EP4094861A1 - Hot forming apparatus and method, in particular for forging a workpiece - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device and a method for hot forming, in particular forging, of a workpiece.
- Impact forming machines include a work area or work space in which two tools can be moved relative to one another. In general, the tool movement takes place by a linear movement of at least one tool along a tool movement axis.
- the workpiece Prior to a forming process, the workpiece is placed on a tool according to a forming position in the working area of the tools. The workpiece is then formed in the working stroke of the tool by the impact force or impact energy or forming energy when the tool hits the workpiece.
- the forming force and forming temperature required in each case depend on the material in question, as well as on the requirements for dimensional accuracy and surface quality.
- Forgeable materials are basically all malleable metals and metal alloys, including both ferrous materials such as steel and non-ferrous metals such as magnesium, aluminum, titanium, copper, nickel and alloys thereof.
- the temperatures that occur during forging can be, for example, in the range from 550° C. to 750° C. (so-called semi-hot forging) and above, for example above 900° C. (so-called hot forging).
- the forming temperature is usually set in a temperature range in which the formability or flowability of the material required for forming is present, in which recovery and recrystallization processes in the material take place and in which undesirable phase transformations can also be avoided.
- handling devices in particular industrial robots, for the automated handling of workpieces during forging.
- Such handling devices can, as in the DE 10 2004 015 675 B4 described, have a gripper device or a gripper system and a transport device coupled to the gripper device or a manipulator for spatial movement of the gripper device.
- the gripper device is set up for gripping and for transferring, for inserting the workpieces into the forming tool and correspondingly for removing or removing the workpieces after the forming process.
- a corresponding handling device and an associated forming machine is known.
- the DE 10 2004 015 675 B4 discloses in this context a handling device for a forging machine with which a workpiece can be held during a forming process.
- the gripper device for gripping the workpiece and the transport device or the manipulator for the gripper device or the workpiece are rigidly coupled in an operating position.
- the rigid coupling is released during the forming process, with the gripper device and the transport device or the manipulator being connected in an elastically decoupled manner only via a damping element after the rigid coupling has been released.
- the damping element acts as a fixed bearing.
- the impacts and vibrations that occur during the forming process are dampened by the damper element, so that they cannot propagate from the gripper system into the manipulator.
- the workpiece held in the forming position is in contact with the forming tool for a comparatively long time, as a result of which the workpiece can cool down or even cool down locally, which can have an unfavorable effect on the forming result and workpiece quality.
- An improvement in the forming result by reducing the cooling before the specific forming process can be achieved in particular by the device-side and method-side configurations described herein according to the invention.
- a method for hot forming a workpiece is provided.
- the hot forming is preferably a massive forming, more preferably the forging of workpieces.
- the device used to carry out the method can comprise, for example, a forming machine, in particular a percussive forming machine, a hammer, for example a hydraulic one, a screw press and the like.
- Warm forming should also be understood as meaning warm forming, particularly in the temperature ranges mentioned at the outset.
- the forming machine can have a fixed tool and a tool that is moved, for example hydraulically or mechanically, which is moved in one working stroke from a starting position along a tool movement axis toward the fixed tool for forming the workpiece. In the area or when the forming point is reached, the workpiece is formed. After forming, the tool is returned to the starting position in a return stroke.
- the underlying invention is not limited to forming machines with a stationary tool and a moving or movable tool, but can also be used in the same way in forming machines with two tools that are moved, e.g. to the forming point.
- the method provides that the workpiece is formed during a working stroke in a working space of two tools of a forming machine that are moving towards one another in a forming process. It is provided that during the forming process the workpiece is held in place in a forming position in the work area by means of a handling device.
- the handling device can also be provided to move the workpiece to and from the working space and/or to reposition or rearrange the workpiece in the working space, for example if the workpiece is formed in several successive forming processes.
- the method provides that the handling device, which can in particular be operated automatically, prepositions the workpiece before the forming process, i.e. before forming by the tools, in the working space in a predetermined pre-position (or: intermediate position, or waiting position) at a distance from the tools.
- the pre-position can be understood as a waiting position within the working stroke, in which the handling device positions the workpiece.
- the pre-position or waiting position the workpiece is arranged at a distance from the tools, in particular in such a way that heat transfer, in particular heat conduction through mechanical contact, from the workpiece to the tool or tools is reduced, preferably avoided or negligible.
- the pre-position can be selected such that thermal contact between the workpiece and the tool(s) is avoided, so that heat transfer from the workpiece to the tools is essentially avoided.
- the pre-positioning of the workpiece in the pre-position is preferably a floating positioning in the working space.
- the workpiece can only be held by the handling device, for example.
- the method can provide for the workpiece to be positioned or held in a floating manner in the working space for a certain period of time.
- the duration can be within the duration of the working stroke, for example.
- the workpiece may be floating positioned in the pre-position while the tools move relative to each other. In a particularly advantageous manner, the workpiece is positioned in a floating manner such that the contact time of the workpiece with the tools is minimized.
- the workpiece pre-positioned in the pre-position is positioned floating in the working space for a predetermined minimum time interval, which depends on the respective forming process, within a working stroke, so that the contact time of the workpiece with the tools is minimized.
- the pre-position can be selected in such a way that the side of the workpiece facing the stationary tool has a predetermined distance from the stationary tool.
- the distance can be selected, for example taking into account the temperature of the workpiece, in such a way that heat transfer from the workpiece to the tool is reduced, preferably essentially avoided.
- the pre-position can be defined or selected such that the side of the workpiece facing a respective tool in the pre-position has a predetermined minimum distance from the tool at least for a given time interval or time window during the working stroke.
- the time window is preferably selected and the handling unit is preferably operated in such a way that the time interval or time window in which the workpiece has no contact with the tool(s) is at a maximum.
- the minimum distance can be selected depending on the workpiece, the shape of the workpiece and/or the tools, and/or depending on the temperature of the workpiece.
- the pre-position can be maintained, for example, over a predetermined minimum time interval, wherein the minimum time interval can depend on the respective forming machine, the respective forming process, the movement of the tool(s), the type of workpiece material, the workpiece shape, the tool shape, the tool engraving , the workpiece temperature, etc..
- the workpiece pre-positioned in the pre-position is moved from the pre-position to the forming position by a tool that is moved in the working stroke along a tool movement axis to the forming position.
- the tool that is moved in the working stroke to the forming position can act as a driver, which hits the workpiece in the area of the pre-position and takes it with it to the forming position.
- the workpiece guided by the tool acting as a driver strikes the additional tool, the workpiece also comes into contact with this additional tool and is formed in the working stroke by the action of the two tools.
- the workpiece can be positioned in a floating manner for the period of time from positioning in the pre-position until it is carried along by the tool. During this period, the workpiece is not in contact with any of the tools, and heat transfer by thermal contact can be avoided.
- the distance between the tool and the workpiece in the pre-position can be selected in such a way, and is advantageously also selected in such a way that up to and/or around the time the workpiece is carried along, there is essentially no, i.e. no significant, heat dissipation from the warm workpiece on or .into the tool or tools. Consequently, in known forming machines, cooling of the workpiece prior to the forming process as a result of contact of the workpiece with the tool or tools can be avoided, or at least significantly reduced. For example, such a reduction can be achieved compared to forming methods in which the workpieces are placed directly on a tool by the handling device and are in thermal contact with the tool.
- the workpiece temperature as such is a variable that influences the quality of the finished workpiece with regard to formability, flowability, recrystallization, etc.
- Such an approach can have a positive effect on the final workpiece quality.
- due to an overall reduced contact time with the tool or tools less heat is introduced into the tools, as a result of which durability and/or cooling requirements for the tools can also be positively influenced.
- the contact time can essentially be reduced to the forming time, which depends on the respective forming process and can be a few milliseconds, for example.
- this contact time is significantly shorter than with forming machines, in which the workpiece is positioned directly on the tool and held there waiting until the moving tool hits it.
- the workpiece is held in the pre-position, for example in a floating position, at a distance from the tools.
- the distance is preferably selected in such a way that heat transfer from the workpiece to the tool or tools due to thermal contact is essentially avoided.
- the handling device can carry out a transfer or movement process in which the workpiece is (automatically) transferred from the pre-position to the forming position. If one of the tools is stationary, the handling device can be operated in such a way that the workpiece is positioned on or almost on the stationary tool in the forming position.
- the transfer or movement process can be triggered depending on the position of the moving tool, for example depending on the distance between the moving tool and the workpiece positioned in the pre-position.
- a corresponding trigger can be selected or specified in such a way that the handling device has sufficient time to properly position the workpiece before the moving tool hits the stationary tool, for example.
- Both procedures according to d1) and d2) have in common that the contact time between the workpiece and the tool(s) can be minimized in the period before the actual forming. Accordingly, cooling due to thermal contact can be reduced to a minimum.
- the pre-position can be selected in such a way that the workpiece in the pre-position, but at least when the pre-position is reached, is a predetermined distance, for example a predetermined minimum distance, from the forming position and in the direction of the tool movement axis, along which the moving tool moves /or of an unmoved, stationary tool, for example a support position on the stationary tool.
- the pre-position can be selected in such a way that the predetermined distance and/or the pre-position as such are maintained or assumed for a certain period of time, e.g. a predetermined minimum period.
- the minimum duration is preferably longer, in particular significantly longer, than the switching times, stopping and/or braking times of the handling devices used in each case.
- the pre-position can be selected such that the duration in which the workpiece can be or is held floating in the pre-position, in particular floating and resting, is maximum for the duration of the working stroke, while maintaining a preferred distance at which a Cooling or cooling of the workpiece, which is decisive for the forming, is avoided by heat input or heat dissipation in the tool.
- the proposed procedures are therefore suitable for reducing the contact time of the workpiece with the tools before the forming process in order to counteract, for example, local cooling and cooling of the workpiece.
- the synchronous movement is carried out and/or triggered according to the procedure according to d2) as soon as the tool moved towards the forming position reaches a reference position in the working stroke.
- the reference position can be selected depending on the respective forming process.
- the reference position can be selected in such a way that the handling device still has enough time from the trigger until the moving tool hits it to correctly position the workpiece in the forming position, e.g. on a tool, and to be able to carry out further operations if necessary.
- Such further operations can be carried out, for example, in order to convert the handling device into a configuration that makes it possible to elastically, in particular elastically dampen, at least parts or partial areas of the handling device at least for the duration of the forming process, from the workpiece or from the spreading over the workpiece To decouple vibrations or impacts during the forming.
- Such an elastic decoupling may be necessary if parts or partial areas of the handling device are sensitive to impacts and rebound impacts, etc., such as occur during forming, because the proposed method provides for the workpiece to be held or fixed by the handling device during forming .
- the synchronous movement can, for example, be carried out or set up in such a way that the workpiece reaches the forming position, for example a forming position on a stationary tool, and, if necessary, the handling unit is elastically decoupled before the moving tool touches the workpiece applied to the transformation.
- the synchronous movement can be understood in particular as a movement that occurs concurrently with or accompanying the movement of the moving tool, with the workpiece guided or moved by the handling device leading to the forming position towards the moving tool, and the workpiece reaching the forming position in front of the moving tool.
- the advance of the workpiece can be adjusted and is preferably adjusted in such a way that the handling device has sufficient time in the area of the forming position to position and/or align the workpiece and, after positioning and/or alignment has taken place, if necessary, sufficient time to adjust the elastic decoupling remains.
- an alignment of the workpiece in the pre-position or the waiting position can essentially correspond to the alignment provided for the forming position, apart from a displacement or movement parallel to the tool movement axis, i.e. parallel to the movement of the moving tool.
- This can be advantageous, for example, in the method according to d1) if the workpiece in the pre-position is taken along by the tool, because the moving tool working as a driver essentially leads to a parallel displacement of the workpiece towards the forming position.
- the handling device can include a gripper system and a manipulator designed for spatial movement of the gripper system.
- the manipulator can be a robot arm and the like.
- the gripper system can, for example, comprise at least one gripper unit with one, two or more gripper elements or gripper fingers for gripping and holding the workpiece and, optionally, one or more gripper drives.
- the gripper unit can be attached to the manipulator via an arm or leg, for example.
- the manipulator forms a transport or movement unit for the gripper system, with which the gripper system can be spatially moved and possibly aligned, for example according to a plurality of translational degrees of freedom and one or more rotational degrees of freedom.
- the gripper system can be connected to the manipulator via an intermediate damping element, in particular a mechanically damping, elastic element (or: elasto-mechanically damping element), more precisely via one, two or more such damping elements, and can be at least partially separated from the manipulator by the (at least one) damping element be decoupled in an elastically damping manner and/or decoupled in an elastically dampening manner.
- the damper element can be, for example, an elasto-mechanical damper element or absorber element for vibration, shock, impact and/or impact energy damping or absorption, comprising, for example, a damper/absorber material made of plastic.
- the damper element brings about an elasto-mechanically damping decoupling, also referred to herein as "elastic decoupling".
- the damping element can be designed and mounted accordingly to elasto-mechanically decouple the gripper system from the manipulator, so that during the forming process, vibrations, impacts and the like that propagate via the gripper system in the direction of the manipulator can be at least partially damped and/or at least partially absorbed .
- the damping element is advantageously designed, set up and installed in such a way that the manipulator, which is generally less mechanically resilient, nevertheless withstands those loads which occur during the operation of the combination of forming machine and handling device during the forming process and which act on the damping element via the gripper system.
- the gripper system can be coupled to or with the manipulator in such a way that the manipulator is active at least for the duration of the forming process or forming step (e.g. process sequence according to d1) or at least from the point in time at which it is carried along by the tool until the end of the forming process (e.g. process sequence according to d2) is elastically decoupled from the gripper system via the damping element.
- the damper element can have one or more materials, which make the damper element flexible and/or yielding and/or damping, restoring, elasto-mechanically absorbing.
- An elasto-mechanically decoupled gripper system is an example from DE 10 2004 105 675 B4 known. Such a gripper system can be used, for example, in a process sequence according to d2).
- the handling device for example in the process sequence according to d1), is operated or can be operated in such a way that the gripper system is or will be at least partially elastically decoupled from the manipulator via the damping element when the workpiece is pre-positioned, ie elasto-mechanically decoupled.
- the handling device can be operated or can be operated in such a way that the gripper system is or is elastically decoupled from the manipulator at least immediately before it is moved along by the tool in the method sequence or in step d1).
- the damping element is set up, arranged, mounted and/or designed in such a way that in the elastically decoupled state the concomitant movement of the workpiece held by the gripper system and the force effects etc.
- the workpiece moves with the tool, e.g. the impact of the moving Tool and the associated vibrations or impacts, etc., can be absorbed or dampened, it is advantageous if the distance between the pre-position and the forming position is selected in such a way that the entrainment path or the entrainment movement can be compensated for or bridged by the damping element .
- the damping element can, for example, comprise a block, strip or cylinder made of elastic, flexible and/or yielding, damping and/or restoring material, containing for example one or more plastics such as elastomers.
- further materials or elements can be integrated, for example to achieve suitable elasto-mechanical properties in each case.
- a usable in the context of the invention elastic element is for example in DE 10 2004 015 675 B4 described.
- the damping element can, for example, comprise a block of elastic etc. material arranged between two metal discs or metal plates, the elastic etc. material being able to absorb pressure and/or shearing forces, for example.
- the damping element can comprise a rubber buffer or be designed as such.
- the handling device is operated or can be operated in such a way, for example in the process sequence according to d1), that the gripper system is supported at least in the pre-position of the workpiece by at least one prestressing element with a variably adjustable or a fixed prestressing force on or against the manipulator or is supported.
- the prestressing element can be, for example, a spring element (eg with a fixed prestressing force), a pneumatic element and/or a hydraulic element (each, for example, with a variably adjustable prestressing force).
- the prestressing element can be set up in such a way that the prestressing force generated or that can be generated, e.g.
- the pretensioning force can be selected in such a way that it can absorb the (weight) forces and moments caused by the gripper system and workpiece, so that the gripper system with the gripped workpiece can be moved and positioned stably and reliably by the manipulator despite the attachment via the damper element can.
- the prestressing element and the associated prestressing force are set up, for example, in such a way that the prestressing force is overpowered by the driving force generated by the driving tool, in particular in such a way that the elastically decoupled manipulator remains stationary when driving.
- the preload force generated by the preload element is less than the drag force of the tool.
- the prestressing element can be deformed when the workpiece is carried along by the tool in the process sequence according to d1). For example, and depending on the attachment, this can be compressed or compressed or decompressed or stretched.
- the gripper system can in turn move relative to the manipulator, in particular move together with the tool, while the manipulator remains or can remain essentially unmoved. Any relative changes in position and length, caused for example by tilting or translations of the gripper system relative to the manipulator, can be compensated for by the damping element. Consequently, the workpiece can be entrained without significant movement or with the manipulator remaining essentially stationary, without the manipulator being exposed to unreasonably high mechanical loads during entrainment.
- the prestressing element can be attached, for example, to an arm (or: limb, extension or extension) of the manipulator on the one hand and to an arm (or: limb, extension or extension) of the gripper system on the other hand, for example to sides of the respective arms that face one another, and can bias them against each other.
- the arm of the gripper system can be fixed or clamped to the arm of the manipulator via the damping element, wherein the bearing or clamping point of the prestressing element can be arranged or attached to the arm of the manipulator at a distance from the loose end of the arm of the manipulator. End mounting at the free end of the arm is also possible.
- the bearing or clamping point on the arm of the gripper system can be arranged or attached at a distance from the end attached to the manipulator.
- the prestressing element can be fastened and designed in such a way that the prestressing force keeps the arms of the manipulator and the gripper system, which are coupled to one another via the damping element, at a predetermined (with a fixed prestressing force) or variably or variably adjustable (with a variable prestressing force) angle to one another in the non-overpressed state or positioned.
- the prestressing force generated or provided by the prestressing element is at least partially overridden by the moving tool when the prepositioned workpiece is also moved after the process sequence according to d1).
- the overpressing can take place, for example, in such a way that the arms of the manipulator, on the one hand, and of the gripper system, on the other hand, which are coupled to one another via the damping element and which form two legs extending from the damping element, move towards one another with a reduction in the leg angle between them.
- the arm or leg of the manipulator remains essentially stationary or oriented in the same position during overpressing and applies the counterforce to the pretensioning element required for overpressing.
- the manipulator is elastically decoupled from the gripper system via the damping element, so that the manipulator only has to apply the counterforce and during the forming process is or remains essentially elastically decoupled from impacts or vibrations of the forming process.
