimmten Prozessverhaltensmustern zu. Umgekehrt können von der Datenverarbeitungseinrichtung auch Vorschläge oder Steuerimpulse für eine gezielte Veränderung der Einstellungen von zusätzlichen Seitenrollentischen, dem Einlauftisch und den Richtapparaten geliefert werden.
Eine erfindungsgemäße Profiliermaschine, die mit Erfassungsmitteln zum Erfassen der Positionsdaten aller verstellbaren Rollformwerkzeuge, mit von der Datenverarbeitungseinrichtung gesteuerten motorischen Verstellelementen, mit einem Detektor und Messwertaufnehmern sowie einer entsprechend ausgeführten Software für die Datenverarbeitungseinrichtung ausgestattet ist, gibt dem Bediener der Profiliermaschine also nicht nur die Möglichkeit, sehr schnell und kostengünstig von einer Profilform auf eine andere Profilform umzurüsten, sondern kann auch dazu beitragen, die Erprobungsphasen auch von gänzlich neuen Rollformwerkzeugen erheblich zu reduzieren. Das System verbessert sich dabei im Laufe der Zeit immer mehr, bis zur Reproduzierbarkeit der bislang von erfahrenen Technikern nach Gefühl vorgenommenen Feineinstellungen für verschiedene Profilformen und unterschiedlichste Randbedingungen. Das Lernen des Systems erfolgt über ein Nachvollziehen der von einem Techniker von Hand durchgeführten Justierung in einer Erprobungsphase, wobei die Verläufe der Positionsdaten in Echtzeit mit sämtlichen aktuellen Randbedingungen verglichen werden und ein funktionaler Zusammenhang erstellt wird. Hierbei muss die Software nicht vom Stand Null ausgehen, denn aus der CAD-Konstruktion der Rollformwerkzeuge ergibt sich bereits eine Grundeinstellung als erste Näherung. Darüber hinaus ist hierdurch auch ein selbsteinregelndes System möglich, das ausgehend von einer solchen Grundeinstellung das Einjustieren der Profiliermaschine vollkommen selbsttätig übernimmt; ganz abgesehen von der Möglichkeit, eine laufende Qualitätskontrolle mit automatischen Korrektureingriffen zu schaffen.
Das theoretisch nicht fassbare Optimieren der Positionsdaten der Rollformwerkzeuge auf die Produktion einer bestimmten Profilform hin kann also durch die vorliegende Erfindung mit numerischen Näherungsverfahren größtenteils bis vollständig automatisiert werden.
Im Folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Profiliermaschine beschrieben und näher erläutert. Es zeigen in zum Teil schematisierter Darstellung:
Figur 1
eine perspektivische Darstellung der wesentlichen Elemente einer Profiliermaschine;
Figur 2
eine einzelne Umformstation aus Figur 1;
Figur 3
ein Detail aus Figur 1, von der Rückseite gesehen.
Die in Figur 1 in schematischer perspektivischer Darstellung gezeigten Teile einer erfindungsgemäßen Profiliermaschine umfassen im Wesentlichen acht hintereinander angeordnete Umformstationen 1 zum mehrstufigen Umformen eines zu profilierenden Werkstücks 2 sowie eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung 3, die hier durch einen Monitor symbolisiert ist und über Signalleitungen 4 mit Positionsdaten-Erfassungsmitteln 5 an den Umformstationen 1 verbunden ist. Die Umformstationen 1 sind dabei auf einem symbolisch dargestellten Maschinengestell 6 befestigt.
Wie Figur 2 verdeutlicht, die eine Umformstation 1 aus Figur 1 im Detail zeigt, besteht eine Umformstation 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels aus einem Gerüst 7 als Werkzeugaufnahme für zwei Paar Rollformwerkzeuge 8, die im Gerüst 7 auf zwei parallelen, horizontal verlaufenden Wellen 9 gelagert sind, und einem Seitenrollentisch 10 als Werkzeugaufnahme für zwei als Seitenrollen 11 ausgebildete Rollformwerkzeuge.
