DE102004030716A1 - Workpiece processing method for use in automobile industry, involves producing recess/ aperture in workpiece by using machine tool, and examining whether recess/aperture is produced in predetermined form by using sensor - Google Patents

Workpiece processing method for use in automobile industry, involves producing recess/ aperture in workpiece by using machine tool, and examining whether recess/aperture is produced in predetermined form by using sensor Download PDF

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Abstract

The method involves producing a recess or an aperture (6) in a workpiece (5) with the help of a CNC-controlled machine tool. An examination is made to find whether the recess or the aperture is produced in a predetermined form and to find whether a waste part is removed, by using an optical sensor (7) mounted at a tool head. The determination takes place during a movement of the tool away from the workpiece. An independent claim is also included for a device for processing a workpiece.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes, mit einem an einem Werkzeugkopf montierten Werkzeug, mittels dem eine Aussparung oder ein Durchbruch an dem Werkstück hergestellt wird, und eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung einer Aussparung oder eines Durchbruches.The The present invention relates to a method for processing a Workpiece with a mounted on a tool head tool, by means of made a recess or a breakthrough on the workpiece is, and a corresponding device for producing a recess or a breakthrough.

Im Bereich der Metall- und Kunststoffverarbeitung, werden häufig Materialien mit CNC-gesteuerten Werkzeugmaschinen bearbeitet. Dabei werden insbesondere Bauteildurchbrüche hergestellt, beispielsweise mittels eines Lasers, Plasmaschneiders, Fräsers, Bohrers oder eines Stanzwerkzeuges in das Werkstück eingebracht. Im Rahmen der industriellen Serienfertigung ist es dabei nicht vollständig möglich, Fehler bei der Herstellung solcher Durchbrüche auszuschließen, sodass Material in dem Durchbruch verbleiben kann, das den weiteren Bearbeitungsvorgang behindert. Auch wenn solche Fehler nur selten auftreten, behindern sie den weiteren Verfahrensablauf und können bei einer automatischen Weiterverarbeitung des Werkstückes, beispielsweise im Automobilbereich, für einen Stillstand einer Produktionsanlage sorgen.in the The field of metal and plastic processing, often become materials machined with CNC-controlled machine tools. In doing so, in particular Component breakthroughs manufactured, for example by means of a laser, plasma cutter, milling cutter, drill or a punching tool introduced into the workpiece. As part of the industrial mass production, it is not completely possible, mistakes to exclude in the manufacture of such breakthroughs, so Material can remain in the breakthrough, the further processing with special needs. Even if such errors rarely occur, they hinder They further process and can be used in an automatic Further processing of the workpiece, For example, in the automotive sector, for a stoppage of a production plant to care.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken zu schaffen, mittels dem eine effektive Bearbeitung von Werkstücken möglich ist und eventuelle Fehler frühzeitig erkennbar sind.It is therefore an object of the present invention, a method and a To provide a device for machining workpieces, by means of a effective machining of workpieces is possible and possible errors early are recognizable.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 und mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 4 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 and solved with a device having the features of claim 4.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst mittels dem Werkzeug eine Aussparung oder ein Durchbruch an dem Werkstück hergestellt und anschließend mittels einem am Werkzeugkopf montierten Sensor geprüft, ob die Aussparung oder der Durchbruch in einer vorbestimmten Form hergestellt und eine Abfallteil entfernt wurde. Eine solche Durchstoßkontrolle für Bauteildurchbrüche bietet eine Gewährleistung, dass Fehler bei der Herstellung sofort erkannt werden und entsprechende Maßnahmen ergriffen werden können. Die Prüfung kann umgehen nach der Bearbeitung des Werkstückes erfolgen, sodass sich die Bearbeitungszeit an dem Werkzeug nur minimal verlängert oder sogar gleich bleibt.at the method according to the invention will be first by means of the tool a recess or a breakthrough on the workpiece produced and then checked by means of a sensor mounted on the tool head, whether the Recess or breakthrough made in a predetermined shape and a waste part was removed. Such puncture control for component breakthroughs offers one warranty, that errors in the production are recognized immediately and corresponding activities can be taken. The exam can be done after the machining of the workpiece so that itself the processing time on the tool only minimally extended or even stays the same.