- the process sequence according to d1) can essentially be implemented purely mechanically and does not require any active movements of the manipulator and the gripper system after the positioning of the workpiece in the pre-position.
- positioning in the pre-position is sufficient, while at the same time the contact time of the workpiece with the tools can be minimized or reduced and the manipulator is essentially elastically decoupled from the workpiece and gripper system during the forming process.
- the workpiece is placed on a tool by the synchronous movement of the manipulator and thus the gripper system with the workpiece to the forming position, which is or is reached, for example, at the end of the synchronous movement.
- the position of the workpiece on the tool corresponds to the forming position of the workpiece defined by the tool.
- the manipulator and the gripper system can be or will be mechanically rigidly coupled by a rigid coupling. It can therefore be provided that the elastic decoupling is provided only and at least in the time frame of the forming process. Outside of this time frame, the manipulator and the gripper system can be mechanically rigidly coupled. A rigid coupling outside of the forming process is advantageous with regard to precise movement control of the workpiece.
- the handling device can be operated in such a way that the gripper system and the manipulator are mechanically rigidly coupled by a rigid coupling before the workpiece is positioned in the pre-position or before it is positioned in the forming position and/or after the forming process has taken place.
- a rigid coupling before the workpiece is positioned in the pre-position or before it is positioned in the forming position and/or after the forming process has taken place.
- Such an operation can be used, for example, in the process sequence according to d2), in which case the rigid coupling can be canceled after positioning in the forming position and before the forming, and can be restored after the forming process.
- rigid coupling can be omitted in the process sequence according to d1), for example if the prestressing force and the prestressing element are set up to keep the gripper system sufficiently stable relative to the manipulator even when the workpiece is picked up.
- the rigid coupling can be set or set up and/or the rigid coupling between the gripper system and the manipulator can be released by essentially complementary movements of the manipulator relative to the gripper system and/or by essentially complementary movements of a coupling element.
- the gripper system can be or remain essentially stationary, for example unmoved, during the setting and/or releasing of the rigid coupling.
- the movement of the manipulator relative to the gripper system can include rotating, tilting, swiveling and/or angling.
- the coupling element can, for example, comprise an adjustable coupling rod and/or a (eg adjustable) locking element.
- Such coupling elements can be connected to an adjustment member which can transfer the coupling element between a rigidly coupled and a decoupled position.
- the complementary movements can be set up in such a way that a first sequence of movements positions the manipulator relative to the gripper system in such a way that it is elastically decoupled from the gripper system, while a second, complementary sequence of movements positions the manipulator relative to the gripper system in such a way that it is rigidly coupled to the gripper system.
- a handling device with manipulator and gripper system in which the manipulator can be selectively decoupled elastically and rigidly coupled to the gripper system, for example, from DE 10 2004 015 675 B4 known, the handling device known therefrom being usable, for example, for the process sequence according to d2) described herein.
- a device for, in particular percussive, hot forming, in particular forging, of a workpiece.
- the device is set up, for example, in such a way that it can be used or operated in or in a method described herein.
- a device is also provided within the scope of the invention, which comprises a forming machine, a handling device and at least one control unit, which are set up and configured to carry out a method with all the features according to one of the methods and method configurations described herein according to the invention.
- the control unit can include a computer unit, e.g effected as described herein according to the invention.
- a device can include at least one forming machine, for example at least one impact forming machine.
- the forming machine can comprise at least two tools that can be moved relative to one another, which are set up to carry out a forming process during a working stroke in a working space of the tools.
- the working space of the tools is defined by the movement space of the tools.
- the forming machine can have, for example, a fixed and a movable tool, with the movable tool being moved towards the fixed tool in a working stroke, for example in a vertical movement, to carry out a forming process, and after the forming being carried out a return stroke.
- Such an operation corresponds to a generally known forming machine, for example for hot forming and/or solid forming.
- the device comprises one, i.e. at least one, handling device for handling, i.e. for automated handling, of workpieces.
- the handling device in turn can comprise one, i.e. at least one, manipulator for the spatial movement of a, i.e. at least one, gripper system coupled to the manipulator.
- the gripper system is set up to grip and/or hold the workpiece even during the forming process.
- a handling device is to be understood in particular as an automated system for handling workpieces, such as an industrial robot, with which a workpiece can be brought into the working area of the forming machine and positioned, and with which the workpiece can be held during the forming process .
- the device comprises at least one control unit for controlling and/or regulating the movements of at least the handling device, e.g. the manipulator and the gripper system, with the control unit being set up to control or regulate the handling device in such a way that the workpiece is a predetermined pre-position (or: waiting position) at a distance from the tools.
- the control unit being set up to control or regulate the handling device in such a way that the workpiece is a predetermined pre-position (or: waiting position) at a distance from the tools.
- control unit is also set up to control or regulate the handling device, in particular the manipulator and the gripper system, and, if necessary, the movement of the tool or tools in such a way that the workpiece pre-positioned in the pre-position is replaced by a tool moved in the working stroke to the forming point is also moved from the pre-position (or: waiting position) to the forming position, the workpiece being held by the handling device during the moving along and the forming process.
- This mode of operation corresponds to the method sequence d1 described above), and reference is also made to the corresponding, above explanations, which apply correspondingly to the device.
- control unit is set up to control or regulate the handling device, in particular the manipulator and the gripper system, and, if necessary, the movements of the tool or tools, in such a way that the handling device moves the workpiece into a tool that is moved in the working stroke to the forming position synchronous movement from the pre-position to the forming position as soon as the tool moving towards the forming position reaches a particular predetermined or specifiable reference position in the working stroke, the workpiece being held by the handling device during the forming process.
- the synchronous movement can include a movement that runs in the same direction as the moving tool, the movement advantageously being carried out in such a way that the workpiece runs ahead of the tool.
- This mode of operation corresponds to the method sequence d2) described above, and reference is also made to the corresponding statements above, which apply correspondingly to the device.
- the handling device can comprise one, i.e. at least one, manipulator and one, i.e. at least one, gripper system connected to the manipulator.
- the gripper system is connected to the manipulator via an intermediate damping element.
- the damping element enables elastic decoupling of the gripper system from the manipulator.
- the damper element has elasto-mechanical properties that dampen or absorb propagating mechanical energy in the form of oscillations, impacts, vibrations, etc. during the forming process in and via the gripper system, so that these effects do not or substantially not in the propagate manipulator.
- the damping element is thus set up to at least partially, preferably largely, dampen or absorb effects of the forming process that are transmitted and spread via the gripper system.
- the control unit can be set up to control or regulate the manipulator and/or a coupling element in such a way that the gripper system and the manipulator during operation according to method sequence d2) during or directly after reaching the forming position for the workpiece, but are elastically decoupled via the damping element before the forming process.
- This configuration according to the device corresponds to one or more of the above-described configurations according to the method according to method sequence d2), and full reference is also made to the above statements.
- the handling device can have one, i.e. at least one, manipulator and one, i.e. at least one, gripper system connected to the manipulator, the gripper system being connected to the manipulator via an interposed damping element.
- the control unit can be set up to control or regulate the manipulator and/or a coupling element in such a way that the gripper system and the manipulator during operation according to method sequence d1) at least when or immediately after reaching the pre-position for the workpiece, but before the Movement through the tool, and during the subsequent forming process, are elastically decoupled via the damper element.
- This configuration according to the device corresponds to one or more of the above-described configurations according to the method according to method sequence d1), and full reference is also made to the above statements.
- the device also includes a prestressing element, in particular a spring, pneumatic or hydraulic element, with which the gripper system is or can be supported on or against the manipulator with a variably adjustable or a fixed prestressing force.
- the prestressing force can be set up in such a way that it is at least partially overridden during operation in accordance with process sequence d1) once the workpiece has been moved along with it by the moving tool.
- the manipulator can be kept essentially stationary or motionless, at least from the point at which it is moved along until the end of the forming process.
- control unit can also be set up to control or regulate a variably adjustable pre-tensioning force, for example in such a way that the pre-tensioning force supports the gripper system with the gripped workpiece stationary on the manipulator at least in the pre-position, and during operation according to method sequence d1) from the Moving the workpiece is at least partially suppressed by the moving tool.
- a variably adjustable pre-tensioning force for example in such a way that the pre-tensioning force supports the gripper system with the gripped workpiece stationary on the manipulator at least in the pre-position, and during operation according to method sequence d1) from the Moving the workpiece is at least partially suppressed by the moving tool.
- FIG 1 shows schematically, at least in sections or in parts, a device for hot forming.
- the device comprises a forming machine 1 and a handling unit 2.
- the forming machine 1 can be a forming machine, in particular a percussive forming machine, such as a forging hammer, in particular a die forging hammer.
- the forming machine 1 comprises an upper tool 4 (upper die) coupled to a ram 3, for example, and a lower tool 6 (lower die) coupled to a template 5, for example.
- the mode of operation for positioning a workpiece described below in connection with an anvil hammer can also be used for a counterblow hammer and other forming machines.
- the lower tool 6 is stationary and the upper tool 4 can be moved up and down by a stroke movement H and a return stroke movement R.
- the upper tool 4 moves during the lifting movement H and the Return stroke movement R along a tool movement axis W.
- a forming cycle in particular a forging cycle, the ram 3 moves with the upper tool 4 starting from an upper reversal point in the stroke movement H towards the lower tool 6, with in the area of the lower reversal point in which the upper - and lower tool interact, the forming process takes place. From the bottom reversal point, the ram 3 with the upper tool 4 moves back up in the return stroke movement R and can go through another forming cycle when the top reversal point is reached.
- the device also includes a handling device 7, which is set up and provided for picking up a workpiece 8 from a feed (not shown) and positioning it in the working space A of the forming machine 1, holding it during a forming process, and after the forming process on a (not shown) deposit.
- the handling device 7 for example comprising an industrial robot, is responsible for or set up for the (automatic) handling of the workpiece 8 .
- the handling device 7 comprises a manipulator 9, for example a robot arm, with a rotary drive 10, from which a manipulator arm 11 extends.
- the rotary drive 10 enables the manipulator arm 11 to be rotated about an axis of rotation which runs parallel to the longitudinal extension of the manipulator arm 11 in the view of the figures.
- the manipulator arm 11 has a coupling element 12 at its free end.
- the coupling element 12 extends approximately perpendicularly to the manipulator arm and has a bearing surface 20 ( FIG. 2 and FIG. 3 ) on. in the in FIG. 1
- the operating state shown is a leg 13 of a gripper system 14 on the support surface 20 so that the leg 13 is supported on the manipulator arm 11.
- the coupling between the coupling element 12 and the leg 13 can include loose contact (a rigid coupling within the meaning of the application).
- the coupling can comprise a coupling element or a coupling mechanism, with which the leg 13 can be actively mechanically coupled to the manipulator arm 11 .
- the coupling element 12 can include, for example, an actively releasable and closable locking mechanism. If a coupling element is present, the leg 13 with the manipulator arm 11 can, for example, as part of the movements for the supply and removal of Workpieces 8 are coupled so that the leg 13 is rigidly coupled to the manipulator arm 11 . During the forming or during a forming cycle, if present, the rigid coupling is released, so that the manipulator arm 11 is elastically decoupled from the leg 13 via the damper element 15 and, due to the elasticity of the damper element 15, to a certain extent relative to the leg 13 can be tilted. The tilting between the leg 13 and the manipulator arm 11 to cancel or produce the rigid coupling is described in more detail below.
- the coupling element 12 is in the FIG. 1 shown operating stage coupled to the leg 13 (or arm) of the gripper system 14, and rests on the support surface 20, is therefore rigidly coupled to the leg 13.
- the gripper system 14 has gripping elements 16 (or: a gripper unit) attached to the leg 13 (not shown in detail), which are designed and provided to grip and hold the workpiece 8, the Gripping elements 16 are designed in such a way, e.g. with regard to the overall height and arrangement of the holding or gripping elements 16, that they can also hold the workpiece 8 during a forming process.
- the leg 13 is coupled to the manipulator arm 11 via the damper element 15 at the end pointing towards the manipulator 9 .
- the damper element 15 can be attached to the manipulator arm 11 on the one hand and to the leg 13 on the other hand, e.g. by a mechanically fixed or detachable connection. Between the attachment points on the manipulator arm 11 and the leg 13, the damping element 15 has a section with or made of elastic material, which fulfills two functionalities.
- the damping element 15 allows the leg 13 to be tiltable relative to the manipulator arm 11 .
- This ability to tilt makes it possible to position the leg 13 and the manipulator arm 11 in a first operating state ( FIG. 1 ) via the coupling element 12 to be mechanically rigidly coupled. It is also possible to remove the manipulator arm 11 from the leg 13 in a second operating state ( FIG. 2 , 3 ) to be elastically decoupled, with the leg 13 and the manipulator arm 11 being connected to one another in the second operating state via the damper element 15 and at the same time being coupled via the elastic material acting as a damper and/or absorber.
- the damping element 15 or the elastic material in the second operating state causes a damping or absorption of mechanical energy which, when the rigid coupling is released, is transmitted from the workpiece 8 to the leg 13 when it is deformed.
- a propagation of the mechanical energy transmitted via the workpiece 8 to the leg 13 during forming into the manipulator arm 11 and into components mechanically connected thereto is reduced, preferably essentially avoided. In this way sensitive components of the manipulator 9 can be protected.
- the damping element 15 can be embodied, for example, as a type of rubber bearing, and can comprise, for example, two metal plates or disks opposite one another with a block of rubber or, in general, of an elastic material arranged between them.
- the metal plates or discs are fixed to the block, which metal plates or discs may have attached or integral fasteners for screw attachment.
- the fastening elements which can be provided on opposite sides of the damper element, such a damper element can be operatively fastened, for example, to the leg 13 on the one hand and to the manipulator arm 11 on the other hand, so that the interposed block decouples the leg 13 and the manipulator arm 11 elasto-mechanically .
- the coupling element 12 and the damping element 15 are attached to the manipulator arm 11 at opposite ends.
- the coupling element 12 is located at the free end of the manipulator arm 11, and the damping element 15 is located at the end facing the rotary drive 10, in the example shown at a predetermined distance from the rotary drive 10.
- the damping element 15 is on the leg 13 attached to the end facing away from the gripping elements 16 .
- the coupling element 12 and the damping element 15 are attached and set up so that the gripper system 14, in particular the leg 13, in a first operating position FIG. 1 is rigidly coupled to the manipulator 9, in particular the manipulator arm 11, and that the gripper system 14, in particular the leg 13, in a second operating position FIG. 2 (and e.g. according to the operating positions FIG. 3 to FIG. 5 ) is elastically decoupled from the manipulator 9, in particular the manipulator arm 11.
- the gripper system 14, specifically the leg 13, is only connected to the manipulator arm 11 via the damper element 15.
- the damper element 15 acts as a damper or absorber element for forces acting on the leg 13 that arise during the forming process, and thus causes an elastic decoupling of the leg 13 from the manipulator arm 11. Without the damper element 15, these forces would act via the leg 13 of the gripper system 14, which holds the workpiece 8 during the forming process, are essentially completely transferred to the manipulator arm 11 and the manipulator 9 as a whole, which would or could lead to damage when using common or conventional manipulators, eg industrial robots.
- the damping element 15 In the rigidly coupled operating position, the damping element 15 essentially acts like a fixed bearing, with the leg 13 of the gripper system 14 being positioned rigidly via the coupling element 12 .
- the manipulator 9 with the gripper system 14 positions the workpiece 8 in the working area A of the forming machine 1 in a pre-position V or a waiting position.
- This positioning can take place, for example, while the ram 3 is performing the return stroke movement R, the ram 3 is in the region of the top reversal point and/or in an initial phase of the lifting movement H (working stroke).
- the workpiece 8 has a predetermined distance D from the lower tool 6 and also a distance from the upper tool 4.
- the distance D is selected such that no significant heat transfer from the workpiece 8 to the lower tool 6 can take place.
- the distance D is selected so that the workpiece 8 is positioned sufficiently close to the lower tool 6, so that on the one hand the workpiece 8 is positioned as long as possible in the pre-position V, i.e. floating above the lower tool 6, within the scope of the lifting movement H, and on the other hand the Workpiece 8 in a comparatively short time by the manipulator 9 in the forming position U ( FIG. 2 ) can be transferred to the lower tool 6.
- the distance D between the upper side of the lower tool 6 and the lower side of the workpiece 8 can be in the range between 1 mm and 10 mm, in particular between 1 mm and 5 mm.
- the positioning of the workpiece 8 in the pre-position V for example in such a way that the workpiece 8 is floating, in particular floating, for as long as possible resting, is held over the lower tool 6 has the advantage that the contact time of the warm workpiece 8 with the lower tool 6, ie the thermal contact, can be significantly reduced, thereby reducing the cooling or cooling of the workpiece 8 in the period before the forming process can be. This in turn has an advantageous effect on the forming result, for example.
- the workpiece 8 is transferred to the forming position U on the lower tool 6 by a corresponding movement of the manipulator 9 .
- the transfer to the forming position U can, for example, be triggered or initiated as soon as the ram 3 or the upper tool 4 reaches a reference position P ( FIG. 1 ) reached.
- the handling device 7 is instructed, for example by a control unit (not shown) such as a computer unit, to transfer the workpiece 8 to the forming position.
- a control unit such as a computer unit
- FIG. 2 shows the operating stage in which the workpiece 8 is positioned in the forming position U on the lower tool 6, ie after the handling device 7 has transferred the workpiece 8 from the pre-position V to the forming position U.
- the workpiece 8 is transferred from the pre-position V to the forming position U synchronously with the movement of the upper tool 4 or ram 3 in the direction of the lower tool 6, with the handling device 7 being controlled in such a way that the workpiece 8 precedes the upper tool 4 and the workpiece 8 reaches the forming position U before the upper tool 4 hits the workpiece 8 .
- the running ahead, in particular the movement guidance of the handling device 7, and the reference position P are selected or set in such a way that the handling device 7 still has sufficient time after reaching the forming position U, the rigid coupling caused by the coupling element 12 between the manipulator arm 11 and the Leg 13 to solve.
- the handling device 7 moves the workpiece 8 first parallel to the lifting movement H of the ram 3 down into the forming position U on the lower tool 6. This movement is in FIG. 1 indicated by the arrow 17.
- the manipulator 9 performs a rotary, tilting or rotational movement, indicated by the curved arrow 18 in FIG. 2 ,
- the leg 13 and the manipulator arm 11 tilting relative to one another with respect to an imaginary axis of rotation in the region of a tipping point or a tipping axis K in the region of the damping element 15, in particular the elastic material.