Die Seitenrollen 11 sind auf Schlitten 12 verschiebbar im Seitenrollentisch 10 befestigt, wobei zwei Verstellelemente 13 für die Verschiebung zuständig sind. Die Verstellelemente 13 dienen gleichzeitig als Erfassungsmittel zum Erfassen der Positionsdaten der beiden Seitenrollen 11, weshalb sie über Signalleitungen 4 mit der Datenverarbeitungseinrichtung 3 in Verbindung stehen.
Das Gerüst 7 besteht im Wesentlichen aus jeweils zwei einander gegenüberstehenden, entlang jeweils zweier Führungssäulen 14 vertikal verschiebbaren Lagerjochen 15, in denen die Wellen 9 der Rollformwerkzeuge 8 gelagert sind. Beiden Wellen 9 und den jeweils zugehörigen Lagerjochen 15 zugeordnet ist jeweils ein Servomotor 16, um eine axiale Verstellung der Position der Rollformwerkzeuge 8 durchzuführen. Die Servomotoren wirken auf jeweils eine Spindel 17, an deren gegenüberliegenden Ende jeweils ein Positionsgeber 18 als Erfassungsmittel zum Erfassen der axialen Position der Rollformwerkzeuge 8 befestigt und über Signalleitungen 4 mit der Datenverarbeitungseinrichtung 3 verbunden ist.
Auch die Höhenverstellung der Lagerjoche 15 an den Führungssäulen 14, die zu einer vertikalen Positionsänderung der Rollformwerkzeuge 8 führt, wird über Erfassungsmittel an die Datenverarbeitungseinrichtung 3 gemeldet und dort dokumentiert, wie am Besten anhand Figur 3 zu erkennen ist, die einen Ausschnitt der in Figur 1 dargestellten Elemente einer erfindungsgemäßen Profiliermaschine von der anderen Seite zeigt: An den beiden Lagerjochen 15 sitzt jeweils ein Positionsgeber 19, der die momentane vertikale Position des jeweiligen Lagerjochs 15 und damit die horizontale Position der Welle 9 und der Rollformwerkzeuge 8 über Signalleitungen 4 an die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung 3 meldet. Diese Positionsgeber 19 können insbesondere Stellmotoren sein, die von der Datenverarbeitungseinrichtung 3 ansteuerbar sind und die vertikale Verstellung des jeweiligen Lagerjochs völlig unabhängig von den anderen Parametern vornehmen.
Die Signalverarbeitung in der Datenverarbeitungseinrichtung 3 erfolgt in der oben ausführlich beschriebenen Art und Weise.
Bezugszeichenliste
1
Umformstation
2
Werkstück
3
Datenverarbeitungseinrichtung
4
Signalleitung
5
Positionsdaten-Erfassungsmittel
6
Maschinengestell
7
Gerüst
8
Rollformwerkzeuge
9
Welle
10
Seitenrollentisch
11
Seitenrolle
12
Schlitten
13
Verstellelement
14
Führungssäule
15
Lagerjoch
16
Servomotor
17
Spindel
18
Positionsgeber
19
Positionsgeber

Claims (15)

  1. Profiliermaschine mit mehreren, in Linie hintereinander angeordneten Umformstationen (1) zum mehrstufigen Umformen eines zu profilierenden Werkstücks (2), wobei die Umformstationen (1) mit in Werkzeugaufnahmen (7, 10) gelagerten, in ihrer Position verstellbaren und jeweils paarweise zusammenwirkenden Rollformwerkzeugen (8) versehen sind, zwischen denen das Werkstück (2) hindurchgeführt und dabei umgeformt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass Erfassungsmittel (18, 19) zum Erfassen der Positionsdaten aller verstellbaren Rollformwerkzeuge (8) sowie eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (3) zum Sammeln und Weiterverarbeiten der Positionsdaten vorhanden sind.
  2. Profiliermaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass alle verstellbaren Rollformwerkzeuge (8) oder deren Werkzeugaufnahmen (7, 10) mit von der Datenverarbeitungseinrichtung (3) gesteuerten motorischen Verstellelementen (13, 16) versehen sind.