Vorzugsweise erfolgt die Prüfung während einer Bewegung des Werkzeuges weg von dem Werkstück, sodass die ohnehin erforderliche Bewegung des Werkzeuges gleichzeitig ausgenutzt wird, um eine Durchstoßkontrolle durchzuführen. Dadurch kann die Bearbeitungszeit an dem Werkzeug besonders effektiv genutzt werden. Die Prüfung kann dabei über eine optische Sende- und Empfangseinrichtung erfolgen, mittels der die Reflektion von Lichtstrahlen durch das Werkstück erfassbar wird.Preferably the exam takes place during one Movement of the tool away from the workpiece, so that the anyway required Movement of the tool is simultaneously exploited to puncture control perform. This makes the processing time on the tool particularly effective be used. The exam can over it an optical transmitting and receiving device take place by means of the reflection of light rays can be detected by the workpiece becomes.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Sensor am Werkzeugkopf montiert, mittels dem nach einer Entfernung des Werkzeuges vom Werkstück ermittelbar ist, ob an dem Werkstück die Aussparung oder der Durchbruch hergestellt wurde. Durch die unmittelbar benachbarte Anordnung von Sensor und Werkzeug ist es möglich, die Positionserfassung für das Werkzeug auch für den Sensor zu nutzen, sodass eine besonders sichere Erfassung des Durchbruches an dem Werkstück möglich ist, wobei kein weiteres Positionierungssystem an einer Maschine vorgesehen werden muss. Ferner kann der Sensor flexibel eingestellt wer den, sodass möglichst auch während der Bewegung des Werkzeugkopfes eine entsprechende Prüfung erfolgen kann.According to one Device according to the invention is a sensor mounted on the tool head, by means of a Removal of the tool from the workpiece can be determined, whether on the Workpiece the Recess or breakthrough was made. By the immediate adjacent arrangement of sensor and tool, it is possible, the Position detection for the tool also for to use the sensor, so that a particularly secure detection of the Breakthrough on the workpiece possible is, with no further positioning system on a machine must be provided. Furthermore, the sensor can be set flexibly who the, so possible even while the movement of the tool head carried out a corresponding test can.

Um die Bearbeitung des Werkstückes nicht zu beeinträchtigen, ist der Sensor vorzugsweise oberhalb beabstandet von dem Werkzeug angeordnet. Dabei kann auch ein schon im Einsatz befindlicher Werkzeugkopf mit einem entsprechenden Sensor oder mehreren Sensoren für die Durchstoßkontrolle nachgerüstet werden.Around the machining of the workpiece not to interfere the sensor is preferably spaced above the tool arranged. It can also be an already in use tool head with a corresponding sensor or several sensors for puncture control retrofitted become.

Vorzugsweise ist am Werkzeugkopf ein optischer Sensor und ein optischer Signalgeber montiert. Dabei können Sensor und Signalgeber auch zu einer Einheit zusammengefasst sein, die besonders einfach zu montieren und an eine Steuerung anzuschließen ist. Statt einer optischen Prüfung können am Werkzeugkopf auch ein kapazitiver Sensor, ein auf Ultraschall basierender Sensor oder andere Sensoren vorgesehen sein.Preferably is on the tool head an optical sensor and an optical signal generator assembled. It can Sensor and signal generator can also be combined into one unit, which is particularly easy to install and connect to a controller. Instead of a visual inspection can on the tool head also a capacitive sensor, one on ultrasound be provided based sensor or other sensors.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:The Invention will be described below with reference to an embodiment with reference to the enclosed Drawing closer explained. It shows:

1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeuges zum Bearbeiten eines Werkstückes. 1 a schematic view of a tool according to the invention for machining a workpiece.