- the ram 3 reaches the forming point U through its continuous further movement parallel to the lifting movement H in the direction of the lower tool 6, and the workpiece 8 is formed accordingly.
- the handling device 7 After the forming process, the ram 3 moves with the upper tool 4 in the return stroke movement R to the upper reversal point of the ram 3.
- the handling device 7, in particular the manipulator arm 11, performs a movement that is opposite to the rotary, tilting or rotational movement mentioned above , As a result of which the coupling element 12 rests against the leg 13 again, or engages and/or is coupled to this. As a result, the leg 13 is once again rigidly coupled to the manipulator arm 11 .
- the handling device 7 can carry out further movements with the workpiece 8, e.g. repositioning for further forming operations, or the handling device can transfer the formed workpiece 8 to a storage unit. Thereafter, the handling device 7 can transfer another workpiece 8 to the work space A, with subsequent forming in accordance with the steps described above.
- the mode of operation described with positioning in the pre-position and decoupling of the gripper system 14 or the leg 13 from the manipulator arm 11 in the forming position U can be carried out in a corresponding manner for each forming process.
- the second embodiment shown is essentially based on the same forming machine, so that reference is made to the above statements regarding the forming machine as such.
- the second embodiment differs from the first in the manner in which the workpiece 8 is transferred to the forming position U, which will be described in more detail below, with components that are the same and have the same function as the handling unit 2 in particular being denoted by the same reference symbols.
- the workpiece 8 While in the first embodiment the workpiece 8 is actively moved by the handling device 7 as such to the forming position U (also referred to above as process sequence d2), in the second embodiment the workpiece 8 is transferred from the pre-position V to the forming position U by the moving upper tool 4 (also referred to as method sequence d1 above).
- the handling unit 2 also has a handling device 7 , a manipulator 9 , a rotary drive 10 , a manipulator arm 11 and a gripper system 14 .
- the gripper system 14 is coupled to the manipulator arm 11 via a leg 13 via a damping element 15 .
- the damping element 15 brings about an elastic decoupling of the manipulator arm 11 and the gripper system 14 or leg 13 , provided there is no rigid coupling between the leg 13 and the coupling element 12 .
- a change between the rigidly coupled and the elastically decoupled position can take place, analogously to the first embodiment, by a tilting, pivoting or rotating movement.
- the figure 3 shows the situation in which the workpiece 8 is floating above the upper tool 6 in the pre-position V (waiting position) and is still at a distance from the upper tool 4.
- the upper tool 4 By moving the upper tool 4 in the direction of Stroke movement H, this strikes the workpiece 8 in the course of the stroke movement H in a floating position ( FIG. 4 ) and take it with you.
- figure 4 shows the situation in which the workpiece 8 is positioned in the pre-position V and the upper tool 4 has already been moved so far towards the workpiece 8 as part of the lifting movement H that the upper tool 4 takes the workpiece 8 with it or moves it along with it during further movement.
- the workpiece 8 is entrained from the pre-position V and, after covering the distance D, reaches the forming position U, as in FIG. 5 shown.
- the workpiece 8 is formed by further downward movement of the upper tool 4 .
- the handling device 7 of the second embodiment has a prestressing element 19 which, in the longitudinal extension of the manipulator arm 11, is located between the damper element 15 and the end of the Manipulator arm 11, corresponding to the end at which the coupling element 12 is present in the embodiment shown.
- a manipulator arm 11 without a coupling element 12 .
- the prestressing force of the prestressing element 19 is set so that it absorbs the weight of gripper system 14 with leg 13 and tool 8, and keeps leg 13 with workpiece 8 held by gripper system 14 at a distance from manipulator arm 11, in particular can keep it in a floating position.
- the pretensioning element 19 is designed as a pneumatic or hydraulic element which is arranged between the manipulator arm 11 and the leg 13 and is connected to them.
- Such prestressing elements 19 allow variable adjustment of the prestressing force and thus, for example, an adjustment of the prestressing force to the weight of the gripper system 14 and the workpiece 8 or to the torque generated by them with respect to the tilting axis K.
- the manipulator arm 11 can include a coupling element 12, analogously to the first embodiment.
- a variably adjustable prestressing element 19 can be provided, which is or can be operated in such a way that, for example by reducing the prestressing force, the leg 13 can be or is rigidly coupled to the coupling element 12 when the workpiece 8 is gripped in a first operating state, and that, e.g. by increasing the preload force, the leg 13 is no longer rigidly coupled to the coupling element 12 when the workpiece 8 is gripped in a second operating state, and the leg 13 is elastically decoupled from the manipulator arm 11 via the damping element 15 .
- the leg 13 In the rigidly coupled state, the leg 13 can rest on the bearing surface 20, and in the decoupled state, the leg 13 can be lifted off the bearing surface 20.
- a suitably configured hydraulic or pneumatic prestressing element 19 can generate a damping effect that supports the damping element 15 .
- the pretensioning element 19 is set up to generate a variable pretensioning force which acts between the point of application on the manipulator arm 11 and the point of application on the leg 13 .
- a variable pretensioning force acts between the point of application on the manipulator arm 11 and the point of application on the leg 13 .
- the biasing element 19 and the biasing force are in accordance with the design FIG. 3 to 5 designed or adjusted in such a way that when the workpiece 8 is carried along by the upper tool 4, the prestressing force can be suppressed.
- the prestressing element 19 is upset or compressed, as a result of which the leg 13 can move or rotate in the direction of the manipulator arm 11 due to the elasto-mechanical properties of the damping element 15 .
- the angle between the manipulator arm 11 and the leg 13 decreases until the workpiece 8 that is taken along rests on the lower tool 6 in the forming position U.
- the length of the prestressing element 19, and therefore the distance between the leg 13 and the manipulator arm 11 or the coupling element 12, is selected in such a way that there is no rigid coupling between the leg 13 and the manipulator arm 11 or the coupling element 12 even after overpressing. ie that the manipulator arm 11 and the leg 13 are still decoupled elastically.
- the manipulator arm 11 does not have to follow the entrainment movement and can remain stationary at least for the period from the entrainment to the forming point U and during the forming and at the same time remain elastically decoupled from the leg 13 .
- the upper tool 4 moves in the return stroke R and the prestressing element 19 can, due to the effect of the prestressing force, resume the shape that it was not pressed over, as a result of which the workpiece is lifted off the lower tool 6, for example.
- the handling unit 2 or the handling device 7, analogously to the first embodiment is set up in such a way that the gripper system 14 and the manipulator arm 11 can be moved by tilting, pivoting or rotating the manipulator arm 11 and/or by adjusting or Changing the biasing force of the biasing element 19 are rigidly coupled in an operating state.
- the active decoupling or coupling described above is in the second embodiment FIG. 3 to 5 not absolutely necessary if, for example, the prestressing force of the prestressing element 19 is selected or adjusted or can be adjusted in such a way that in the non-overpressed state there is a quasi-rigid coupling in which the prestressing force is greater than the weight from the gripper system acting on the prestressing element 19 14 and workpiece 8.
- pre-tensioning elements 19 with non-adjustable pre-tensioning force such as spring elements, can also be considered.
- the handling unit 2 or the handling device 7 of the second embodiment can also be used in the mode of operation described in connection with the first embodiment.
- Mixed forms are also possible, in which the workpiece 8 is transferred to the forming position U by the handling device 7 being lowered and the workpiece 8 being carried along at least part of the way by the upper tool 4 .
- the modes of operation can also be used with counterblow hammers in which both tools move.
- cooling or cooling of the workpiece during hot forming before the forming process can be reduced by reducing the contact time between the workpiece and the tools.
- the heat input into the tools can also be reduced by reducing the contact time between the workpiece and the tool(s).
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Warmumformung, insbesondere zum Schmieden, eines Werkstücks (8). Verfahrensseitig ist vorgesehen, dassa) das Werkstück (8) während eines Arbeitshubs (H) in einem Arbeitsraum (A) zweier aufeinander zubewegter Werkzeuge (4, 6) einer Umformmaschine (1) in einem Umformvorgang umgeformt wird, undb) das das Werkstück (8) bei dem Umformvorgang in einer im Arbeitsraum (A) gelegenen Umformposition (U) mittels eines Handhabungsgeräts (7) festgehalten wird, wobeic) das Handhabungsgerät (7) das Werkstück (8) vor dem Umformvorgang im Arbeitsraum (A) in einer vorgegebenen, zu den Werkzeugen (4, 6) beabstanden Vorposition (V) vorpositioniert, und wobeid1) das in der Vorposition (V) vorpositionierte Werkstück (8) durch ein im Arbeitshub (H) längs einer Werkzeugbewegungsachse (W) zur Umformposition (U) bewegtes Werkzeug (4) von der Vorposition (V) zur Umformposition (U) mitbewegt wird, und/oderd2) das in der Vorposition (V) vorpositionierte Werkstück (8) durch das Handhabungsgerät (7) in einer zu einem im Arbeitshub (H) längs einer Werkzeugbewegungsachse (W) zur Umformposition (U) bewegten Werkzeug (4) synchronen Bewegung zur Umformposition (U) bewegt wird.The invention relates to a device and a method for hot forming, in particular forging, of a workpiece (8). In terms of the method, it is provided that a) the workpiece (8) is formed during a working stroke (H) in a working space (A) of two tools (4, 6) of a forming machine (1) moving towards one another in a forming process, and b) the workpiece (8 ) is held during the forming process in a forming position (U) in the working area (A) by means of a handling device (7), whereinc) the handling device (7) holds the workpiece (8) in a predetermined, to the tools (4, 6) at a distance from the pre-position (V), and whereind1) the workpiece (8) pre-positioned in the pre-position (V) by a tool (8) moved in the working stroke (H) along a tool movement axis (W) to the forming position (U) 4) is moved from the pre-position (V) to the forming position (U), and/ord2) the workpiece (8) pre-positioned in the pre-position (V) by the handling device (7) in one to one in the working stroke (H) along a tool movement axis (W) to the env Form position (U) moving tool (4) synchronous movement to the forming position (U) is moved.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Warmumformen, insbesondere Schmieden, eines Werkstücks.The invention relates to a device and a method for hot forming, in particular forging, of a workpiece.
Zum industriellen Schmieden von Werkstücken sind, insbesondere schlagende, Umformmaschinen bekannt. Schlagende Umformmaschinen umfassen einen Arbeitsbereich oder Arbeitsraum in dem zwei Werkzeuge relativ zueinander bewegbar sind. Im Allgemeinen erfolgt die Werkzeugbewegung durch eine geradlinige Bewegung zumindest eines Werkzeugs längs einer Werkzeugbewegungsachse.For the industrial forging of workpieces, percussion forming machines in particular are known. Impact forming machines include a work area or work space in which two tools can be moved relative to one another. In general, the tool movement takes place by a linear movement of at least one tool along a tool movement axis.
Das Werkstück wird vor einem Umformvorgang auf einem Werkzeug entsprechend einer Umformposition im Arbeitsraum der Werkzeuge abgelegt. Darauffolgend wird das Werkstück im Arbeitshub des Werkzeugs durch die Schlagkraft oder Stoßenergie bzw. Umformenergie beim Auftreffen des Werkzeugs auf das Werkstück umgeformt.Prior to a forming process, the workpiece is placed on a tool according to a forming position in the working area of the tools. The workpiece is then formed in the working stroke of the tool by the impact force or impact energy or forming energy when the tool hits the workpiece.
Die jeweils erforderliche Umformkraft und Umformtemperatur sind abhängig von dem jeweiligen Werkstoff, sowie von den Anforderungen an die Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität.The forming force and forming temperature required in each case depend on the material in question, as well as on the requirements for dimensional accuracy and surface quality.
Schmiedbare Werkstoffe sind grundsätzlich alle knetbaren Metalle und Metalllegierungen, und dabei sowohl eisenhaltige Werkstoffe wie Stähle als auch nicht eisenhaltige Metalle, wie Magnesium, Aluminium, Titan, Kupfer, Nickel und Legierungen daraus. Die beim Schmieden auftretenden Temperaturen können bei einer Warmumformung beispielsweise im Bereich von 550°C bis 750°C (sog. Halbwarmumformung) und darüber, z.B. oberhalb von 900°C (sog. Warmumformung) liegen.Forgeable materials are basically all malleable metals and metal alloys, including both ferrous materials such as steel and non-ferrous metals such as magnesium, aluminum, titanium, copper, nickel and alloys thereof. The temperatures that occur during forging can be, for example, in the range from 550° C. to 750° C. (so-called semi-hot forging) and above, for example above 900° C. (so-called hot forging).
Die Umformtemperatur wird üblicherweise in einen Temperaturbereich gelegt, in dem die zum Umformen erforderliche Umformbarkeit oder Fließfähigkeit des Werkstoffes vorliegt, in dem Erholungs- und Rekristallisationsvorgänge im Werkstoff ablaufen und in dem auch unerwünschte Phasenumwandlungen vermieden werden können.The forming temperature is usually set in a temperature range in which the formability or flowability of the material required for forming is present, in which recovery and recrystallization processes in the material take place and in which undesirable phase transformations can also be avoided.
Aus der
Durch die beim Schmieden auftretenden Schmiede- und Umformkräfte sowie auf Grund der vergleichsweise hohen Dynamik beim Umformvorgang selbst ist es unter gewissen Umständen erforderlich, das Werkstück während des Umformvorgangs zu halten.Due to the forging and forming forces that occur during forging and due to the comparatively high dynamics during the forming process itself, under certain circumstances it is necessary to hold the workpiece during the forming process.
Die
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zum Warmumformen, insbesondere zum Schmieden, eines Werkstücks anzugeben. Ferner soll ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Warmumformen angegeben werden, mit welchem verbesserte Umformergebnisse erreicht werden können.It is an object of the invention to specify a new method and a new device for hot forming, in particular forging, of a workpiece. Furthermore, a method and a device for hot forming are to be specified, with which improved forming results can be achieved.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche sowie aus der nachfolgenden Beschreibung.This object is solved by the features of the independent claims. Refinements of the invention emerge from the features of the dependent claims and from the following description.
Nach einer der Erfindung zu Grunde liegenden Erkenntnis ist bei den oben beschriebenen, bekannten Schmiedemaschinen zur Warmumformung, insbesondere zur Massivumformung, das in der Umformposition gehaltene Werkstück vergleichsweise lange in Kontakt mit dem Umformwerkzeug, wodurch das Werkstück insbesondere lokal abkühlen oder gar auskühlen kann, was sich ungünstig auf das Umformergebnis und Werkstückqualität auswirken kann. Eine Verbesserung des Umformergebnisses durch Reduktion der Abkühlung vor dem konkreten Umformvorgang kann insbesondere durch die hierin beschriebenen, erfindungsgemäßen vorrichtungsseitigen und verfahrensseitigen Ausgestaltungen erreicht werden.According to one finding on which the invention is based, in the known forging machines described above for hot forming, in particular for bulk forming, the workpiece held in the forming position is in contact with the forming tool for a comparatively long time, as a result of which the workpiece can cool down or even cool down locally, which can have an unfavorable effect on the forming result and workpiece quality. An improvement in the forming result by reducing the cooling before the specific forming process can be achieved in particular by the device-side and method-side configurations described herein according to the invention.
Nach einer Ausgestaltung ist ein Verfahren zur Warmumformung eines Werkstücks vorgesehen. Bei der Warmumformung handelt es sich vorzugsweise um eine Massivumformung, weiter vorzugsweise um das Schmieden von Werkstücken. Die zur Ausführung des Verfahrens verwendete Vorrichtung kann beispielsweise eine Umformmaschine, insbesondere eine schlagende Umformmaschine, einen, beispielsweise hydraulischen, Hammer, eine Spindelpresse und dgl. umfassen. Unter der Warmumformung soll dabei auch eine Halbwarmumformung verstanden werden, insbesondere in den eingangs genannten Temperaturbereichen.According to one embodiment, a method for hot forming a workpiece is provided. The hot forming is preferably a massive forming, more preferably the forging of workpieces. The device used to carry out the method can comprise, for example, a forming machine, in particular a percussive forming machine, a hammer, for example a hydraulic one, a screw press and the like. Warm forming should also be understood as meaning warm forming, particularly in the temperature ranges mentioned at the outset.
Die Umformmaschine kann ein feststehendes Werkzeug und ein, z.B. hydraulisch oder mechanisch, bewegtes Werkzeug aufweisen, welches zur Umformung des Werkstücks in einem Arbeitshub von einer Ausgangsposition längs einer Werkzeugbewegungsachse auf das feststehende Werkzeug zubewegt wird. Im Bereich, bzw. bei Erreichen des Umformpunkts erfolgt eine Umformung des Werkstücks. Nach der Umformung wird das Werkzeug in einem Rückhub zur Ausgangslage zurückbewegt.The forming machine can have a fixed tool and a tool that is moved, for example hydraulically or mechanically, which is moved in one working stroke from a starting position along a tool movement axis toward the fixed tool for forming the workpiece. In the area or when the forming point is reached, the workpiece is formed. After forming, the tool is returned to the starting position in a return stroke.
Die zu Grunde liegende Erfindung ist jedoch nicht auf Umformmaschinen mit einem feststehenden und einem bewegten bzw. beweglichen Werkzeug beschränkt, sondern kann in gleicher Weise auch bei Umformmaschinen mit zwei, z.B. zum Umformpunkt, bewegten Werkzeugen angewandt werden.However, the underlying invention is not limited to forming machines with a stationary tool and a moving or movable tool, but can also be used in the same way in forming machines with two tools that are moved, e.g. to the forming point.
Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass das Werkstück während eines Arbeitshubs in einem Arbeitsraum zweier aufeinander zubewegter Werkzeuge einer Umformmaschine in einem Umformvorgang umgeformt wird. Dabei ist vorgesehen, dass das Werkstück bei dem Umformvorgang in einer im Arbeitsraum gelegenen Umformposition mittels eines Handhabungsgeräts festgehalten wird.The method provides that the workpiece is formed during a working stroke in a working space of two tools of a forming machine that are moving towards one another in a forming process. It is provided that during the forming process the workpiece is held in place in a forming position in the work area by means of a handling device.
Das Handhabungsgerät kann ferner dazu vorgesehen sein, das Werkstück zum Arbeitsraum hin und vom Arbeitsraum weg zu bewegen und/oder das Werkstück im Arbeitsraum umzupositionieren oder umzulagern, beispielsweise wenn das Werkstück in mehreren zeitlich aufeinanderfolgenden Umformvorgängen umgeformt wird.The handling device can also be provided to move the workpiece to and from the working space and/or to reposition or rearrange the workpiece in the working space, for example if the workpiece is formed in several successive forming processes.
Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass das, insbesondere automatisiert betreibbare, Handhabungsgerät das Werkstück vor dem Umformvorgang, d.h. vor der Umformung durch die Werkzeuge, im Arbeitsraum in einer vorgegebenen, zu den Werkzeugen beabstanden Vorposition (oder: Zwischenposition, oder Warteposition) vorpositioniert. Dabei kann die Vorposition als eine zeitlich innerhalb des Arbeitshubs gelegene Warteposition verstanden werden, in welcher das Handhabungsgerät das Werkstück positioniert. In der Vorposition oder Warteposition ist das Werkstück beabstandet zu den Werkzeugen angeordnet, insbesondere derart, dass eine Wärmeübertragung, insbesondere eine Wärmeleitung durch mechanische Berührung, vom Werkstück auf das oder die Werkzeuge reduziert, vorzugsweise vermieden bzw. vernachlässigbar ist. Insbesondere kann die Vorposition so gewählt sein, dass ein thermischer Kontakt zwischen Werkstück und dem/den Werkzeugen vermieden ist, so dass ein Wärmeübertrag von Werkstück zu den Werkzeugen im Wesentlichen vermieden wird.The method provides that the handling device, which can in particular be operated automatically, prepositions the workpiece before the forming process, i.e. before forming by the tools, in the working space in a predetermined pre-position (or: intermediate position, or waiting position) at a distance from the tools. The pre-position can be understood as a waiting position within the working stroke, in which the handling device positions the workpiece. In the pre-position or waiting position, the workpiece is arranged at a distance from the tools, in particular in such a way that heat transfer, in particular heat conduction through mechanical contact, from the workpiece to the tool or tools is reduced, preferably avoided or negligible. In particular, the pre-position can be selected such that thermal contact between the workpiece and the tool(s) is avoided, so that heat transfer from the workpiece to the tools is essentially avoided.
Bezüglich des oder der Werkzeuge ist die Vorpositionierung des Werkstücks in der Vorposition bevorzugter Weise eine schwebende Positionierung im Arbeitsraum. Dabei kann das Werkstück z.B. lediglich durch das Handhabungsgerät gehalten werden.With regard to the tool or tools, the pre-positioning of the workpiece in the pre-position is preferably a floating positioning in the working space. In this case, the workpiece can only be held by the handling device, for example.
Das Verfahren kann in vorteilhaften Ausführungsformen vorsehen, dass das Werkstück im Arbeitsraum für eine gewisse Zeitdauer schwebend positioniert bzw. gehalten ist oder wird. Die Zeitdauer kann dabei z.B. innerhalb der Dauer des Arbeitshubs liegen. Das Werkstück kann in der Vorposition schwebend positioniert sein oder werden, während sich die Werkzeuge relativ zueinander bewegen. Besonders vorteilhaft wird das Werkstück derart schwebend positioniert, so dass die Kontaktzeit des Werkstücks mit den Werkzeugen minimiert ist.In advantageous embodiments, the method can provide for the workpiece to be positioned or held in a floating manner in the working space for a certain period of time. The duration can be within the duration of the working stroke, for example. The workpiece may be floating positioned in the pre-position while the tools move relative to each other. In a particularly advantageous manner, the workpiece is positioned in a floating manner such that the contact time of the workpiece with the tools is minimized.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das in der Vorposition vorpositionierte Werkstück im Arbeitsraum für ein vorgegebenes Mindestzeitintervall, das abhängig ist vom jeweiligen Umformprozess, innerhalb eines Arbeitshubs schwebend positioniert wird, so dass eine Kontaktzeit des Werkstücks mit den Werkzeugen minimiert ist.It can preferably be provided that the workpiece pre-positioned in the pre-position is positioned floating in the working space for a predetermined minimum time interval, which depends on the respective forming process, within a working stroke, so that the contact time of the workpiece with the tools is minimized.
Ist eines der Werkzeuge feststehend und wird das andere im Arbeitshub bewegt, kann die Vorposition derart gewählt sein, dass die dem feststehenden Werkzeug zugewandte Seite des Werkstücks einen vorgegebenen Abstand vom feststehenden Werkzeug aufweist. Der Abstand kann dabei, beispielsweise unter Berücksichtigung der Temperatur des Werkstücks, so gewählt sein, dass ein Wärmeübergang vom Werkstück auf das Werkzeug reduziert, vorzugsweise im Wesentlichen vermieden ist oder wird. Allgemein formuliert kann die Vorposition so definiert oder gewählt sein, dass die einem jeweiligen Werkzeug zugewandte Seite des Werkstücks in der Vorposition zumindest für ein gegebenes Zeitintervall oder Zeitfenster während des Arbeitshubs einen vorgegebenen Mindestabstand zum Werkzeug aufweist. Das Zeitfenster ist dabei vorzugsweise so gewählt und die Handhabungseinheit wird vorzugsweise so betrieben, dass das Zeitintervall oder Zeitfenster, in dem das Werkstück keinen Kontakt mit dem/den Werkzeugen hat, maximal ist. Der Mindestabstand kann in Abhängigkeit des Werkstücks, der Form des Werkstücks und/oder der Werkzeuge, und/oder in Abhängigkeit der Werkstücktemperatur gewählt sein.If one of the tools is stationary and the other is moved in the working stroke, the pre-position can be selected in such a way that the side of the workpiece facing the stationary tool has a predetermined distance from the stationary tool. The distance can be selected, for example taking into account the temperature of the workpiece, in such a way that heat transfer from the workpiece to the tool is reduced, preferably essentially avoided. In general terms, the pre-position can be defined or selected such that the side of the workpiece facing a respective tool in the pre-position has a predetermined minimum distance from the tool at least for a given time interval or time window during the working stroke. The time window is preferably selected and the handling unit is preferably operated in such a way that the time interval or time window in which the workpiece has no contact with the tool(s) is at a maximum. The minimum distance can be selected depending on the workpiece, the shape of the workpiece and/or the tools, and/or depending on the temperature of the workpiece.
Die Vorposition kann bei dem Verfahren beispielsweise über ein vorgegebenes Mindestzeitintervall hinweg eingehalten werden, wobei das Mindestzeitintervall abhängig sein kann von der jeweiligen Umformmaschine, dem jeweiligen Umformprozess, der Bewegung des/der Werkzeuge, der Art des Werkstückmaterials, der Werkstückform, der Werkzeugform, der Werkzeuggravur, der Werkstücktemperatur usw..In the method, the pre-position can be maintained, for example, over a predetermined minimum time interval, wherein the minimum time interval can depend on the respective forming machine, the respective forming process, the movement of the tool(s), the type of workpiece material, the workpiece shape, the tool shape, the tool engraving , the workpiece temperature, etc..
Gemäß einer Verfahrensweise des Verfahrens ist vorgesehen, dass:
d1) das in der Vorposition vorpositionierte Werkstück durch ein im Arbeitshub längs einer Werkzeugbewegungsachse zur Umformposition bewegtes Werkzeug von der Vorposition zur Umformposition mitbewegt wird.According to a procedure of the method it is provided that:
d1) the workpiece pre-positioned in the pre-position is moved from the pre-position to the forming position by a tool that is moved in the working stroke along a tool movement axis to the forming position.
Dabei kann das im Arbeitshub zur Umformposition bewegte Werkzeug als Mitnehmer wirken, welcher im Bereich der Vorposition auf das Werkstück trifft und dieses zur Umformposition mitnimmt. Bei Auftreffen des von dem als Mitnehmer wirkenden Werkzeug geführten Werkstücks auf das weitere Werkzeug gelangt das Werkstück auch in Kontakt mit diesem weiteren Werkzeug und wird im Arbeitshub durch das Einwirken der beiden Werkzeuge umgeformt. Bei dieser Verfahrensweise kann das Werkstück für die Zeitdauer ab Positionierung in der Vorposition bis zur Mitnahme durch das Werkzeug schwebend positioniert werden. Während dieser Zeitdauer ist das Werkstück nicht in Kontakt mit einem der Werkzeuge, und eine Wärmeübertragung durch thermischen Kontakt kann vermieden werden.The tool that is moved in the working stroke to the forming position can act as a driver, which hits the workpiece in the area of the pre-position and takes it with it to the forming position. When the workpiece guided by the tool acting as a driver strikes the additional tool, the workpiece also comes into contact with this additional tool and is formed in the working stroke by the action of the two tools. With this procedure, the workpiece can be positioned in a floating manner for the period of time from positioning in the pre-position until it is carried along by the tool. During this period, the workpiece is not in contact with any of the tools, and heat transfer by thermal contact can be avoided.
Der in der Vorposition zwischen Werkzeug und Werkstück vorhandene Abstand kann dabei derart gewählt werden, und ist vorteilhafterweise auch so gewählt, dass bis zum und/oder um den Zeitpunkt der Mitnahme des Werkstücks im Wesentlichen kein, d.h. kein maßgeblicher, Wärmeabfluss vom warmen Werkstück auf bzw. in das oder die Werkzeuge erfolgt. Mithin kann eine bei bekannten Umformmaschinen dem Umformvorgang vorausgehende Abkühlung des Werkstücks infolge eines Kontakts des Werkstücks mit dem oder den Werkzeugen vermieden, zumindest jedoch wesentlich verringert werden. Beispielsweise kann eine solche Verringerung im Vergleich zu Umformverfahren erreicht werden, bei welchen die Werkstücke vom Handhabungsgerät unmittelbar auf ein Werkzeug abgelegt werden und in thermischem Kontakt mit dem Werkzeug sind.The distance between the tool and the workpiece in the pre-position can be selected in such a way, and is advantageously also selected in such a way that up to and/or around the time the workpiece is carried along, there is essentially no, i.e. no significant, heat dissipation from the warm workpiece on or .into the tool or tools. Consequently, in known forming machines, cooling of the workpiece prior to the forming process as a result of contact of the workpiece with the tool or tools can be avoided, or at least significantly reduced. For example, such a reduction can be achieved compared to forming methods in which the workpieces are placed directly on a tool by the handling device and are in thermal contact with the tool.
Die Werkstücktemperatur als solche ist hinsichtlich Umformbarkeit, Fließfähigkeit, Rekristallisation usw. eine die Qualität des fertigen Werkstücks beeinflussende Größe. Mit der vorgeschlagenen Verfahrensweise, ist es, wie beschrieben, möglich, eine (lokale) Abkühlung des Werkstücks durch Wärmeabfluss an und in das Werkzeug durch thermischen Kontakt mit dem Werkstück vor der eigentlichen Umformung zu verringern bzw. im Wesentlichen zu vermeiden. Insbesondere kann dies erreicht werden durch eine Minimierung der Kontaktzeit zwischen Werkstück und Werkzeug vor dem Umformvorgang. Eine solche Vorgehensweise kann sich positiv auf die finale Werkstückqualität auswirken. Ferner wird durch eine insgesamt verringerte Kontaktzeit mit dem oder den Werkzeugen weniger Wärme in die Werkzeuge eingetragen, wodurch auch Haltbarkeit und/oder Kühlanforderungen für die Werkzeuge positiv beeinflusst werden können. Insbesondere kann die Kontaktzeit im Wesentlichen auf die Umformzeit verringert werden, die abhängig ist vom jeweiligen Umformvorgang, und z.B. bei wenigen Millisekunden liegen kann. Im Vergleich ist diese Kontaktzeit deutlich kürzer als bei Umformmaschinen, bei welchen das Werkstück unmittelbar auf dem Werkzeug positioniert und dort wartend bis zum Auftreffen des bewegten Werkzeugs gehalten wird.The workpiece temperature as such is a variable that influences the quality of the finished workpiece with regard to formability, flowability, recrystallization, etc. With the proposed procedure, it is possible, as described, to reduce or essentially avoid (local) cooling of the workpiece through heat dissipation to and into the tool through thermal contact with the workpiece before the actual forming. In particular, this can be achieved by minimizing the contact time between the workpiece and the tool before the forming process. Such an approach can have a positive effect on the final workpiece quality. Furthermore, due to an overall reduced contact time with the tool or tools, less heat is introduced into the tools, as a result of which durability and/or cooling requirements for the tools can also be positively influenced. In particular, the contact time can essentially be reduced to the forming time, which depends on the respective forming process and can be a few milliseconds, for example. In comparison, this contact time is significantly shorter than with forming machines, in which the workpiece is positioned directly on the tool and held there waiting until the moving tool hits it.
In einer weiteren Verfahrensweise des vorgeschlagenen Verfahrens, die in Alleinstellung oder auch in Kombination mit der oben beschriebenen Verfahrensweise durchgeführt werden kann, ist vorgesehen, dass:
d2) das in der Vorposition vorpositionierte Werkstück durch das Handhabungsgerät in einer zu einem im Arbeitshub längs einer Werkzeugbewegungsachse (W) zur Umformposition bewegten Werkzeug synchronen Bewegung zur Umformposition bewegt wird.In a further procedure of the proposed method, which can be carried out alone or in combination with the procedure described above, it is provided that:
d2) the workpiece pre-positioned in the pre-position is moved to the forming position by the handling device in a movement that is synchronous with a tool that is moved in the working stroke along a tool movement axis (W) to the forming position.
Bei dieser Verfahrensweise wird das Werkstück in der Vorposition, beispielsweise schwebend positioniert, gehalten, mit einem Abstand zu den Werkzeugen. Der Abstand ist dabei vorzugsweise wiederum so gewählt sein, dass eine Wärmeübertragung vom Werkstück auf das oder die Werkzeuge durch thermischen Kontakt im Wesentlichen vermieden ist. Im Unterschied zu der weiter oben beschriebenen Verfahrenswiese nach d1) ist vorgesehen, dass das Werkstück durch das Handhabungsgerät selbst, und nicht durch das Werkzeug als Mitnehmer, in die Umformposition bewegt wird. Dazu kann das Handhabungsgerät einen Transfer- oder Bewegungsprozess ausführen, in dem das Werkstück von der Vorposition (automatisch) in die Umformposition überführt wird. Ist eines der Werkzeuge stationär, so kann das Handhabungsgerät so betrieben werden, dass das Werkstück in der Umformposition auf oder nahezu auf dem stationären Werkzeug positioniert ist. Der Transfer- oder Bewegungsprozess kann dabei in Abhängigkeit der Position des bewegten Werkzeugs getriggert werden, beispielsweise in Abhängigkeit des Abstands zwischen bewegtem Werkzeug und dem in der Vorposition positioniertem Werkstück. Ein entsprechender Trigger kann dabei so gewählt bzw. vorgegeben sein, dass das Handhabungsgerät ausreichend Zeit hat, das Werkstück vor auftreffen des bewegten Werkzeugs auf dem z.B. unbewegten Werkzeug ordnungsgemäß zu positionieren.With this procedure, the workpiece is held in the pre-position, for example in a floating position, at a distance from the tools. In this case, the distance is preferably selected in such a way that heat transfer from the workpiece to the tool or tools due to thermal contact is essentially avoided. In contrast to the procedure according to d1) described further above, it is provided that the workpiece is moved into the forming position by the handling device itself and not by the tool as a driver. For this purpose, the handling device can carry out a transfer or movement process in which the workpiece is (automatically) transferred from the pre-position to the forming position. If one of the tools is stationary, the handling device can be operated in such a way that the workpiece is positioned on or almost on the stationary tool in the forming position. The transfer or movement process can be triggered depending on the position of the moving tool, for example depending on the distance between the moving tool and the workpiece positioned in the pre-position. A corresponding trigger can be selected or specified in such a way that the handling device has sufficient time to properly position the workpiece before the moving tool hits the stationary tool, for example.
Analog zu der Verfahrensweise gemäß d1), bei der ein Werkzeug als Mitnehmer wirkt, kann auch bei der Verfahrensweise nach d2), bei der das Handhabungsgerät das Werkstück zunächst schwebend positioniert und dann in die Umformposition überführt, die Kontaktzeit des Werkstücks mit den Werkzeugen innerhalb eines Arbeitshubs, z.B. im Zeitraum vor dem eigentlichen Umformvorgang, reduziert, insbesondere minimiert, werden. Damit können, insbesondere auf Grund des fehlenden direkten thermischen Kontakts zwischen Werkstück und Werkzeug/en, die Abkühlung des Werkstücks vor Umformung und ein geringerer Wärmeeintrag in die Werkzeuge usw. erreicht werden.Analogously to the procedure according to d1), in which a tool acts as a driver, the contact time of the workpiece with the tools within a Working strokes, e.g. in the period before the actual forming process, are reduced, in particular minimized. In this way, particularly due to the lack of direct thermal contact between the workpiece and the tool(s), the cooling of the workpiece before forming and a lower heat input into the tools etc. can be achieved.
Beide Verfahrensweisen nach d1) und d2) zeigen die Gemeinsamkeit, dass die Kontaktzeit zwischen dem Werkstück und dem/den Werkzeugen im Zeitraum vor der eigentlichen Umformung minimiert werden kann. Entsprechend kann eine Abkühlung infolge thermischen Kontakts auf ein Minimum reduziert werden.Both procedures according to d1) and d2) have in common that the contact time between the workpiece and the tool(s) can be minimized in the period before the actual forming. Accordingly, cooling due to thermal contact can be reduced to a minimum.
In einer Ausgestaltung kann die Vorposition derart gewählt sein, dass das Werkstück in der Vorposition, zumindest jedoch bei Erreichen der Vorposition, in Richtung der Werkzeugbewegungsachse, längs der sich das bewegte Werkzeug bewegt, einen vorgegebenen Abstand, beispielsweise einen vorgegebenen Mindestabstand, von der Umformposition und/oder von einem unbewegt ortsfesten Werkzeug, beispielsweise einer Auflageposition auf dem ortsfesten Werkzeug, aufweist. Die Vorposition kann so gewählt sein, dass der vorgegebene Abstand und/oder die Vorposition als solche für eine gewisse Dauer, z.B. eine vorgegebene Mindestdauer, eingehalten bzw. eingenommen werden. Die Mindestdauer ist dabei vorzugsweise größer, insbesondere deutlich größer, als die Schaltzeiten, Anhalte- und/oder Abbremszeiten der jeweils verwendeten Handhabungsgeräte.In one configuration, the pre-position can be selected in such a way that the workpiece in the pre-position, but at least when the pre-position is reached, is a predetermined distance, for example a predetermined minimum distance, from the forming position and in the direction of the tool movement axis, along which the moving tool moves /or of an unmoved, stationary tool, for example a support position on the stationary tool. The pre-position can be selected in such a way that the predetermined distance and/or the pre-position as such are maintained or assumed for a certain period of time, e.g. a predetermined minimum period. The minimum duration is preferably longer, in particular significantly longer, than the switching times, stopping and/or braking times of the handling devices used in each case.