  3. Profiliermaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahmen (7, 10) mit Verstellelementen (13) zum Verstellen der Positionen der Rollformwerkzeuge (11) versehen sind, deren Einstellwerte als Positionsdaten der jeweiligen Rollformwerkzeuge (11) dienen.
  4. Profiliermaschine nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellelemente (13) als Stellmotoren ausgebildet sind.
  5. Profiliermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (3) so eingerichtet ist, dass sie sämtliche Positionsdaten der für eine Produktion optimiert eingestellten Rollformwerkzeuge (8, 11) als Datensatz zur späteren Verwendung ablegt.
  6. Profiliermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (3) so eingerichtet ist, dass sie sämtliche Positionsdaten zumindest während einer Erprobungsphase der Profiliermaschine mitprotokolliert und die sich daraus ergebenden Positionsdatenverläufe zur weiteren Verarbeitung oder Auswertung aufbereitet.
  7. Profiliermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Detektor zur Erfassung von Formdaten der Profilendform vorhanden ist, der mit der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung (3) zur Durchführung eines Vergleichs der Soll-Formdaten und der Ist-Formdaten in Verbindung steht.
  8. Profiliermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass Messwertaufnehmer vorhanden sind, die so ausgebildet sind, dass sie die Formdaten des zu profilierenden Werkstücks (2) nach jeder Umformstation (1) mit verstellbaren Rollformwerkzeugen (8, 11) erfassen und an die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (3) weiterleiten.
  9. Profiliermaschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (3) so eingerichtet ist, dass sie sämtliche Positionsdaten der verstellbaren Rollformwerkzeuge (8, 11) mit den vom Detektor und/oder von den Messwertaufnehmern erhaltenen Formdaten über die Ist-Form des Werkstücks (2) unter Berücksichtigung der Vorgabewerte für die Soll-Formdaten des Werkstücks (2) verknüpft.
  10. Profiliermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (3) so eingerichtet ist, dass sie die bei der Konstruktion der Rollformwerkzeuge (8, 11) errechneten theoretischen Vorgabewerte für die Positionsdaten mitberücksichtigt.
  11. Profiliermaschine nach den Ansprüchen 9 und 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (3) so eingerichtet ist, dass sie während einer Erprobungsphase der Profiliermaschine die Verläufe aller von den theoretischen Vorgabewerten ausgehend veränderten Positionsdaten der verstellbaren Rollformwerkzeuge (8, 11) aufnimmt, mit den Verläufen der vom Detektor und/oder den Messwertaufnehmern erhaltenen Formdaten des Werkstücks verknüpft, sowie über Näherungsverfahren einen funktionalen Zusammenhang zwischen den Positionsdaten und den Formdaten herstellt und als Prozessverhaltensmuster abspeichert.
  12. Profiliermaschine nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (3) mit Softwarewerkzeugen versehen ist, die nach Fuzzy-Logic-Prinzipien oder in der Art von neuronalen Netzen arbeiten.
  13. Profiliermaschine nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (3) so eingerichtet ist, dass sie bei Abweichungen der Formdaten des Werkstücks von den Vorgabewerten aus einem abgespeicherten Katalog von Prozessverhaltensmustern das am Besten passende Prozessverhaltensmuster auswählt und daraus Vorschläge zur Korrektur der Positionsdaten ermittelt.
  14. Profiliermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass weitere Sensoren zum Weiterleiten von Sekundärparametern, wie insbesondere die Vorschubgeschwindigkeit und die Temperatur des Werkstücks, die Art und Temperatur des verwendeten Schmiermittels, die Umgebungstemperatur, die Dicke und Breite des Werkstücks, die Geradheit und Welligkeit des Werkstücks sowie dessen Materialeigenschaften, an die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (3) vorhanden sind.
  15. Profiliermaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass auch an weiteren Verarbeitungsstationen, wie insbesondere an zusätzlichen Seitenrollentischen und Richtapparaten, weitere Messwertaufnehmer vorhanden sind, die so ausgebildet sind, dass sie die Formdaten des zu profilierenden Werkstücks jeweils an die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (3) weiterleiten.
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