EP1560677A1 - Einweisungsvorrichtung mit einer werkstücklagekontrolleinrichtung - Google Patents

Einweisungsvorrichtung mit einer werkstücklagekontrolleinrichtung

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EP1560677A1
EP1560677A1 EP03785605A EP03785605A EP1560677A1 EP 1560677 A1 EP1560677 A1 EP 1560677A1 EP 03785605 A EP03785605 A EP 03785605A EP 03785605 A EP03785605 A EP 03785605A EP 1560677 A1 EP1560677 A1 EP 1560677A1
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EP
European Patent Office
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sensor
workpiece
sensor unit
position control
workpiece position
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03785605A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Kurpjuweit
Hubert Reinkunz
Wolfhard Schmidt
Uwe Springer
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Sringer GmbH
Original Assignee
Sringer GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • B21D43/00—Feeding, positioning or storing devices combined with, or arranged in, or specially adapted for use in connection with, apparatus for working or processing sheet metal, metal tubes or metal profiles; Associations therewith of cutting devices
    • B21D43/003—Positioning devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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    • B23K37/0408—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work for planar work
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    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/0461—Welding tables

Definitions

  • the invention relates to an instruction device for positioning at least one workpiece, with a workpiece position control device, according to the preamble of claim 1.
  • DE 40 23 428 AI discloses a forced instruction and centering device for a circular segment rail of a rotary guide.
  • the instruction device according to the invention is characterized in that the workpiece position control device is designed as a sensor unit for contactless workpiece position control.
  • a sensor unit can, for example, at least one Sensor according to the document DE 298 20 742 Ul included.
  • a sensor is disclosed, which is used to detect a workpiece.
  • the instruction device equipped with a sensor unit according to the invention is now advantageously suitable for carrying out a contactless component determination. This enables fail-safe and reliable workpiece position checks to be carried out in the instruction device. Any signs of wear and / or contamination that occur, in particular in workpiece contact areas of the instruction device, do not have a disadvantageous effect on the component determination that is now carried out without contact by means of the sensor unit.
  • the workpiece position control device is advantageously also designed as a centering and fixing device.
  • the instruction device is thus suitable for centering, fixing and then registering a respective workpiece using the sensor unit.
  • the instruction device is preferably part of a press plant system or a structural welding system. Such use of the instruction device is particularly advantageous in mass production, for example in corresponding automobile production plants.
  • the sensor unit can be an optical sensor unit, in particular an infrared light sensor unit. Infrared light is particularly suitable for ensuring quick and precise component recognition.
  • the sensor unit has a plurality of sensor elements spaced apart from one another. At least two sensor elements arranged in a common plane are preferably provided for determining the workpiece position. The workpiece can be fed in this plane or perpendicular to it, for example from above. Depending on the direction of workpiece movement the sensor element, which is optionally provided with a guide slope, can be arranged in an installation position which favors a correct workpiece position within the guide device.
  • the sensor element is advantageously designed as a non-destructive replaceable component. This makes it possible to provide different types of sensor elements for use in the instruction device in a simple manner, wherein the sensor elements can be adapted to the respective workpiece.
  • the sensor element advantageously has an L-shaped workpiece contact side with which a sensor detection line forms a triangle.
  • a sensor element designed in this way can be used particularly flexibly in an instruction device, since it permits workpiece feed from a multitude of directions.
  • the sensor element has at least one hardened workpiece contact surface.
  • the workpiece contact surface preferably contains a guide slope, by means of which it is relatively easy to center a workpiece to be positioned or fixed.
  • the sensor element can be a standard element, wherein different versions of sensor elements can be provided, such as a long and a short version.
  • a standard element is available relatively quickly in a workshop.
  • the sensor unit is connected to an electronic data processing device and / or to a control device. This enables automated and relatively fast workpiece position control, where appropriate the control time and / or the Control point for workpiece position determination can be variably specified.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective illustration of part of an instruction device according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a sensor element of the instruction device of FIG. 1 on an enlarged scale
  • Fig. 3 is a schematic plan view of the sensor element of Figures 2 and
  • FIG. 4 shows a schematic front view of a guide slope of the sensor element of FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a briefing device 10, for example a forming machine of a press plant for automobile body parts (not shown in FIG. 1).
  • the instruction device 10 serves to position a workpiece 12, in the present exemplary embodiment a blank 12 to be formed.
  • the instruction device 10 is provided with a workpiece position control device 14 which is designed as a sensor unit 16 for contactless workpiece position control.
  • the sensor unit 16 is an optical sensor unit and, in the present exemplary embodiment, is preferably an infrared light sensor unit. It has four sensor elements 20 spaced apart from one another in a common plane, two sensor elements 20 each being arranged on opposite sides of the board. However, other types of arrangements of the sensor elements 20 on the circuit board sides are also conceivable.
  • the instruction device 10 has a plurality of stop elements 18, likewise arranged on the sides of the board, which, however, do not fulfill a workpiece position determination function, but only serve for centering and possibly fixing the board 12.
  • the number of sensor elements 20 used in the instruction device 10 for determining the workpiece position can be predetermined.
  • FIGS. 2 to 4 show a possible embodiment of the sensor element 20 in different schematic views.
  • the sensor element 20 has an essentially L-shaped workpiece contact side 22.
  • a transmitter 30 and a receiver 32 are arranged on the workpiece contact side 22 such that a sensor detection line 24 forms a triangle with the workpiece contact side 22.
  • the sensor determination line 24 corresponds to an infrared light beam that is sent from the transmitter 30 to the workpiece position determination to the receiver 32 during operation.
  • the sensor element 20 has two hardened workpiece contact surfaces 26 on its workpiece contact side 22, one workpiece contact surface 26 being designed as a flat guide bevel 34 (helix angle preferably approximately 20 °) and the other workpiece contact surface 26 as a flat stop surface 38.
  • the sensor element 20 also serves to center and fix a board 12 to be positioned.
  • the sensor element 20 can be fixed in the instruction device 10 in a non-destructive manner and has an elongated hole 36 on its essentially L-shaped fastening side 40 for this purpose.
  • the sensor element 20 is connected to an energy source and to an electronic data processing device and / or to a control device. device (not shown in the figures) can be connected. Since the sensor element 20 is a standard element, it can also be easily integrated into an existing instruction device 10, for example in exchange for stop elements 18 previously provided and / or for traditional mechanical partial position control elements.
  • the instruction device 10 can be operated with increased process reliability, since any signs of wear and / or contamination which occur may not have a process-disruptive effect as in the case of traditional mechanical sensor units.