Beispielsweise kann die Vorposition so gewählt sein, dass die Dauer, in welcher das Werkstück in der Vorposition schwebend, insbesondere schwebend ruhend, gehalten werden kann bzw. wird, für die Dauer des Arbeitshubs maximal ist, bei gleichzeitiger Einhaltung eines beorzugten Abstands, bei dem eine für die Umformung maßgebliche Werkstückaus- oder -abkühlung durch Wärmeeintrag bzw. Wärmeabfluss in das Werkzeug vermieden ist.For example, the pre-position can be selected such that the duration in which the workpiece can be or is held floating in the pre-position, in particular floating and resting, is maximum for the duration of the working stroke, while maintaining a preferred distance at which a Cooling or cooling of the workpiece, which is decisive for the forming, is avoided by heat input or heat dissipation in the tool.
Die vorgeschlagenen Verfahrensweisen sind damit dazu geeignet, die Kontaktzeit des Werkstücks mit den Werkzeugen vor dem Umformvorgang zu verringern um so einer, beispielsweise lokalen, Aus- und Abkühlung des Werkstücks entgegenzuwirken.The proposed procedures are therefore suitable for reducing the contact time of the workpiece with the tools before the forming process in order to counteract, for example, local cooling and cooling of the workpiece.
Nach einer Ausgestaltung wird die synchrone Bewegung gemäß der Verfahrensweise nach d2) ausgeführt und/oder getriggert, sobald das auf die Umformposition zubewegte Werkzeug im Arbeitshub eine Referenzposition erreicht. Die Referenzposition kann dabei abhängig vom jeweiligen Umformvorgang gewählt sein bzw. werden. Beispielsweise kann die Referenzposition derart gewählt sein, dass dem Handhabungsgerät ab dem Trigger bis zum Auftreffen des bewegten Werkzeugs noch ausreichend Zeit verbleibt, um das Werkstück in der Umformposition, z.B. auf einem Werkzeug, ordnungsgemäß zu positionieren und ggf. noch weitere Operationen ausführen zu können. Solche weiteren Operationen können beispielsweise ausgeführt werden, um das Handhabungsgerät in eine Konfiguration zu überführen, die es ermöglicht, zumindest Teile oder Teilbereiche des Handhabungsgeräts zumindest für die Dauer des Umformvorgangs elastisch, insbesondere elastisch gedämpft, vom Werkstück bzw. von den sich über das Werkstück ausbreitenden Schwingungen oder Schlägen bei der Umformung zu entkoppeln. Eine solche elastische Entkopplung kann erforderlich sein, wenn Teile oder Teilbereiche des Handhabungsgeräts empfindlich gegenüber Stöße und Prellschläge usw. sind, wie sie bei der Umformung auftreten, denn das vorgeschlagene Verfahren sieht vor, dass das Werkstück während der Umformung vom Handhabungsgerät gehalten bzw. fixiert wird.According to one embodiment, the synchronous movement is carried out and/or triggered according to the procedure according to d2) as soon as the tool moved towards the forming position reaches a reference position in the working stroke. The reference position can be selected depending on the respective forming process. For example, the reference position can be selected in such a way that the handling device still has enough time from the trigger until the moving tool hits it to correctly position the workpiece in the forming position, e.g. on a tool, and to be able to carry out further operations if necessary. Such further operations can be carried out, for example, in order to convert the handling device into a configuration that makes it possible to elastically, in particular elastically dampen, at least parts or partial areas of the handling device at least for the duration of the forming process, from the workpiece or from the spreading over the workpiece To decouple vibrations or impacts during the forming. Such an elastic decoupling may be necessary if parts or partial areas of the handling device are sensitive to impacts and rebound impacts, etc., such as occur during forming, because the proposed method provides for the workpiece to be held or fixed by the handling device during forming .
Die synchrone Bewegung kann, wie bereits angedeutet, beispielsweise derart ausgeführt werden oder eingerichtet sein, dass das Werkstück die Umformposition, beispielsweise eine Umformposition auf einem ortsfest ruhenden Werkzeug, erreicht und, sofern erforderlich, die Handhabungseinheit elastisch entkoppelt ist, bevor das bewegte Werkzeug das Werkstück zur Umformung beaufschlägt.As already indicated, the synchronous movement can, for example, be carried out or set up in such a way that the workpiece reaches the forming position, for example a forming position on a stationary tool, and, if necessary, the handling unit is elastically decoupled before the moving tool touches the workpiece applied to the transformation.
Die synchrone Bewegung kann dabei insbesondere als eine Bewegung verstanden werden, die gleichlaufend zur bzw. einhergehend mit der Bewegung des bewegten Werkzeugs erfolgt, wobei das vom Handhabungsgerät geführte bzw. bewegte Werkstück zur Umformposition hin dem bewegten Werkzeug vorauseilt, und das Werkstück die Umformposition vor dem bewegten Werkzeug erreicht. Das Vorauseilen des Werkstücks kann so eingestellt werden und ist vorzugsweise so eingestellt, dass dem Handhabungsgerät im Bereich der Umformposition ausreichend Zeit zur Positionierung und/oder Ausrichtung des Werkstücks und, nach erfolgter Positionierung und/oder Ausrichtung, sofern erforderlich, ausreichend Zeit zur Einstellung der elastischen Entkopplung verbleibt.The synchronous movement can be understood in particular as a movement that occurs concurrently with or accompanying the movement of the moving tool, with the workpiece guided or moved by the handling device leading to the forming position towards the moving tool, and the workpiece reaching the forming position in front of the moving tool. The advance of the workpiece can be adjusted and is preferably adjusted in such a way that the handling device has sufficient time in the area of the forming position to position and/or align the workpiece and, after positioning and/or alignment has taken place, if necessary, sufficient time to adjust the elastic decoupling remains.
Nach einer Ausgestaltung kann eine Ausrichtung des Werkstücks in der Vorposition bzw. der Warteposition bis auf eine Verschiebung oder Bewegung parallel zur Werkzeugbewegungsachse, d.h. parallel zur Bewegung des bewegten Werkzeugs, im Wesentlichen derjenigen Ausrichtung entsprechen, die für die Umformposition vorgesehen ist. Das kann beispielsweise in der Verfahrensart nach d1) von Vorteil sein, wenn das in der Vorposition befindliche Werkstück durch das Werkzeug mitgenommen wird, denn das als Mitnehmer arbeitende bewegte Werkzeug führt im Wesentlichen zu einer Parallelverschiebung des Werkstücks hin zur Umformposition.According to one embodiment, an alignment of the workpiece in the pre-position or the waiting position can essentially correspond to the alignment provided for the forming position, apart from a displacement or movement parallel to the tool movement axis, i.e. parallel to the movement of the moving tool. This can be advantageous, for example, in the method according to d1) if the workpiece in the pre-position is taken along by the tool, because the moving tool working as a driver essentially leads to a parallel displacement of the workpiece towards the forming position.
Nach einer Ausgestaltung kann das Handhabungsgerät ein Greifersystem und einen zur räumlichen Bewegung des Greifersystems ausgebildeten Manipulator umfassen. Bei dem Manipulator kann es sich um einen Roboterarm und dgl. handeln. Das Greifersystem, kann beispielsweise zumindest eine Greifereinheit mit ein, zwei oder mehr Greifelementen oder Greiffingern zum Greifen und Halten des Werkstücks und, optional, einen oder mehrere Greiferantriebe umfassen. Die Greifereinheit kann z.B. über einen Arm oder Schenkel am Manipulator befestigt sein.According to one embodiment, the handling device can include a gripper system and a manipulator designed for spatial movement of the gripper system. The manipulator can be a robot arm and the like. The gripper system can, for example, comprise at least one gripper unit with one, two or more gripper elements or gripper fingers for gripping and holding the workpiece and, optionally, one or more gripper drives. The gripper unit can be attached to the manipulator via an arm or leg, for example.
Als Greifer soll dabei jedwedes Element verstanden werden, das ein Greifen und Halten eines Werkstücks, beispielsweise nach Art einer Klemme, Klammer oder eines Greifers und dgl. ermöglicht. Der Manipulator bildet für das Greifersystem im weitesten Sinne eine Transport- oder Bewegungseinheit, mit der das Greifersystem räumlich bewegt und ggf. ausgerichtet werden kann, beispielsweise gemäß mehrerer Translationsfreiheitsgrade und einer oder mehrerer Rotationsfreiheitsgrade.Any element that enables a workpiece to be gripped and held, for example in the manner of a clamp, clamp or a gripper and the like, should be understood as a gripper. In the broadest sense, the manipulator forms a transport or movement unit for the gripper system, with which the gripper system can be spatially moved and possibly aligned, for example according to a plurality of translational degrees of freedom and one or more rotational degrees of freedom.
Das Greifersystem kann über ein zwischengeschaltetes Dämpferelement, insbesondere ein mechanisch dämpfendes, elastisches Element (oder: elasto-mechanisch dämpfendes Element), genauer über ein, zwei oder mehrere solche Dämpferelemente mit dem Manipulator verbunden und durch das (zumindest eine) Dämpferelement vom Manipulator zumindest teilweise elastisch dämpfend entkoppelt und/oder elastisch dämpfend entkoppelbar sein. Bei dem Dämpferelement kann es sich beispielsweise um ein elasto-mechanisches Dämpferelement oder Absorberelement zur Schwingungs-, Stoß-, Prell- und/oder Prallenergie-Dämpfung bzw. -Absorption handeln, umfassend beispielsweise ein Dämpfer-/Absorbermaterial aus Kunststoff. Das Dämpferelement bewirkt eine elasto-mechanisch dämpfende Entkopplung, hierin auch als "elastische Entkopplung" bezeichnet.The gripper system can be connected to the manipulator via an intermediate damping element, in particular a mechanically damping, elastic element (or: elasto-mechanically damping element), more precisely via one, two or more such damping elements, and can be at least partially separated from the manipulator by the (at least one) damping element be decoupled in an elastically damping manner and/or decoupled in an elastically dampening manner. The damper element can be, for example, an elasto-mechanical damper element or absorber element for vibration, shock, impact and/or impact energy damping or absorption, comprising, for example, a damper/absorber material made of plastic. The damper element brings about an elasto-mechanically damping decoupling, also referred to herein as "elastic decoupling".
Im Allgemeinen kann das Dämpferelement dazu ausgebildet und entsprechend montiert sein, das Greifersystem vom Manipulator elasto-mechanisch zu entkoppeln, so dass beim Umformvorgang über das Greifersystem in Richtung Manipulator ausbreitende Schwingungen, Stöße und dgl. zumindest teilweise gedämpft und/oder zumindest teilweise absorbiert werden können. Vorteilhafter Weise ist das Dämpferelement so ausgelegt, eingerichtet und montiert, dass der, in der Regel mechanisch weniger belastbare Manipulator denjenigen Belastungen dennoch standhalten, die beim Betrieb der Kombination aus Umformmaschine und Handhabungsgerät beim Umformvorgang auftreten und über das Greifersystem auf das Dämpferelement wirken.In general, the damping element can be designed and mounted accordingly to elasto-mechanically decouple the gripper system from the manipulator, so that during the forming process, vibrations, impacts and the like that propagate via the gripper system in the direction of the manipulator can be at least partially damped and/or at least partially absorbed . The damping element is advantageously designed, set up and installed in such a way that the manipulator, which is generally less mechanically resilient, nevertheless withstands those loads which occur during the operation of the combination of forming machine and handling device during the forming process and which act on the damping element via the gripper system.
Das Greifersystem kann an bzw. mit dem Manipulator derart gekoppelt sein, dass der Manipulator zumindest für die Dauer des Umformvorgangs oder Umformschrittes (z.B. Verfahrensverlauf nach d1) bzw. zumindest ab dem Zeitpunkt der Mitnahme durch das Werkzeug bis zum Ende des Umformvorgangs (z.B. Verfahrensverlauf nach d2) über das Dämpferelement vom Greifersystem elastisch entkoppelt ist. Das Dämpferelement kann ein oder mehrere Materialien aufweisen, durch welche das Dämpferelement flexibel und/oder nachgiebig und/oder dämpfend, rückstellend, elasto-mechanisch absorbierend ausgestaltetet ist.The gripper system can be coupled to or with the manipulator in such a way that the manipulator is active at least for the duration of the forming process or forming step (e.g. process sequence according to d1) or at least from the point in time at which it is carried along by the tool until the end of the forming process (e.g. process sequence according to d2) is elastically decoupled from the gripper system via the damping element. The damper element can have one or more materials, which make the damper element flexible and/or yielding and/or damping, restoring, elasto-mechanically absorbing.
Ein elasto-mechanisch entkoppelbares Greifersystem ist beispielhaft aus der
Nach einer Ausgestaltung wird das Handhabungsgerät, beispielsweise im Verfahrensablauf nach d1), so betrieben oder ist so betreibbar, dass das Greifersystem bei vorpositioniertem Werkstück über das Dämpferelement vom Manipulator zumindest teilweise elastisch entkoppelt, d.h. elasto-mechanisch entkoppelt, ist oder wird. In einer Ausgestaltung kann das Handhabungsgerät so betrieben werden oder betreibbar sein, dass das Greifersystem zumindest unmittelbar vor der Mitbewegung durch das Werkzeug im Verfahrensablauf bzw. im Schritt d1) vom Manipulator elastisch entkoppelt wird oder ist. Dabei ist das Dämpferelement so eingerichtet, angeordnet, montiert und/oder ausgebildet, dass im elastisch entkoppelten Zustand die Mitbewegung des vom Greifersystem gehaltenen Werkstücks sowie die beim Umformvorgang entstehenden Kraftwirkungen usw. zumindest weitgehend absorbiert bzw. gedämpft werden können. Damit die Mitbewegung des Werkstücks durch das Werkzeug, z.B. das Auftreffen des bewegten Werkzeugs und damit einhergehende Schwingungen oder Schläge usw., absorbiert bzw. gedämpft werden können, ist es von Vorteil, wenn der Abstand der Vorposition von der Umformposition so gewählt ist, dass der Mitnahmeweg bzw. die Mitnahmebewegung durch das Dämpferelement ausgeglichen bzw. überbrückt werden kann.According to one embodiment, the handling device, for example in the process sequence according to d1), is operated or can be operated in such a way that the gripper system is or will be at least partially elastically decoupled from the manipulator via the damping element when the workpiece is pre-positioned, ie elasto-mechanically decoupled. In one embodiment, the handling device can be operated or can be operated in such a way that the gripper system is or is elastically decoupled from the manipulator at least immediately before it is moved along by the tool in the method sequence or in step d1). The damping element is set up, arranged, mounted and/or designed in such a way that in the elastically decoupled state the concomitant movement of the workpiece held by the gripper system and the force effects etc. occurring during the forming process can be at least largely absorbed or dampened. So that the workpiece moves with the tool, e.g. the impact of the moving Tool and the associated vibrations or impacts, etc., can be absorbed or dampened, it is advantageous if the distance between the pre-position and the forming position is selected in such a way that the entrainment path or the entrainment movement can be compensated for or bridged by the damping element .
Das Dämpferelement kann z.B. um einen Block, einen Streifen oder Zylinder aus elastischem, flexiblem und/oder nachgiebigem, dämpfendem, und/oder rückstellendem Material umfassen, enthaltend z.B. ein oder mehrere Kunststoffe, wie Elastomere. Neben dem elastischen usw. Material können weitere Materialien oder Elemente eingebunden sein, beispielsweise zur Erreichung jeweils geeigneter elasto-mechanischer Eigenschaften. Ein im Rahmen der Erfindung verwendbares elastisches Element ist beispielsweise in der
Nach einer Ausgestaltung wird das Handhabungsgerät, beispielsweise im Verfahrensablauf nach d1), so betrieben oder ist so betreibbar, dass das Greifersystem zumindest in der Vorposition des Werkstücks durch zumindest ein Vorspannelement mit einer variabel einstellbaren oder einer festen Vorspannkraft am oder gegen den Manipulator abgestützt ist oder abgestützt wird. Bei dem Vorspannelement kann es sich beispielsweise um ein Federelement (z.B. mit fester Vorspannkraft), ein Pneumatikelement und/oder ein Hydraulikelement (jeweils z.B. mit variabel einstellbarer Vorspannkraft) handeln. Das Vorspannelement kann so eingerichtet sein, dass die erzeugte bzw. erzeugbare, z.B. auf das Greifersystem wirkende, Vorspannkraft ausreicht, um das Greifersystem mit Werkstück relativ zum Manipulator positionsstabil zu halten, so dass dieser das Greifersystem mit Werkstück stabil positionieren und sicher handhaben kann. Beispielsweise kann die Vorspannkraft so gewählt sein, dass diese die durch das Greifersystem und Werkstück verursachten (Gewichts-)Kräfte und Momente aufnehmen kann, so dass das Greifersystem mit gegriffenem Werkstück trotz der Befestigung über das Dämpferelement durch den Manipulator stabil und zuverlässig bewegt und positioniert werden kann. Für den Verfahrensablauf gemäß d1) ist das Vorspannelement, und damit einhergehend die Vorspannkraft beispielsweise derart eingerichtet, dass die Vorspannkraft durch die vom mitnehmenden Werkzeug erzeugte Mitnahmekraft überdrückt wird, insbesondere derart, dass der elastisch entkoppelte Manipulator bei der Mitnahme im Wesentlichen ortsfest bleibt. Das bedeutet, dass die vom Vorspannelement erzeugte Vorspannkraft kleiner ist als die Mitnahmekraft des Werkzeugs. Dadurch kann das Vorspannelement bei der Mitnahme des Werkstücks durch das Werkzeug im Verfahrensablauf gemäß d1) verformt werden. Beispielsweise, und je nach Anbringung, kann dieses komprimiert oder gestaucht bzw. dekomprimiert oder gedehnt werden. Durch die Verformung kann sich wiederum das Greifersystem relativ zu dem Manipulator bewegen, insbesondere mit dem Werkzeug mitbewegen, während der Manipulator im Wesentlichen unbewegt bleibt oder bleiben kann. Etwaige relative Positions- und Längenänderungen, verursacht z.B. durch Kipp- oder Translationen des Greifersystems relativ zum Manipulator, können durch das Dämpferelement ausgeglichen werden. Mithin kann die Mitnahme des Werkstücks ohne wesentliche Bewegung bzw. bei im Wesentlichen ortsfest bleibendem Manipulator erfolgen, ohne dass der Manipulator bei der Mitnahme unangemessen hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt wäre.According to one embodiment, the handling device is operated or can be operated in such a way, for example in the process sequence according to d1), that the gripper system is supported at least in the pre-position of the workpiece by at least one prestressing element with a variably adjustable or a fixed prestressing force on or against the manipulator or is supported. The prestressing element can be, for example, a spring element (eg with a fixed prestressing force), a pneumatic element and/or a hydraulic element (each, for example, with a variably adjustable prestressing force). The prestressing element can be set up in such a way that the prestressing force generated or that can be generated, e.g. acting on the gripper system, is sufficient to hold the gripper system with the workpiece in a stable position relative to the manipulator, so that the manipulator can position the gripper system with the workpiece in a stable manner and handle it safely. For example, the pretensioning force can be selected in such a way that it can absorb the (weight) forces and moments caused by the gripper system and workpiece, so that the gripper system with the gripped workpiece can be moved and positioned stably and reliably by the manipulator despite the attachment via the damper element can. For the process sequence according to d1), the prestressing element and the associated prestressing force are set up, for example, in such a way that the prestressing force is overpowered by the driving force generated by the driving tool, in particular in such a way that the elastically decoupled manipulator remains stationary when driving. This means that the preload force generated by the preload element is less than the drag force of the tool. As a result, the prestressing element can be deformed when the workpiece is carried along by the tool in the process sequence according to d1). For example, and depending on the attachment, this can be compressed or compressed or decompressed or stretched. As a result of the deformation, the gripper system can in turn move relative to the manipulator, in particular move together with the tool, while the manipulator remains or can remain essentially unmoved. Any relative changes in position and length, caused for example by tilting or translations of the gripper system relative to the manipulator, can be compensated for by the damping element. Consequently, the workpiece can be entrained without significant movement or with the manipulator remaining essentially stationary, without the manipulator being exposed to unreasonably high mechanical loads during entrainment.