Ein Werkzeug 1, das als CNC-gesteuerte Werkzeugmaschine ausgebildet sein kann, umfasst einen Werkzeugkopf 3, an dem ein Werkzeug 2 montiert ist. Das Werkzeug 2 ist in dem Ausführungsbeispiel als Laserschneider ausgebildet, wobei auch andere Werkzeuge eingesetzt werden können. Der Werkzeugkopf 3 ist zusammen mit dem Werkzeug 2 in eine vertikale Richtung bewegbar, wie dies mit dem Pfeil 4 angedeutet ist.A tool 1 , which may be formed as a CNC-controlled machine tool, comprises a tool head 3 on which a tool 2 is mounted. The tool 2 is formed in the embodiment as a laser cutter, although other tools can be used. The tool head 3 is together with the tool 2 movable in a vertical direction, as indicated by the arrow 4 is indicated.

Unterhalb des Werkzeuges 2 ist ein Werkstück 5 in Form eines Bleches vorgesehen, in dem durch das Werkzeug 2 Aussparungen oder Durchbrüche 6 hergestellt werden. Hierfür werden Werkzeug 2 und Blech 5 relativ zueinander bewegt. Statt einer Blechplatte können auch Werkstücke mit anderen Geometrien bearbeitet werden.Below the tool 2 is a workpiece 5 provided in the form of a sheet in which by the tool 2 Recesses or breakthroughs 6 getting produced. For this tool become 2 and tin 5 moved relative to each other. Instead of a metal plate and workpieces can be edited with other geometries.

Am Werkzeugkopf 3 ist ein Sensor 7 in Form eines Reflexionslichttasters montiert, der zusammen mit dem Werkzeugkopf 3 bewegbar ist. Der Reflexionslichttaster besitzt eine Lichtquelle und sendet Lichtstrahlen 8, beispielsweise einen gerichteten Laserstrahl, in Richtung des Werkstückes 5, wie dies mit dem Pfeil 8 dargestellt ist. Ferner ist in dem Reflexionslichttaster 7 ein Sensor vorgesehen, der reflektierende Lichtstrahlen von dem Werkstück 5 erfasst. Durch eine zielgerichtete Aussendung der Lichtstrahlen 8 ist es möglich, zu prüfen, ob in dem Werkstück 5 ein Durchbruch 6 mittels des Werkzeuges 2 hergestellt wurde.At the tool head 3 is a sensor 7 mounted in the form of a reflection light scanner, which together with the tool head 3 is movable. The reflection light scanner has a light source and emits light rays 8th , For example, a directed laser beam, in the direction of the workpiece 5 like this with the arrow 8th is shown. Furthermore, in the reflection light scanner 7 a sensor is provided, the reflecting light beams from the workpiece 5 detected. Through a targeted emission of the light rays 8th it is possible to check if in the workpiece 5 a breakthrough 6 by means of the tool 2 was produced.

Zunächst wird mittels des Werkzeuges 2 ein Durchbruch 6 in dem Werkstück 5 hergestellt. Anschließend wird der Werkzeugkopf 3 in Richtung des Pfeils 4 von dem Werkzeug 5 weggefahren, wobei gleichzeitig mittels des Sensors 7 geprüft wird, ob der entsprechende Durchbruch 6 auch tatsächlich in dem Werkstück 5 vorhanden ist. Falls durch eine entsprechende Reflektion am Sensor 7 festgestellt wird, dass der Durchbruch 6 fehlt, wird ein entsprechendes Signal an eine Steuerung der Maschine weitergeleitet, beispielsweise um einen Alarm auszulösen und somit auf die fehlerhafte Bearbeitung aufmerksam zu machen.First, by means of the tool 2 a breakthrough 6 in the workpiece 5 produced. Subsequently, the tool head 3 in the direction of the arrow 4 from the tool 5 moved away, at the same time by means of the sensor 7 It checks if the appropriate breakthrough 6 actually in the workpiece 5 is available. If by a corresponding reflection on the sensor 7 it is stated that the breakthrough 6 is missing, a corresponding signal is forwarded to a controller of the machine, for example, to trigger an alarm and thus to draw attention to the faulty processing.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Statt eines optischen Sensors können auch andere Sensoren vorgesehen sein, beispielsweise kapazitive Sensoren oder auf Ultraschall basierende Sensoren, um zu prüfen, ob ein Abfallteil von einem Werkstück 5 entfernt wurde. Dabei können auch vorhandene kapazitive Sensoren verwendet werden, die bisher lediglich für eine Vermessung eingesetzt wurden.The invention is not limited to the illustrated embodiment. Instead of an optical sensor, other sensors may be provided, for example capacitive sensors or ultrasound-based sensors to check whether a waste part from a workpiece 5 was removed. In this case, existing capacitive sensors can be used, which were previously used only for a survey.