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Abstract

Die Einweisungsvorrichtung (10) dient zur Positionierung mindestens eines Werkstücks (12) und ist mit einer Werkstücklage-Kontrolleinrichtung (14) versehen. Hierbei ist vorgesehen, dass die Werkstücklage-Kontrolleinrichtung (14) als Sensoreinheit (16) zur berührungslosen Werkstück-Lagekontrolle ausgebildet ist.

Description

DaimlerChrysler AG
EINWEISUNGSVORRICHTUNG MIT EINER WERKSTÜCKAGEKONTRO LEINRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine Einweisungsvorrichtung zur Positionierung mindestens eines Werkstücks, mit einer Werkstücklage-Kontrolleinrichtung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Einweisungsvorrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt. Die DE 40 23 428 AI offenbart eine Zwangseinweisungsund Zentriervorrichtung für eine Kreissegmentschiene einer Drehführung.
Ferner ist es beispielsweise in traditionellen Einweisungsvorrichtungen von Presswerken bekannt, eine Werkstück- Lagekontrolle mittels mechanischer Kontakteinrichtungen durchzuführen. Derartige Einrichtungen sind störungsanfällig und somit entsprechend unzuverlässig.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einweisungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher störungssichere und zuverlässige Werkstück-Lagekontrollen durchgeführt werden können.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Einweisungs orrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Die erfindungs- gemäße Einweisungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Werkstücklage-Kontrolleinrichtung als Sensoreinheit zur berührungslosen Werkstück-Lagekontrolle ausgebildet ist. Eine derartige Sensoreinheit kann beispielsweise mindestens einen Sensor gemäß der Schrift DE 298 20 742 Ul enthalten. In dieser Schrift ist ein Sensor offenbart, der zur Erfassung eines Werkstücks dient . Die erfindungsgemäß mit einer Sensoreinheit ausgestattete Einweisungsvorrichtung ist nun vorteilhaft zur Durchführung einer berührungslosen Bauteilermittlung geeignet . Hierdurch sind störungssichere und zuverlässige Werkstück-Lagekontrollen in der Einweisungsvorrichtung realisierbar. Gegebenenfalls auftretende Verschleiß- und/oder Verschmutzungserscheinungen insbesondere in Werkstückkontaktbereichen der Einweisungsvorrichtung wirken sich nicht nachteilig auf die nun mittels der Sensoreinheit berührungslos erfolgende Bauteilermittlung aus.
Mit Vorteil ist die Werkstücklage-Kontrolleinrichtung zusätzlich als Zentrier- und Fixiereinrichtung ausgebildet. Somit ist die Einweisungsvorrichtung geeignet, ein jeweiliges Werkstück zu zentrieren, fixieren und anschließend mittels der Sensoreinheit zu registrieren.
Die Einweisungsvorrichtung ist vorzugsweise Teil einer Presswerkanlage oder einer Rohbauschweißanlage. Ein derartiger Einsatz der Einweisungsvorrichtung ist insbesondere in einer Massenfertigung vorteilhaft, beispielsweise in entsprechenden Automobilproduktionsanlagen.
Die Sensoreinheit kann eine optische Sensoreinheit, insbesondere eine Infrarotlicht-Sensoreinheit sein. Infrarotlicht ist besonders geeignet zur Gewährleistung einer schnellen und präzisen Bauteilerkennung.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform weist die Sensoreinheit eine Mehrzahl an voneinander beabstandeten Sensorelementen auf. Vorzugsweise sind mindestens zwei in einer gemeinsamen Ebene angeordnete Sensorelemente zur Werkstücklageermittlung vorgesehen. Dabei kann die Werkstückzuführung in dieser Ebene oder senkrecht hierzu erfolgen, beispielsweise von oben. In Abhängigkeit der Werkstückbewegungsrichtung kann das gegebenenfalls mit einer Einweiserschräge versehene Sensorelement in einer eine korrekte Werkstücklage begünstigenden Einbaustellung innerhalb der Einweisungsvorrichtung angeordnet sein.
Das Sensorelement ist vorteilhaft als zerstörungsfrei austauschbares Bauelement ausgebildet. Dies ermöglicht es, auf einfache Weise verschiedenartige Sensorelemente zum Einsatz in der Einweisungsvorrichtung vorzusehen, wobei die Sensorelemente an das jeweilige Werkstück angepasst sein können.
Mit Vorteil weist das Sensorelement jeweils eine L-förmige Werkstückkontaktseite auf, mit welcher eine Sensorermittlungslinie ein Dreieck bildet . Ein derartig konzipiertes Sensorelement ist besonders flexibel in einer Einweisungsvorrichtung einsetzbar, da es eine Werkstückzuführung aus einer Vielzahl an Richtungen zulässt.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform weist das Sensorelement mindestens eine gehärtete Werkstückkontaktfläche auf. Dabei enthält die Werkstückkontaktfläche vorzugsweise eine Einweiserschräge, mittels welcher relativ einfach eine Zentrierung eines zu positionierenden beziehungsweise zu fixierenden Werkstücks möglich ist.