Das Vorspannelement kann beispielsweise an einem Arm (oder: Schenkel, Ausleger bzw. Ausläufer) des Manipulators einerseits und an einem Arm (oder: Schenkel, Ausleger bzw. Ausläufer) des Greifersystems andererseits angebracht sein, beispielsweise an einander zugewandten Seiten der jeweiligen Arme, und kann diese gegeneinander vorspannen. Dabei kann der Arm des Greifersystems über das Dämpferelement am Arm des Manipulators festgelagert oder eingespannt sein, wobei der Lager- oder Einspannpunkt des Vorspannelements am Arm des Manipulators vom losen Ende des Arms des Manipulators beabstandet angeordnet bzw. angebracht sein kann. Eine endseitige Montage am freien Ende des Arms ist ebenfalls möglich.The prestressing element can be attached, for example, to an arm (or: limb, extension or extension) of the manipulator on the one hand and to an arm (or: limb, extension or extension) of the gripper system on the other hand, for example to sides of the respective arms that face one another, and can bias them against each other. The arm of the gripper system can be fixed or clamped to the arm of the manipulator via the damping element, wherein the bearing or clamping point of the prestressing element can be arranged or attached to the arm of the manipulator at a distance from the loose end of the arm of the manipulator. End mounting at the free end of the arm is also possible.
Entsprechend kann der Lager- oder Einspannpunkt am Arm des Greifersystems von dem am Manipulator befestigten Ende beabstandet angeordnet bzw. angebracht sein.Correspondingly, the bearing or clamping point on the arm of the gripper system can be arranged or attached at a distance from the end attached to the manipulator.
Das Vorspannelement kann so befestigt und ausgelegt sein, dass die Vorspannkraft die über das Dämpferelement miteinander gekoppelten Arme des Manipulators und des Greifersystems im nicht überdrückten Zustand in einem vorgegebenen (bei fester Vorspannkraft) oder variablen bzw. variabel einstellbaren (bei variabler Vorspannkraft) Winkel zueinander hält bzw. positioniert.The prestressing element can be fastened and designed in such a way that the prestressing force keeps the arms of the manipulator and the gripper system, which are coupled to one another via the damping element, at a predetermined (with a fixed prestressing force) or variably or variably adjustable (with a variable prestressing force) angle to one another in the non-overpressed state or positioned.
Nach einer Ausgestaltung wird, wie bereits erwähnt, die durch das Vorspannelement erzeugte oder bereitgestellte Vorspannkraft beim Mitbewegen des vorpositionierten Werkstücks nach Verfahrensablauf gemäß d1) durch das bewegte Werkzeug zumindest teilweise überdrückt. Das Überdrücken kann beispielsweise derart erfolgen, dass sich die über das Dämpferelement miteinander gekoppelten Arme des Manipulators einerseits und des Greifersystems andererseits, welche bezüglich des Dämpferelements zwei von diesem ausgehende Schenkel bilden, unter Verkleinerung des zwischenliegenden Schenkelwinkels aufeinander zubewegen. Der Arm bzw. Schenkel des Manipulators bleibt beim Überdrücken im Wesentlichen ortsfest bzw. lagegleich orientiert und bringt die zum überdrücken erforderliche Gegenkraft zum Vorspannelement auf. Über das Dämpferelement ist der Manipulator vom Greifersystem elastisch entkoppelt, so dass der Manipulator lediglich die Gegenkraft aufbringen muss, und bei der Umformung dennoch vor Stößen oder Schwingungen des Umformvorgangs im Wesentlichen elastisch entkoppelt ist bzw. bleibt.According to one embodiment, as already mentioned, the prestressing force generated or provided by the prestressing element is at least partially overridden by the moving tool when the prepositioned workpiece is also moved after the process sequence according to d1). The overpressing can take place, for example, in such a way that the arms of the manipulator, on the one hand, and of the gripper system, on the other hand, which are coupled to one another via the damping element and which form two legs extending from the damping element, move towards one another with a reduction in the leg angle between them. The arm or leg of the manipulator remains essentially stationary or oriented in the same position during overpressing and applies the counterforce to the pretensioning element required for overpressing. The manipulator is elastically decoupled from the gripper system via the damping element, so that the manipulator only has to apply the counterforce and during the forming process is or remains essentially elastically decoupled from impacts or vibrations of the forming process.
Der Verfahrensablauf gemäß d1) kann im Wesentlichen rein mechanisch umgesetzt werden, und erfordert keine aktiven Bewegungen des Manipulators und des Greifersystems nach der Positionierung des Werkstücks in der Vorposition. Mithin ist bei dieser Variante eine Positionierung in der Vorposition ausreichend, wobei gleichzeitig die Kontaktzeit des Werkstücks mit den Werkzeugen minimiert zw. verringert werden kann und der Manipulator beim Umformvorgang vom Werkstück und Greifersystem im Wesentlichen elastisch entkoppelt ist.The process sequence according to d1) can essentially be implemented purely mechanically and does not require any active movements of the manipulator and the gripper system after the positioning of the workpiece in the pre-position. Thus, in this variant, positioning in the pre-position is sufficient, while at the same time the contact time of the workpiece with the tools can be minimized or reduced and the manipulator is essentially elastically decoupled from the workpiece and gripper system during the forming process.
Nach einer Ausgestaltung, insbesondere nach Verfahrensablauf gemäß d2), wird das Werkstück durch die synchrone Bewegung des Manipulators und mithin des Greifersystems mit Werkstück zur Umformposition, die z.B. am Ende der synchronen Bewegung erreicht wird bzw. ist, auf ein Werkzeug aufgelegt. Die Position des Werkstücks auf dem Werkzeug entspricht dabei der durch das Werkzeug definierten Umformlage des Werkstücks. Bei aufliegendem Werkstück, d.h. wenn oder sobald das Werkstück auf dem Werkzeug aufliegt, kann das Handhabungsgerät derart betrieben oder eingestellt werden, dass der Manipulator vom Greifersystem zumindest teilweise elastisch entkoppelt wird bzw. ist. Das bedeutet, das Handhabungsgerät kann so betrieben werden, dass die elastische Entkopplung zumindest während des Umformvorgangs und damit einhergehender und verursachter Krafteinwirkungen gegeben ist. Zeitlich vor der elastischen Entkopplung und zeitlich nach dem Umformvorgang, z.B. nach einer auf den Umformvorgang folgenden Wartezeit oder Abklingzeit für mögliche Umformeinwirkungen auf den Manipulator, können der Manipulator und das Greifersystem mechanisch durch eine starre Kopplung starr gekoppelt sein oder werden. Mithin kann vorgesehen sein, dass die elastische Entkopplung lediglich und zumindest im zeitlichen Rahmen des Umformvorgangs gegeben ist. Außerhalb dieses zeitlichen Rahmens können der Manipulator und das Greifersystem mechanisch starr gekoppelt sein bzw. werden. Eine starre Kopplung außerhalb des Umformvorgangs ist hinsichtlich einer genauen Bewegungsführung des Werkstücks von Vorteil.According to one embodiment, in particular according to the process sequence according to d2), the workpiece is placed on a tool by the synchronous movement of the manipulator and thus the gripper system with the workpiece to the forming position, which is or is reached, for example, at the end of the synchronous movement. The position of the workpiece on the tool corresponds to the forming position of the workpiece defined by the tool. When the workpiece is lying on it, ie when or as soon as the workpiece is lying on the tool, the manipulator can be operated or adjusted in such a way that the manipulator is or is at least partially elastically decoupled from the gripper system. This means that the handling device can be operated in such a way that the elastic decoupling is provided at least during the forming process and associated and caused force effects. Temporally before the elastic decoupling and chronologically after the forming process, for example after one that follows the forming process Waiting time or decay time for possible forming effects on the manipulator, the manipulator and the gripper system can be or will be mechanically rigidly coupled by a rigid coupling. It can therefore be provided that the elastic decoupling is provided only and at least in the time frame of the forming process. Outside of this time frame, the manipulator and the gripper system can be mechanically rigidly coupled. A rigid coupling outside of the forming process is advantageous with regard to precise movement control of the workpiece.
Nach einer Ausgestaltung kann das Handhabungsgerät so betrieben werden, dass das Greifersystem und der Manipulator vor der Positionierung des Werkstücks in der Vorposition bzw. vor der Positionierung in der Umformposition und/oder nach erfolgtem Umformvorgang durch eine starre Kopplung mechanisch starr gekoppelt sind bzw. werden. Ein solcher Betrieb ist beispielsweise bei dem Verfahrensablauf gemäß d2) anwendbar, wobei die starre Kopplung z.B. nach Positionierung in der Umformposition und vor der Umformung aufgehoben, und nach dem Umformvorgang wiederhergestellt werden kann.According to one embodiment, the handling device can be operated in such a way that the gripper system and the manipulator are mechanically rigidly coupled by a rigid coupling before the workpiece is positioned in the pre-position or before it is positioned in the forming position and/or after the forming process has taken place. Such an operation can be used, for example, in the process sequence according to d2), in which case the rigid coupling can be canceled after positioning in the forming position and before the forming, and can be restored after the forming process.
Je nach Ausgestaltung des Vorspannelements kann bei dem Verfahrensablauf gemäß d1) ein starres Koppeln entfallen, beispielsweise dann, wenn die Vorspannkraft und das Vorspannelement dazu eingerichtet sind, das Greifersystem auch bei aufgenommenem Werkstück ausreichend stabil relativ zum Manipulator zu halten.Depending on the design of the prestressing element, rigid coupling can be omitted in the process sequence according to d1), for example if the prestressing force and the prestressing element are set up to keep the gripper system sufficiently stable relative to the manipulator even when the workpiece is picked up.
Nach einer Ausgestaltung kann ein Einstellen bzw. Einrichten der starren Kopplung und/oder ein Lösen der starren Kopplung zwischen dem Greifersystem und dem Manipulator durch zueinander im Wesentlichen komplementäre Bewegungen des Manipulators relativ zum Greifersystem und/oder durch zueinander im Wesentlichen komplementäre Bewegungen eines Kopplungselements erfolgen. Das Greifersystem kann während des Einstellens und/oder des Lösens der starren Kopplung im Wesentlichen ortsfest, z.B. unbewegt, sein oder bleiben. Die Bewegung des Manipulators relativ zum Greifersystem kann ein Drehen, Kippen, Verschwenken und/oder ein Abwinkeln umfassen. Das Kopplungselement kann beispielsweise eine verstellbare Kopplungsstange und/oder ein (z.B. verstellbares) Verriegelungselement umfassen. Solche Kopplungselemente können mit einem Verstellglied verbunden sein, welches das Kopplungselement zwischen einer starr gekoppelten und einer entkoppelten Stellung überführen kann. Entsprechend können die komplementären Bewegungen so eingerichtet sein, dass ein erster Bewegungsablauf den Manipulator relativ zum Greifersystem so positioniert, dass dieser vom Greifersystem elastisch entkoppelt ist, während ein zweiter, komplementärer Bewegungsablauf den Manipulator relativ zum Greifersystem so positioniert, dass dieser mit dem Greifersystem starr gekoppelt ist.According to one embodiment, the rigid coupling can be set or set up and/or the rigid coupling between the gripper system and the manipulator can be released by essentially complementary movements of the manipulator relative to the gripper system and/or by essentially complementary movements of a coupling element. The gripper system can be or remain essentially stationary, for example unmoved, during the setting and/or releasing of the rigid coupling. The movement of the manipulator relative to the gripper system can include rotating, tilting, swiveling and/or angling. The coupling element can, for example, comprise an adjustable coupling rod and/or a (eg adjustable) locking element. Such coupling elements can be connected to an adjustment member which can transfer the coupling element between a rigidly coupled and a decoupled position. Accordingly can the complementary movements can be set up in such a way that a first sequence of movements positions the manipulator relative to the gripper system in such a way that it is elastically decoupled from the gripper system, while a second, complementary sequence of movements positions the manipulator relative to the gripper system in such a way that it is rigidly coupled to the gripper system.
In dem Verfahrensablauf gemäß d2) ist es beispielsweise möglich, dass das Werkstück auf das Werkzeug aufgelegt wird, und dass der Manipulator bei aufgelegtem Werkstück mit dem Werkzeug als Widerlager relativ zum Greifersystem abgewinkelt oder gekippt wird, und so eine starre Kopplung zwischen Manipulator und Greifersystem aufgehoben wird.In the method sequence according to d2), it is possible, for example, for the workpiece to be placed on the tool and for the manipulator to be angled or tilted relative to the gripper system when the workpiece is placed on it with the tool as an abutment, thus eliminating a rigid coupling between the manipulator and the gripper system becomes.
Ein Handhabungsgerät mit Manipulator und Greifersystem, beim dem der Manipulator mit dem Greifersystem wahlweise elastisch entkoppelt und starr gekoppelt werden kann, ist beispielsweise aus der
Nach einer vorrichtungsgemäßen Ausgestaltung ist eine Vorrichtung zum, insbesondere schlagenden, Warmumformen, insbesondere Schmieden, eines Werkstücks vorgesehen. Die Vorrichtung ist beispielsweise so eingerichtet, dass diese bei oder in einem hierin beschriebenen Verfahren verwendbar oder betreibbar ist.According to an embodiment of the device, a device is provided for, in particular percussive, hot forming, in particular forging, of a workpiece. The device is set up, for example, in such a way that it can be used or operated in or in a method described herein.
Im Rahmen der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung vorgesehen, die eine Umformmaschine, ein Handhabungsgerät und wenigstens eine Kontrolleinheit umfasst, die dazu eingerichtet und ausgebildet sind, ein Verfahren mit allen Merkmalen nach einem der hierin erfindungsgemäß beschriebenen Verfahren und Verfahrensausgestaltungen auszuführen. Beispielsweise kann die Kontrolleinheit eine Rechnereinheit, z.B. eine Steuer- oder Regeleinheit, oder eine Computereinheit, zur Steuerung oder Regelung des Handhabungsgeräts und/oder der Umformmaschine umfassen, die einen Speicher mit rechnerlesbaren elektronischen Befehlen umfasst, die bei Ausführung durch die Rechnereinheit bei der Vorrichtung ein wie hierin erfindungsgemäß beschriebenes Verfahren bewirkt.A device is also provided within the scope of the invention, which comprises a forming machine, a handling device and at least one control unit, which are set up and configured to carry out a method with all the features according to one of the methods and method configurations described herein according to the invention. For example, the control unit can include a computer unit, e.g effected as described herein according to the invention.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann zumindest eine Umformmaschine, beispielsweise zumindest eine schlagende Umformmaschine, umfassen. Die Umformmaschine kann wenigstens zwei relativ aufeinander zubewegbare Werkzeuge umfassen, die eingerichtet sind zur Ausführung eines Umformvorgangs während eines Arbeitshubs in einem Arbeitsraum der Werkzeuge. Dabei wird der Arbeitsraum der Werkzeuge durch den Bewegungsraum der Werkzeuge definiert. Die Umformmaschine kann z.B. ein feststehendes und ein bewegliches Werkzeug aufweisen, wobei das bewegliche Werkzeug zur Ausführung eines Umformvorgangs in einem Arbeitshub auf das feststehende Werkzeug zubewegt wird, beispielsweise in einer vertikalen Bewegung, und nach der Umformung einen Rückhub ausführt. Ein solcher Betrieb entspricht einer allgemein bekannten Umformmaschine, beispielsweise zur Warmumformung und/oder Massivumformung.A device according to the invention can include at least one forming machine, for example at least one impact forming machine. The forming machine can comprise at least two tools that can be moved relative to one another, which are set up to carry out a forming process during a working stroke in a working space of the tools. The working space of the tools is defined by the movement space of the tools. The forming machine can have, for example, a fixed and a movable tool, with the movable tool being moved towards the fixed tool in a working stroke, for example in a vertical movement, to carry out a forming process, and after the forming being carried out a return stroke. Such an operation corresponds to a generally known forming machine, for example for hot forming and/or solid forming.
Die Vorrichtung umfasst ein, d.h. zumindest ein, Handhabungsgerät zur Handhabung, d.h. zur automatisierten Handhabung, von Werkstücken. Das Handhabungsgerät wiederum kann einen, d.h. mindestens einen, Manipulator zur räumlichen Bewegung eines, d.h. mindestens eines, mit dem Manipulator gekoppelten Greifersystems umfassen. Das Greifersystem ist dazu eingerichtet, das Werkstück auch während des Umformvorgangs zu Greifen und/oder zu Halten.The device comprises one, i.e. at least one, handling device for handling, i.e. for automated handling, of workpieces. The handling device in turn can comprise one, i.e. at least one, manipulator for the spatial movement of a, i.e. at least one, gripper system coupled to the manipulator. The gripper system is set up to grip and/or hold the workpiece even during the forming process.