Ferner ist es möglich, am Werkzeugkopf an verschiedenen Seiten mehrere Sensoren zu montieren, so dass bei einer Bewegung des Werkzeugkopfes nach oben die Prüfung durch eine schräg einfallenden Strahl von unterschiedlichen Seiten erfolgen kann. Dies schafft eine größere Flexibilität, da Bauteilkanten eines Werkstückes einen einzelnen einfallenden Strahl einmal unterbrechen können.Further Is it possible, to mount several sensors on the tool head on different sides, so that upon movement of the tool head up the test by an oblique incident beam can be made from different sides. This creates greater flexibility because of component edges a workpiece can interrupt a single incident beam once.

Claims (10)

Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes (5), mit einem an einem Werkzeugkopf (3) montierten Werkzeug (2), mittels dem eine Aussparung oder ein Durchbruch (6) an dem Werkstück (5) hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend mittels einem am Werkzeugkopf (3) montierten Sensor (7) geprüft wird, ob die Aussparung oder der Durchbruch (6) in der vorbestimmten Form hergestellt und ein Abfallteil entfernt wurde.Method for processing a workpiece ( 5 ), with one on a tool head ( 3 ) mounted tool ( 2 ), by means of which a recess or a breakthrough ( 6 ) on the workpiece ( 5 ), characterized in that subsequently by means of a tool head ( 3 ) mounted sensor ( 7 ) is checked whether the recess or the breakthrough ( 6 ) was prepared in the predetermined shape and a waste part was removed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung während einer Bewegung des Werkzeuges (2) weg von dem Werkstück (5) erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the test during a movement of the tool ( 2 ) away from the workpiece ( 5 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung über eine optische Sende- und Empfangseinrichtung (7) erfolgt, mittels der die Reflektion von Lichtstrahlen durch das Werkstück (5) erfasst wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the test via an optical transmitting and receiving device ( 7 ) by means of which the reflection of light rays through the workpiece ( 5 ) is detected. Vorrichtung (1) zum Bearbeiten eines Werkstückes (5), mit einem Werkzeugkopf (3) an dem ein Werkzeug (2) zur Herstellung einer Aussparung oder eines Durchbruches (6) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (7) am Werkzeugkopf (3) montiert ist, mittels dem nach einer Entfernung des Werkzeugs (2) vom Werkstück (5) ermittelbar ist, ob an dem Werkstück (5) die Aussparung oder der Durchbruch (6) hergestellt wurde.Contraption ( 1 ) for machining a workpiece ( 5 ), with a tool head ( 3 ) on which a tool ( 2 ) for making a recess or breakthrough ( 6 ), characterized in that a sensor ( 7 ) on the tool head ( 3 ) by means of which after removal of the tool ( 2 ) of the workpiece ( 5 ) can be determined whether on the workpiece ( 5 ) the recess or the breakthrough ( 6 ) was produced. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) oberhalb beabstandet von dem Werkzeug (2) angeordnet ist.Device according to claim 4, characterized in that the sensor ( 7 ) above spaced from the tool ( 2 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Werkzeugkopf (3) ein optischer Sensor (7) und ein optischer Signalgeber montiert sind.Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the tool head ( 3 ) an optical sensor ( 7 ) and an optical signal transmitter are mounted. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Werkzeugkopf (3) ein kapazitiver Sensor montiert ist.Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that on the tool head ( 3 ) a capacitive sensor is mounted. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor mittels Ultraschall die Geometrie des Werkstückes (5) erfasst.Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the sensor by means of ultrasound, the geometry of the workpiece ( 5 ) detected. Werkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reflexionslichtsensor (7) vorgesehen ist, der eine Lichtquelle und einen Sensor aufweist.Tool according to one of claims 4 to 6, characterized in that a reflection light sensor ( 7 ) is provided, which has a light source and a sensor. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) ein Laser ist.Device according to one of claims 4 to 9, characterized in that the tool ( 2 ) is a laser.
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