Das Sensorelement kann ein Normelement sein, wobei unterschiedliche Ausführungen an Sensorelementen vorgesehen sein können, wie zum Beispiel eine lange und eine kurze Ausführung. Ein Normelement ist in einem Werkstattbetrieb relativ schnell verfügbar.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Sensoreinheit mit einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung und/oder mit einer Steuereinrichtung verbunden. Dies ermöglicht eine automatisierte und verhältnismäßig schnelle Werkstücklagekontrolle, wobei gegebenenfalls der KontrollZeitpunkt und/oder die Kontrollstelle zur Werkstücklageermittlung variierbar vorgegeben werden können.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.
Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbei- spiels unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Perspektivdarstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Einweisungsvorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Seitendarstellung eines Sensorelements der Einweisungsvorrichtung der Figur 1 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht des Sensorelements der Figur 2 und
Fig. 4 eine schematische Vorderansicht auf eine Einweiserschräge des Sensorelements der Figur 2.
Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Einweisungsvorrichtung 10, beispielsweise einer Umformmaschine einer Presswerkanlage für Automobilkarosserieteile (nicht in Figur 1 dargestellt) . Die Einweisungsvorrichtung 10 dient zur Positionierung eines Werkstücks 12, im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer umzuformenden Platine 12. Hierzu ist die Einweisungsvorrichtung 10 mit einer Werkstücklage- Kontrolleinrichtung 14 versehen, die zur berührungslosen Werkstück-Lagekontrolle als Sensoreinheit 16 ausgebildet ist. Die Sensoreinheit 16 ist eine optische Sensoreinheit und im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorzugsweise eine Infrarot- licht-Sensoreinheit . Sie weist vier voneinander beabstandet in einer gemeinsamen Ebene angeordnete Sensorelemente 20 auf, wobei jeweils zwei Sensorelemente 20 an gegenüberliegenden Platinenseiten angeordnet sind. Es sind allerdings auch andersartige Anordnungen der Sensorelemente 20 an den Platinenseiten denkbar. Die EinweisungsVorrichtung 10 weist eine Mehrzahl an ebenfalls an Platinenseiten angeordneten Anschlagelementen 18 auf, die jedoch nicht eine Werkstücklage- ermittlungsfunktion erfüllen, sondern lediglich zum Zentrieren und gegebenenfalls Fixieren der Platine 12 dienen. Die Anzahl an eingesetzten Sensorelementen 20 in der Einweisungs- Vorrichtung 10 zur Werkstücklageermittlung kann variabel vorgegeben werden.
Die Figuren 2 bis 4 zeigen in unterschiedlichen schematischen Ansichten eine mögliche Ausführungsform des Sensorelements 20. Das Sensorelement 20 weist eine im Wesentlichen L-förmige Werkstückkontaktseite 22 auf. An der Werkstückkontaktseite 22 sind ein Sender 30 und ein Empfänger 32 derart angeordnet, dass eine Sensorermittlungslinie 24 mit der Werkstückkontakt- seite 22 ein Dreieck bildet. Dabei entspricht die Sensorermittlungslinie 24 einem Infrarotlichtstrahl, der im Betriebsfall vom Sender 30 zur Werkstücklageermittlung zum Empfänger 32 gesendet wird. Das Sensorelement 20 weist an seiner Werkstückkontaktseite 22 zwei gehärtete Werkstückkontaktflächen 26 auf, wobei eine Werkstückkontaktfläche 26 als ebene Einweiserschräge 34 (Schrägungswinkel vorzugsweise ca. 20°) und die andere Werkstückkontaktfläche 26 als ebene Anschlagfläche 38 ausgebildet ist. Somit dient das Sensorelement 20 gleichzeitig auch zur Zentrierung und Fixierung einer zu positionierenden Platine 12. Das Sensorelement 20 kann zerstörungsfrei austauschbar in der Einweisungsvorrichtung 10 fixiert werden und weist hierzu an seiner ebenfalls im Wesentlichen L-förmigen Befestigungsseite 40 ein Langloch 36 auf. Mittels einer geeigneten elektrischen Leitung 28 ist das Sensorelement 20 an eine Energiequelle sowie an eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung und/oder an eine Steuereinrich- tung (nicht in den Figuren dargestellt) anschließbar. Da das Sensorelement 20 ein Normelement ist, kann es problemlos auch in einer bereits vorhandenen Einweisungseinrichtung 10 integriert werden, beispielsweise im Austausch zu bisher vorgesehenen Anschlagelementen 18 und /oder zu traditionellen mechanischen Teillagekontrollelementen.
Mittels einer derartigen opto-elektronischen Sensoreinheit 16 ist die Einweisungsvorrichtung 10 mit erhöhter Prozesssicherheit betreibbar, da sich gegebenenfalls auftretende Verschleiß- und/oder Verschmutzungserscheinungen nicht wie bei traditionellen mechanischen Sensoreinheiten prozessstörend auswirken.