Im Rahmen dieser Erfindung soll unter einem Handhabungsgerät insbesondere ein automatisiertes System zur Handhabung von Werkstücken verstanden werden, wie z.B. ein Industrieroboter, mit dem ein Werkstück in den Arbeitsraum der Umformmaschine gebracht und positioniert werden kann, und mit dem das Werkstück während des Umformvorgangs gehalten werden kann.In the context of this invention, a handling device is to be understood in particular as an automated system for handling workpieces, such as an industrial robot, with which a workpiece can be brought into the working area of the forming machine and positioned, and with which the workpiece can be held during the forming process .
Die Vorrichtung umfasst wenigstens eine Kontrolleinheit zum Steuern und/oder Regeln der Bewegungen zumindest des Handhabungsgeräts, z.B. des Manipulators und des Greifersystems, wobei die Kontrolleinheit dazu eingerichtet ist, das Handhabungsgerät so anzusteuern oder zu regeln, dass das Werkstück zeitlich vor dem Umformvorgang im Arbeitsraum in einer vorgegebenen, zu den Werkzeugen beabstandeten Vorposition (oder: Warteposition) vorpositioniert ist.The device comprises at least one control unit for controlling and/or regulating the movements of at least the handling device, e.g. the manipulator and the gripper system, with the control unit being set up to control or regulate the handling device in such a way that the workpiece is a predetermined pre-position (or: waiting position) at a distance from the tools.
Die Kontrolleinheit ist in einer Ausgestaltung ferner dazu eingerichtet, das Handhabungsgerät, insbesondere den Manipulator und das Greifersystem, und ggf. die Bewegung des oder der Werkzeuge so anzusteuern oder zu regeln, dass das in der Vorposition vorpositionierte Werkstück durch ein im Arbeitshub zum Umformpunkt bewegtes Werkzeug von der Vorposition (oder: Warteposition) zur Umformposition mitbewegt wird, wobei das Werkstück während des Mitbewegens und des Umformvorgangs durch das Handhabungsgerät gehalten wird. Diese Betriebsweise entspricht dem oben beschriebenen Verfahrensablauf d1), und es wird zusätzlich auf die entsprechenden, obigen Ausführungen verwiesen, die für die Vorrichtung entsprechend gelten.In one configuration, the control unit is also set up to control or regulate the handling device, in particular the manipulator and the gripper system, and, if necessary, the movement of the tool or tools in such a way that the workpiece pre-positioned in the pre-position is replaced by a tool moved in the working stroke to the forming point is also moved from the pre-position (or: waiting position) to the forming position, the workpiece being held by the handling device during the moving along and the forming process. This mode of operation corresponds to the method sequence d1 described above), and reference is also made to the corresponding, above explanations, which apply correspondingly to the device.
Die Kontrolleinheit ist alternativ oder zusätzlich dazu eingerichtet, das Handhabungsgerät, insbesondere den Manipulator und das Greifersystem, und ggf. die Bewegungen des oder der Werkzeuge, so anzusteuern oder zu regeln, dass das Handhabungsgerät das Werkstück in einer zu einem im Arbeitshub zur Umformposition bewegten Werkzeug synchronen Bewegung von der Vorposition zur Umformposition überführt sobald das auf die Umformposition zubewegte Werkzeug im Arbeitshub eine, insbesondere vorgegebene oder vorgebbare, Referenzposition erreicht, wobei das Werkstück während des Umformvorgangs durch das Handhabungsgerät gehalten wird. Die synchrone Bewegung kann dabei eine zum bewegten Werkzeug gleichlaufende Bewegung umfassen, wobei die Bewegung vorteilhafter Weise so ausgeführt wird, dass das Werkstück dem Werkzeug vorauseilt. Diese Betriebsweise entspricht dem oben beschriebenen Verfahrensablauf d2), und es wird zusätzlich auf die entsprechenden, obigen Ausführungen verwiesen, die für die Vorrichtung entsprechend gelten.Alternatively or additionally, the control unit is set up to control or regulate the handling device, in particular the manipulator and the gripper system, and, if necessary, the movements of the tool or tools, in such a way that the handling device moves the workpiece into a tool that is moved in the working stroke to the forming position synchronous movement from the pre-position to the forming position as soon as the tool moving towards the forming position reaches a particular predetermined or specifiable reference position in the working stroke, the workpiece being held by the handling device during the forming process. The synchronous movement can include a movement that runs in the same direction as the moving tool, the movement advantageously being carried out in such a way that the workpiece runs ahead of the tool. This mode of operation corresponds to the method sequence d2) described above, and reference is also made to the corresponding statements above, which apply correspondingly to the device.
Nach einer Ausgestaltung der Vorrichtung kann das Handhabungsgerät einen, d.h. zumindest einen, Manipulator und ein, d.h. zumindest ein, mit dem Manipulator verbundenes Greifersystem umfassen. Das Greifersystem ist mit dem Manipulator über ein zwischengeschaltetes Dämpferelement verbunden. Das Dämpferelement ermöglicht, in der oben bereits beschriebenen nicht starr gekoppelten Konfiguration, eine elastische Entkopplung des Greifersystems vom Manipulator. Insbesondere weist das Dämpferelement elasto-mechanische Eigenschaften auf, die beim Umformvorgang im und über das Greifersystem sich fortpflanzende mechanische Energie in Form von Schwingungen, Stößen, Vibrationen usw. dämpfen bzw. absorbieren, so dass sich diese Einwirkungen nicht bzw. im Wesentlichen nicht in den Manipulator fortpflanzen. Das Dämpferelement ist damit dazu eingerichtet, über das Greifersystem übertragene und sich ausbreitende Einwirkungen des Umformvorgangs zumindest teilweise, vorzugsweise weitgehen zu dämpfen bzw. zu absorbieren.According to one embodiment of the device, the handling device can comprise one, i.e. at least one, manipulator and one, i.e. at least one, gripper system connected to the manipulator. The gripper system is connected to the manipulator via an intermediate damping element. In the non-rigidly coupled configuration already described above, the damping element enables elastic decoupling of the gripper system from the manipulator. In particular, the damper element has elasto-mechanical properties that dampen or absorb propagating mechanical energy in the form of oscillations, impacts, vibrations, etc. during the forming process in and via the gripper system, so that these effects do not or substantially not in the propagate manipulator. The damping element is thus set up to at least partially, preferably largely, dampen or absorb effects of the forming process that are transmitted and spread via the gripper system.
Die Kontrolleinheit kann dazu eingerichtet sein, den Manipulator und/oder ein Kopplungselement, derart zu steuern oder zu regeln, dass das Greifersystem und der Manipulator bei einem Betrieb gemäß Verfahrensablauf d2) bei oder unmittelbar nach Erreichen der Umformposition für das Werkstück, jedoch vor dem Umformvorgang über das Dämpferelement elastisch entkoppelt sind. Diese vorrichtungsgemäße Ausgestaltung entspricht einer oder mehreren der oben beschriebenen verfahrensgemäßen Ausgestaltungen nach Verfahrensablauf d2), und es wird ergänzend vollumfänglich auf die obigen Ausführungen verwiesen.The control unit can be set up to control or regulate the manipulator and/or a coupling element in such a way that the gripper system and the manipulator during operation according to method sequence d2) during or directly after reaching the forming position for the workpiece, but are elastically decoupled via the damping element before the forming process. This configuration according to the device corresponds to one or more of the above-described configurations according to the method according to method sequence d2), and full reference is also made to the above statements.
Nach einer vorrichtungsgemäßen Ausgestaltung kann das Handhabungsgerät einen, d.h. zumindest einen, Manipulator und ein, d.h. zumindest ein, mit dem Manipulator verbundenes Greifersystem aufweisen, wobei das Greifersystem mit dem Manipulator über ein zwischengeschaltetes Dämpferelement verbunden ist. Die Kontrolleinheit kann dazu eingerichtet sein, den Manipulator und/oder ein Kopplungselement, derart zu steuern oder zu regeln, dass das Greifersystem und der Manipulator bei einem Betrieb gemäß Verfahrensablauf d1) zumindest bei oder unmittelbar nach Erreichen der Vorposition für das Werkstück, jedoch vor der Mitbewegung durch das Werkzeug, und während des darauffolgenden Umformvorgangs, über das Dämpferelement elastisch entkoppelt sind. Diese vorrichtungsgemäße Ausgestaltung entspricht einer oder mehreren der oben beschriebenen verfahrensgemäßen Ausgestaltungen nach Verfahrensablauf d1), und es wird ergänzend vollumfänglich auf die obigen Ausführungen verwiesen.According to an embodiment of the device, the handling device can have one, i.e. at least one, manipulator and one, i.e. at least one, gripper system connected to the manipulator, the gripper system being connected to the manipulator via an interposed damping element. The control unit can be set up to control or regulate the manipulator and/or a coupling element in such a way that the gripper system and the manipulator during operation according to method sequence d1) at least when or immediately after reaching the pre-position for the workpiece, but before the Movement through the tool, and during the subsequent forming process, are elastically decoupled via the damper element. This configuration according to the device corresponds to one or more of the above-described configurations according to the method according to method sequence d1), and full reference is also made to the above statements.
Nach einer vorrichtungsgemäßen Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung des Weiteren ein Vorspannelement, insbesondere ein Feder-, Pneumatik- oder Hydraulikelement, mit welchem das Greifersystem am oder gegen den Manipulator mit einer variabel einstellbaren oder einer festen Vorspannkraft abgestützt ist oder abstützbar ist. Die Vorspannkraft kann so eingerichtet sein, dass diese im Betrieb gemäß Verfahrensablauf d1) ab dem Mitbewegen des Werkstücks durch das bewegte Werkzeug zumindest teilweise überdrückt wird. Dabei kann der Manipulator in einer Ausgestaltung zumindest ab dem Mitbewegen bis zum Ende des Umformvorgangs im Wesentlichen stillstehend oder bewegungsfrei gehalten werden bzw. sein.According to an embodiment of the device, the device also includes a prestressing element, in particular a spring, pneumatic or hydraulic element, with which the gripper system is or can be supported on or against the manipulator with a variably adjustable or a fixed prestressing force. The prestressing force can be set up in such a way that it is at least partially overridden during operation in accordance with process sequence d1) once the workpiece has been moved along with it by the moving tool. In one embodiment, the manipulator can be kept essentially stationary or motionless, at least from the point at which it is moved along until the end of the forming process.
Die Kontrolleinheit kann in einer Ausgestaltung ferner dazu eingerichtet sein, bei variabel einstellbarer Vorspannkraft diese zu steuern oder regeln, beispielsweise derart, dass die Vorspannkraft zumindest in der Vorposition das Greifersystem mit gegriffenem Werkstück ruhend am Manipulator abstützt, und im Betrieb gemäß Verfahrensablauf d1) ab dem Mitbewegen des Werkstücks durch das bewegte Werkzeug zumindest teilweise überdrückt wird. Diese vorrichtungsgemäßen Ausgestaltungen entsprechen einer oder mehreren der oben beschriebenen verfahrensgemäßen Ausgestaltungen nach Verfahrensablauf d1) und es wird ergänzend vollumfänglich auf die obigen Ausführungen verwiesen.In one configuration, the control unit can also be set up to control or regulate a variably adjustable pre-tensioning force, for example in such a way that the pre-tensioning force supports the gripper system with the gripped workpiece stationary on the manipulator at least in the pre-position, and during operation according to method sequence d1) from the Moving the workpiece is at least partially suppressed by the moving tool. These device-related configurations correspond to one or more of the above-described configurations according to the method according to method sequence d1) and full reference is also made to the above explanations.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der anhängenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
- FIG. 1
- schematisch eine erste Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Warmumformung in einem ersten Betriebsstadium;
- FIG. 2
- die Vorrichtung der
FIG. 1 in einem zweiten Betriebsstadium; - FIG. 3
- schematisch eine zweite Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Warmumformung in einem ersten Betriebsstadium;
- FIG. 4
- die Vorrichtung der
FIG. 3 in einem zweiten Betriebsstadium, und - FIG. 5
- die Vorrichtung der
FIG. 3 in einem dritten Betriebsstadium.
- FIG. 1
- schematically a first embodiment of a device for hot forming in a first operating stage;
- FIG. 2
- the device of
FIG. 1 in a second stage of operation; - FIG. 3
- schematically a second embodiment of a device for hot forming in a first operating stage;
- FIG. 4
- the device of
FIG. 3 in a second stage of operation, and - FIG. 5
- the device of
FIG. 3 in a third stage of operation.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche oder funktionsanaloge Elemente und Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.In the figures, identical or functionally identical or functionally analogous elements and components are denoted by the same reference symbols.
Die Umformmaschine 1 umfasst ein z.B. ein mit einem Bären 3 gekoppeltes Oberwerkzeug 4 (Obergesenk) und ein z.B. mit einer Schabotte 5 gekoppeltes Unterwerkzeug 6 (Untergesenk). Die nachfolgend im Zusammenhang mit einem Schabottenhammer beschriebene Betriebsweise zur Positionierung eines Werkstücks kann auch für einen Gegenschlaghammer und anderen Umformmaschinen angewandt werden.The forming machine 1 comprises an upper tool 4 (upper die) coupled to a
Das Unterwerkzeug 6 ist im gezeigten Beispiel stationär und das Oberwerkzeug 4 kann durch eine Hubbewegung H und eine Rückhubbewegung R ab- und aufbewegt werden. Das Oberwerkzeug 4 bewegt sich bei der Hubbewegung H und der Rückhubbewegung R längs einer Werkzeugbewegungsachse W. Zur Ausführung eines Umformzyklus, insbesondere Schmiedezyklus, bewegt sich der Bär 3 mit dem Oberwerkzeug 4 ausgehend von einem oberen Umkehrpunkt in der Hubbewegung H auf das Unterwerkzeug 6 zu, wobei im Bereich des unteren Umkehrpunkts, in dem das Ober- und Unterwerkzeug zusammenwirken, der Umformvorgang stattfindet. Vom unteren Umkehrpunkt aus bewegt sich der Bär 3 mit Oberwerkzeug 4 wieder nach oben in der Rückhubbewegung R und kann bei Erreichen des oberen Umkehrpunkts einen weiteren Umformzyklus durchlaufen.In the example shown, the lower tool 6 is stationary and the upper tool 4 can be moved up and down by a stroke movement H and a return stroke movement R. The upper tool 4 moves during the lifting movement H and the Return stroke movement R along a tool movement axis W. To execute a forming cycle, in particular a forging cycle, the
Die Vorrichtung umfasst ferner ein Handhabungsgerät 7, das dazu eingerichtet und vorgesehen ist, ein Werkstück 8 von einer (nicht gezeigten) Zuführung aufzunehmen und im Arbeitsraum A der Umformmaschine 1 zu positionieren, bei einem Umformvorgang zu halten, und nach dem Umformvorgang auf einer (nicht gezeigten) Ablage abzulegen. Das Handhabungsgerät 7, umfassend beispielsweise einen Industrieroboter, ist insoweit für die (automatische) Handhabung des Werkstücks 8 zuständig bzw. eingerichtet.The device also includes a handling device 7, which is set up and provided for picking up a
Das Handhabungsgerät 7 umfasst einen Manipulator 9, beispielsweise ein Roboterarm, mit einem Drehantrieb 10, von welchem sich ein Manipulatorarm 11 erstreckt. Der Drehantrieb 10 ermöglicht eine Drehung des Manipulatorarms 11 um eine Drehachse, die in der Ansicht der Figuren parallel zur Längserstreckung des Manipulatorarms 11 verläuft.The handling device 7 comprises a
Der Manipulatorarm 11 weist an seinem freien Ende ein Kopplungselement 12 auf. Im vorliegenden Beispiel erstreckt sich das Kopplungselement 12 etwa senkrecht zum Manipulatorarm, und weist an dessen freiem Ende, das in der gezeigten Ausgestaltung oben gelegen ist, eine Auflagefläche 20 (
Das Kopplungselement 12 ist in dem in
An dem vom Manipulator 9 wegweisenden Ende weist das Greifersystem 14 an dem Schenkel 13 angebrachte (nicht im Detail dargestellte) Greifelemente 16 (oder: eine Greifereinheit) auf, die dazu eingerichtet und vorgesehen sind, das Werkstück 8 zu greifen und zu halten, wobei die Greifelemente 16 so ausgebildet sind, z.B. hinsichtlich Bauhöhe und Anordnung der Halte- oder Greifelemente 16, dass diese das Werkstück 8 auch während eines Umformvorgangs halten können.At the end pointing away from the
Der Schenkel 13 ist an dem zum Manipulator 9 weisenden Ende mit dem Manipulatorarm 11 über das Dämpferelement 15 gekoppelt. Beispielsweise kann das Dämpferelement 15 am Manipulatorarm 11 einerseits und am Schenkel 13 andererseits befestigt sein, z.B. durch eine mechanisch feste oder lösbare Verbindung. Zwischen den Befestigungsstellen am Manipulatorarm 11 und dem Schenkel 13 weist das Dämpferelement 15 einen Abschnitt mit bzw. aus elastischem Material auf, welches zwei Funktionalitäten erfüllt.The
Einerseits ermöglicht das Dämpferelement 15, bedingt durch dessen Elastizität, dass der Schenkel 13 relativ zum Manipulatorarm 11 verkippbar ist. Durch diese Verkippbarkeit ist es möglich, den Schenkel 13 und den Manipulatorarm 11 in einem ersten Betriebszustand (
Andererseits bewirkt das Dämpferelement 15 bzw. das elastische Material im zweiten Betriebszustand eine Dämpfung bzw. Absorption von mechanischer Energie, die, bei gelöster starrer Kopplung, bei einer Umformung des Werkstücks 8 von diesem auf den Schenkel 13 übertragen wird. Durch diese Dämpfung bzw. Absorption wird eine Fortpflanzung der über das Werkstück 8 auf den Schenkel 13 bei der Umformung übertragenen mechanischen Energie in den Manipulatorarm 11 und in damit mechanisch verbundene Komponenten reduziert, vorzugsweise im Wesentlichen vermieden. Auf diese Weise können empfindliche Komponenten des Manipulators 9 geschützt werden.On the other hand, the damping
Das Dämpferelement 15 kann beispielsweise als eine Art Gummilager ausgeführt sein, und z.B. zwei sich gegenüberliegende Metallplatten oder -scheiben mit einem zwischen diesen angeordneten Block aus Gummi oder, allgemein, aus einem elastischen Material, aufweisen. Die Metallplatten oder -scheiben sind mit dem Block fest verbunden, wobei die Metallplatten oder -scheiben daran angebrachte oder integrierte Befestigungselemente zur Schraubbefestigung aufweisen können. Mittels der Befestigungselemente, die an einander abgewandten Seiten des Dämpferelements vorgesehen sein können, kann ein solches Dämpferelement beispielsweise an dem Schenkel 13 einerseits und an dem Manipulatorarm 11 andererseits wirkbefestigt sein, so dass der zwischengeordnete Block den Schenkel 13 und den Manipulatorarm 11 elasto-mechanisch entkoppelt.The damping
Das Kopplungselement 12 und das Dämpferelement 15 sind am Manipulatorarm 11 an einander entgegengesetzten Enden angebracht. Das Kopplungselement 12 befindet sich in den gezeigten Ausgestaltungen am freien Ende des Manipulatorarms 11, und das Dämpferelement 15 befindet sich an dem, dem Drehantrieb 10 zugewandten Ende, im gezeigten Beispiel mit einem vorgegebenen Abstand zum Drehantrieb 10. Am Schenkel 13 ist das Dämpferelement 15 an dem von den Greifelementen 16 abgewandten Ende angebracht.The
Das Kopplungselement 12 und das Dämpferelement 15 sind so angebracht und eingerichtet, dass das Greifersystem 14, insbesondere der Schenkel 13, in einer ersten Betriebsstellung nach
In der elastisch entkoppelten Betriebsstellung der
Bei einem Umformvorgang mit der Vorrichtung gemäß
In der Vorposition V hat das Werkstück 8 einen vorgegebenen Abstand D zum Unterwerkzeug 6, sowie auch einen Abstand zum Oberwerkzeug 4. Der Abstand D ist derart gewählt, dass kein wesentlicher Wärmeübertrag vom Werkstück 8 auf das Unterwerkzeug 6 erfolgen kann. Ferner ist der Anstand D so gewählt, dass das Werkstück 8 ausreichend nahe am Unterwerkzeug 6 positioniert ist, damit einerseits das Werkstück 8 im Rahmen der Hubbewegung H möglichst lange in der Vorposition V, d.h. schwebend über dem Unterwerkzeug 6, positioniert ist, und andererseits das Werkstück 8 in vergleichsweise kurzer Zeit durch den Manipulator 9 in die Umformposition U (
Die Positionierung des Werkstücks 8 in der Vorposition V, beispielsweise derart, dass das Werkstück 8 so lange wie möglich schwebend, insbesondere schwebend ruhend, über dem Unterwerkzeug 6 gehalten wird, hat den Vorteil, dass die Kontaktzeit des warmen Werkstücks 8 mit dem Unterwerkzeug 6, d.h. der thermische Kontakt, deutlich reduziert werden kann, wodurch die Ab- oder Auskühlung des Werkstücks 8 im Zeitraum vor dem Umformvorgang reduziert werden kann. Dies wiederum wirkt sich z.B. vorteilhaft auf das Umformergebnis aus.The positioning of the
Zur Durchführung eines Umformvorgangs wird das Werkstück 8 durch eine entsprechende Bewegung des Manipulators 9 in die Umformposition U auf dem Unterwerkzeug 6 überführt. Das Überführen in die Umformposition U kann beispielsweise getriggert oder initiiert sein oder werden, sobald der Bär 3 oder das Oberwerkzeug 4 eine, insbesondere vorgegebene, Referenzposition P (
Erreicht der Bär 3 oder das Oberwerkzeug 4 (wie in
Die Überführung des Werkstücks 8 von der Vorposition V zur Umformposition U erfolgt synchron mit der Bewegung des Oberwerkzeugs 4 bzw. Bären 3 in Richtung des Unterwerkzeugs 6, wobei das Handhabungsgerät 7 so angesteuert wird, dass das Werkstück 8 dem Oberwerkzeug 4 vorauseilt, und das Werkstück 8 die Umformposition U vor Auftreffen des Oberwerkzeugs 4 auf das Werkstück 8 erreicht.The
Dabei sind das Vorauseilen, insbesondere der Bewegungsführung des Handhabungsgeräts 7, und die Referenzposition P so gewählt bzw. eingestellt, dass das Handhabungsgerät 7 nach Erreichen der Umformposition U noch ausreichend Zeit hat, die durch das Kopplungselement 12 bewirkte starre Kopplung zwischen dem Manipulatorarm 11 und dem Schenkel 13 zu lösen.The running ahead, in particular the movement guidance of the handling device 7, and the reference position P are selected or set in such a way that the handling device 7 still has sufficient time after reaching the forming position U, the rigid coupling caused by the
Wie sich aus einer Zusammenschau der
Zeitlich nach der Aufhebung der starren Kopplung erreicht der Bär 3 durch dessen kontinuierliche Weiterbewegung parallel zur Hubbewegung H in Richtung des Unterwerkzeugs 6 den Umformpunkt U, und das Werkstück 8 wird entsprechend umgeformt.Time after the lifting of the rigid coupling, the
Nach dem Umformvorgang bewegt sich der Bär 3 mit Oberwerkzeug 4 in der Rückhubbewegung R zum oberen Umkehrpunkt des Bären 3. Das Handhabungsgerät 7, insbesondere der Manipulatorarm 11, führt nach dem Umformvorgang eine zu der oben genannten Dreh-, Kipp- oder Rotationsbewegung entgegengesetzte Bewegung aus, wodurch das Kopplungselement 12 wieder am Schenkel 13 anliegt, bzw. eingreift und/oder mit diesem gekoppelt wird. Der Schenkel 13 wird dadurch wieder starr mit dem Manipulatorarm 11 koppelt. In dieser starr gekoppelten Betriebsstellung kann das Handhabungsgerät 7 weitere Bewegungen mit dem Werkstück 8 ausführen, z.B. Umpositionierungen für weitere Umformoperationen, oder das Handhabungsgerät kann das umgeformte Werkstück 8 auf eine Ablageeinheit überführen. Danach kann das Handhabungsgerät 7 ein weiteres Werkstück 8 zum Arbeitsraum A überführen, mit nachfolgender Umformung entsprechend den oben beschriebenen Schritten.After the forming process, the
Die beschriebene Betriebsweise mit Positionierung in der Vorposition und Entkopplung des Greifersystems 14, bzw. des Schenkels 13, vom Manipulatorarm 11 in der Umformposition U kann für jeden Umformvorgang in entsprechender Weise ausgeführt werden.The mode of operation described with positioning in the pre-position and decoupling of the
Die in
Die zweite Ausgestaltung unterscheidet sich von der ersten in der Art und Weise der Überführung des Werkstücks 8 in die Umformposition U, was nachfolgend genauer beschrieben wird, wobei insbesondere hinsichtlich der Handhabungseinheit 2 gleiche und funktionsgleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.The second embodiment differs from the first in the manner in which the
Ebenso wie bei der ersten Ausgestaltung nach
Während bei der ersten Ausgestaltung das Werkstück 8 durch das Handhabungsgerät 7 als solches und von diesem aktiv zur Umformposition U bewegt wird (weiter oben auch als Verfahrensablauf d2 bezeichnet), erfolgt bei der zweiten Ausgestaltung die Überführung des Werkstücks 8 von der Vorposition V in die Umformposition U durch das bewegte Oberwerkzeug 4 (weiter oben auch als Verfahrensablauf d1 bezeichnet).While in the first embodiment the
Im Beispiel der
Die
Um zu verhindern, dass der Manipulatorarm 11 und der Manipulator 9 bei der Mitnahme des Werkstücks 8 beschädigt werden, weist das Handhabungsgerät 7 der zweiten Ausgestaltung ein Vorspannelement 19 auf, das in Längserstreckung des Manipulatorarms 11 zwischen dem Dämpferelement 15 dem vom Dämpferelement 15 abgewandten Ende des Manipulatorarms 11, korrespondierend zu dem Ende, an dem in der gezeigten Ausgestaltung das Kopplungselement 12 vorhanden ist. Bei Varianten der zweiten Ausgestaltung ist es möglich, einen Manipulatorarm 11 ohne Kopplungselement 12 zu verwenden.In order to prevent the
Die Vorspannkraft des Vorspannelements 19 ist so eingestellt ist, dass dieses das Gewicht von Greifersystem 14 mit Schenkel 13 und Werkzeug 8 aufnimmt, und den Schenkel 13 mit dem vom Greifersystem 14 gehaltenen Werkstück 8 beabstandet vom Manipulatorarm 11 hält, insbesondere schwebend positioniert halten kann.The prestressing force of the
Das Vorspannelement 19 ist in der beispielhaften Ausgestaltung als ein pneumatisches oder hydraulisches Element ausgebildet, das zwischen dem Manipulatorarm 11 und dem Schenkel 13 angeordnet und mit diesen verbunden ist. Solche Vorspannelemente 19 ermöglichen eine variable Einstellung der Vorspannkraft, und mithin z.B. eine Anpassung der Vorspannkraft an das Gewicht des Greifersystems 14 und des Werkstücks 8 bzw. an das von diesen bzgl. der Kippachse K erzeugte Drehmoment. Sofern die Handhabungseinheit 2 der zweiten Ausgestaltung eine starre Kopplung vorsieht, kann der Manipulatorarm 11 ein Koppelelement 12 umfassen, analog zur ersten Ausgestaltung. Dabei kann ein variabel einstellbares Vorspannelement 19 vorgesehen sein, das so betrieben wird oder betreibbar ist, dass, z.B. durch Verringerung der Vorspannkraft, der Schenkel 13 bei gegriffenem Werkstück 8 in einem ersten Betriebszustand mit dem Koppelelement 12 starr gekoppelt werden kann bzw. ist, und dass, z.B. durch Erhöhung der Vorspannkraft, der Schenkel 13 bei gegriffenem Werkstück 8 in einem zweiten Betriebszustand mit dem Koppelelement 12 nicht mehr starr gekoppelt ist, und der Schenkel 13 mit dem Manipulatorarm 11 über das Dämpferelement 15 elastisch entkoppelt sind. Im starr gekoppelten Zusatand kann der Schenkel 13 auf der Auflagefläche 20 aufliegen, und im entkoppelten Zustand kann der Schenkel 13 von der Auflagefläche 20 abgehoben sein.In the exemplary embodiment, the
Darüber hinaus kann ein entsprechend eingerichtetes hydraulisch oder pneumatisches Vorspannelement 19 eine das Dämpferelement 15 unterstützende Dämpfungswirkung erzeugen.In addition, a suitably configured hydraulic or
Das Vorspannelement 19 ist dazu eingerichtet, eine variable Vorspannkraft zu erzeugen, die zwischen dem Angriffspunkt am Manipulatorarm 11 und dem Angriffspunkt am Schenkel 13 wirkt. Dadurch wird der Schenkel 13 und mit diesem das ganze Greifersystem 14 gegen den Manipulatorarm 11 abgestützt, so dass das Greifersystem 14 mit Werkstück 8 durch die Wirkung der Vorspannkraft stabil positioniert werden können, beispielsweise in der Vorposition V schwebend über dem Unterwerkzeug 6.The
Das Vorspannelement 19 und die Vorspannkraft sind in der Ausgestaltung nach
Dadurch ist es möglich, dass der Manipulatorarm 11 der Mitnahmebewegung nicht zu folgen braucht, und zumindest für den Zeitraum ab der Mitnahme zum Umformpunkt U und bei der Umformung unbewegt und gleichzeitig vom Schenkel 13 elastisch entkoppelt bleiben kann.This makes it possible that the
Nach der Umformung bewegt sich das Oberwerkzeug 4 im Rückhub R und das Vorspannelement 19 kann, durch die Wirkung der Vorspannkraft, wieder die nicht überdrückte Form einnehmen, wodurch z.B. das Werkstück vom Unterwerkzeug 6 abgehoben wird.After the forming, the upper tool 4 moves in the return stroke R and the
Bei der zweiten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Handhabungseinheit 2 bzw. das Handhabungsgerät 7, analog zur ersten Ausgestaltung, so eingerichtet ist, dass das Greifersystem 14 und der Manipulatorarm 11 durch Kippen, Schwenken oder Drehen des Manipulatorarms 11 und/oder durch Einstellen bzw. Verändern der Vorspannkraft des Vorspannelements 19 in einem Betriebszustand starr gekoppelt sind.In the second embodiment, it can be provided that the handling unit 2 or the handling device 7, analogously to the first embodiment, is set up in such a way that the
Jedoch ist die vorweg beschriebene aktive Entkopplung bzw. Kopplung bei der zweiten Ausgestaltung nach
Abgesehen von hydraulisch oder pneumatisch ver- oder einstellbaren Vorspannelementen 19 kommen auch Vorspannelemente 19 mit nicht einstellbarer Vorspannkraft in Betracht, wie z.B. Federelemente.Apart from hydraulically or pneumatically adjustable or adjustable
Es versteht sich, dass die Handhabungseinheit 2 bzw. das Handhabungsgerät 7 der zweiten Ausgestaltung auch in der Betriebsweise der im Zusammenhang mit der ersten Ausgestaltung beschriebenen Betriebsweise eingesetzt werden kann. Ebenfalls sind Mischformen möglich, bei welchen das Werkstück 8 zur Umformposition U überführt wird, indem das Handhabungsgerät 7 abgesenkt und das Werkstück 8 durch das Oberwerkzeug 4 zumindest einen Teilweg mitgenommen wird. Wie bereits angedeutet, können die Betriebsweisen auch verwendet werden bei Gegenschlaghämmern, bei welchen sich beide Werkzeuge bewegen.It goes without saying that the handling unit 2 or the handling device 7 of the second embodiment can also be used in the mode of operation described in connection with the first embodiment. Mixed forms are also possible, in which the
Die obigen Ausführungen zeigen, dass mit der hierin beschriebenen Erfindung eine Abkühlung bzw. eine Auskühlung des Werkstücks bei der Warmumformung vor dem Umformformvorgang durch eine Reduktion der Kontaktzeit von Werkstück und den Werkzeugen vermindert werden kann. Insbesondere können dadurch bessere Umformergebnisse erreicht werden. Auch kann durch eine geringere Kontaktzeit zwischen Werkstück und Werkzeug/en der Wärmeeintrag in die Werkzeuge verringert werden.The above statements show that with the invention described herein, cooling or cooling of the workpiece during hot forming before the forming process can be reduced by reducing the contact time between the workpiece and the tools. In particular, can better forming results can be achieved as a result. The heat input into the tools can also be reduced by reducing the contact time between the workpiece and the tool(s).
- 11
- Umformmaschineforming machine
- 22
- Handhabungseinheithandling unit
- 33
- Bärbear
- 44
- Oberwerkzeugupper tool
- 55
- Schabottescabbots
- 66
- Unterwerkzeuglower tool
- 77
- Handhabungsgeräthandling device
- 88th
- Werkstückworkpiece
- 99
- Manipulatormanipulator
- 1010
- Drehantriebrotary drive
- 1111
- Manipulatorarmmanipulator arm
- 1212
- Kopplungselementcoupling element
- 1313
- Schenkelleg
- 1414
- Greifersystemgripper system
- 1515
- Dämpferelementdamper element
- 1616
- Greifelementgripping element
- 1717
- Pfeil, parallele Bewegungarrow, parallel movement
- 1818
- Pfeil, Drehbewegungarrow, rotary motion
- 1919
- Vorspannelementbiasing element
- 2020
- Auflageflächebearing surface
- AA
- Arbeitsraumworking space
- DD
- AbstandDistance
- HH
- Hubbewegunglifting movement
- KK
- Kippachsetilt axis
- PP
- Referenzpositionreference position
- RR
- Ruckhubbewegungreturn stroke movement
- Uu
- Umformpositionforming position
- VV
- Vorpositionpreposition
- WW
- Werkzeugbewegungsachsetool motion axis
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---|---|---|---|---|
US3427853A (en) * | 1965-12-06 | 1969-02-18 | British Iron Steel Research | Apparatus to avoid bending during forging |
US4031736A (en) * | 1975-07-24 | 1977-06-28 | Schloemann-Siemag Aktiengesellschaft | Workpiece manipulator for use in a forging press |
WO2005023455A1 (en) | 2003-08-08 | 2005-03-17 | Langenstein & Schemann Gmbh | Method and device for shaping and then lifting a workpiece |
DE20320904U1 (en) * | 2003-08-08 | 2005-05-12 | Langenstein & Schemann Gmbh | Metal working or forging method in which a workpiece is handled automatically by one or more lifting units in between striking by the forging tools |
EP1944103A2 (en) * | 2003-06-06 | 2008-07-16 | Langenstein & Schemann Gmbh | Device and method for forming a workpiece with automatic handling tool |
DE102010037883A1 (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | Langenstein & Schemann Gmbh | Handling equipment e.g. industrial robot, for handling work piece e.g. during smithy process, has holder device restoring gripping device and/or carrier device in capture region when gripping and/or carrier devices are pushed from region |
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3427853A (en) * | 1965-12-06 | 1969-02-18 | British Iron Steel Research | Apparatus to avoid bending during forging |
US4031736A (en) * | 1975-07-24 | 1977-06-28 | Schloemann-Siemag Aktiengesellschaft | Workpiece manipulator for use in a forging press |
DE102004015675B4 (en) | 2003-06-05 | 2017-07-13 | Langenstein & Schemann Gmbh | Handling device for handling a workpiece during a forming process |
EP1944103A2 (en) * | 2003-06-06 | 2008-07-16 | Langenstein & Schemann Gmbh | Device and method for forming a workpiece with automatic handling tool |
WO2005023455A1 (en) | 2003-08-08 | 2005-03-17 | Langenstein & Schemann Gmbh | Method and device for shaping and then lifting a workpiece |
DE20320904U1 (en) * | 2003-08-08 | 2005-05-12 | Langenstein & Schemann Gmbh | Metal working or forging method in which a workpiece is handled automatically by one or more lifting units in between striking by the forging tools |
DE102010037883A1 (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | Langenstein & Schemann Gmbh | Handling equipment e.g. industrial robot, for handling work piece e.g. during smithy process, has holder device restoring gripping device and/or carrier device in capture region when gripping and/or carrier devices are pushed from region |
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