Claims

DaimlerChrysler AGPatentansprüche
1. Einweisüngsvorrichtung (10) zur Positionierung mindestens eines Werkstücks (12) , mit einer Werkstücklage- Kontrolleinrichtung (14) , d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Werkstücklage-Kontrolleinrichtung (14) als Sensoreinheit (16) zur berührungslosen Werkstück- Lagekontrolle ausgebildet ist .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Werkstücklage-Kontrolleinrichtung (14) zusätzlich als Zentrier- und Fixiereinheit ausgebildet ist .
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h' g e k e n n z e i c h n e t , dass sie Teil einer Presswerkanlage oder einer Rohbauschweißanlage ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sensoreinheit (16) eine optische Sensoreinheit, insbesondere eine Infrarotlicht-Sensoreinheit ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sensoreinheit (16) eine Mehrzahl an voneinander beabstandeten Sensorelementen (20) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens zwei in einer gemeinsamen Ebene angeordnete Sensorelemente (20) zur Werkstücklageermittlung vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Sensorelement (20) als zerstörungsfrei austauschbares Bauelement ausgebildet ist .
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Sensorelement (20) jeweils eine L-förmige Werkstückkontaktseite (22) aufweist, mit welcher eine Sensorermittlungslinie (24) ein Dreieck bildet.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Sensorelement (20) mindestens eine gehärtete Werkstückkontaktfläche (26) aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Sensorelement (20) ein Normelement ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sensoreinheit (16) mit einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung und/oder mit einer Steuereinrichtung verbunden ist.
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