DE102005038470B4

DE102005038470B4 - Umformwerkzeug und Verfahren zum Positionieren des Umformwerkzeugs

Info

Publication number: DE102005038470B4
Application number: DE102005038470.6A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Rotter; Dr.-Ing. Spies Bernhard; Heiko Thaler; York Widdel
Original assignee: Eckold GmbH and Co KG; Walter Eckold GmbH and Co KG Vorrichtungs und Geraetebau
Current assignee: Eckold GmbH and Co KG
Priority date: 2005-08-13
Filing date: 2005-08-13
Publication date: 2022-08-25
Anticipated expiration: 2025-08-14
Also published as: US20090199614A1; WO2007019822A1; EP1912750A1; DE102005038470A1

Abstract

Umformwerkzeug (10) für blechförmige Bauteile (16), insbesondere Umformzange, das mittels eines Industrierobotersystems automatisiert positionier- und handhabbar ist, das ein Bauteil-Vortastsystem (12) aufweist, welches ein bei Anlagekontakt mit dem Bauteil (16) lageverschiebbares Vortastelement (14) enthält, dessen Lageverschiebung mittels eines Messsystems (18) ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Vortastelement (14) in Vortaststellung stirnseitig über die Matrize (22) um eine definierte Vortastlänge (B) nach außen vorsteht und mit einem in der Matrizeneinheit (20) definiert angeordneten Bezugselement (24) formsteif verbunden ist, das Umformwerkzeug (10) zusätzlich als Stanzwerkzeug ausgebildet ist und das Vortastelement (14) gleichzeitig die Funktion eines Stanzstempels hat, der mittels eines Verschiebesystems (44, 38) nach einer Stanzung zwangsweise vom Bauteil (16) wegbewegbar ist..

Description

Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug für blechförmige Bauteile, insbesondere eine Umformzange, das mittels eines Industrierobotersystems automatisiert positionier- und handhabbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Positionieren des Umformwerkzeugs, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Ein Umformwerkzeug der eingangs genannten Art beispielsweise aus der DE 60 2004 001 199 T2 bekannt.
Die DE 103 59 943 A1 offenbart eine programmierbare Vorrichtung sowie ein Verfahren zur exakten Befestigung eines äußeren Karosserieteils an einem inneren Karosserieteil. Hierzu wird ein fester Amboss an dem äußeren Karosserieteil in einer vorbestimmten genauen Bezugsposition angeordnet, während eine Stirnplatte an der Matrize das Karosserieteil findet und mechanisch in dieser Position festsetzt. Danach wird das innere Karosserieteil zwischen einem Formenstempel und dem festen Amboss verformt.
Die DE 299 18 486 U1 offenbart eine Vorrichtung zur Positionierung fertig geformter Blechpressteile und eines robotergeführten Herstellungswerkzeugs. Bei den Blechpressteilen handelt es sich um Fahrzeugkarosserieteile. Dabei wird die exakte Ist-Lage des Blechpressteils innerhalb des Arbeitsraumes des Industrieroboters in Relation zu ihm bestimmt. Im Bereich einer Auflage des Herstellungswerkzeugs ist ein Sensor vorgesehen, der eine Berührung der Auflage am Blechpressteil detektiert und entsprechende Signale zum Stillstand der Verschiebung der Auflage an eine Steuerung abgibt.
Die US 5 813 263 A offenbart ein Umformwerkzeug, das einen Positionssensor in Form eines Stiftes aufweist, der in derselben Ebene liegt wie die Außenfläche der Matrize. Nachteilig daran ist es, dass wenn der Sensor erkennt, dass die Matrize an das Werkstück angefahren ist, der Vorschubweg unverzüglich beendet werden muss, damit keine Umformung des Bauteiles eintritt. Um eine Beschädigung bzw. eine ungewünschte Umformung zu vermeiden, ist die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend langsam einzustellen und eine entsprechend lange Produktionszeit unvermeidlich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Umformwerkzeug vorzuschlagen.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein geeignetes Verfahren zum Positionieren des Umformwerkzeugs mit einer integrierten Stanzfunktion anzugeben.
Die Aufgabe wird vorrichtungsmäßig durch ein Umformwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und im Hinblick auf das Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 8 gelöst.
Das erfindungsgemäße Umformwerkzeug zeichnet sich unter anderem dadurch aus, das es ein Bauteil-Vortastsystem aufweist, das ein bei Anlagekontakt mit dem Bauteil lageverschiebbares Vortastelement enthält, dessen Lageverschiebung mittels eines Messsystems ermittelbar ist. Das Vortastelement steht in Vortaststellung stirnseitig von der Matrize um eine definierte Vortastlänge vor. Die Vortastlänge ist somit ein Sicherheitsabstand der Matrize relativ zum blechförmigen Bauteil nach Herstellung eines Anlagekontakts des Vortastelements mit demselben Bauteil. Die Bewegungsgeschwindigkeit des sich an das Bauteil annähernden Umformwerkzeugs kann bis zur Herstellung und Verifizierung eines Anlagekontakts zwischen dem Vortastelement und dem Bauteil ggf. größer sein als während dieses Anlagekontakts bis zur Einnahme einer definierten Umformausgangsstellung, d.h. bei Herstellung des Anlagekontakts zwischen der Matrize und dem Bauteil bei vollständig eingefahrenem Vortastelement und noch nicht begonnener Umformung. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Vortastlänge null, da das Vortastelement vollständig in die Matrize gegen die federelastische Rückstellkraft eingefahren ist. Bei entsprechender Handhabung des Umformwerkzeugs mittels des Industrierobotersystems kann der eigentliche Umformprozess des blechförmigen Bauteils dann erfolgen. Der Anlagekontakt des Vortastelements dient zur genauen Positionsermittlung des Bauteils relativ zum Umformwerkzeug bei gleichzeitiger Gewährleistung einer hinreichend großen Vortastlänge unter anderem zur Vermeidung einer unerwünschten Kollision zwischen der Matrize des Umformwerkzeugs und dem blechförmigen Bauteil. Das Vortastelement steht in Vortaststellung stirnseitig über die Matrize nach außen vor und ist mit einem in der Matrizeneinheit definiert angeordneten Bezugselement formsteif verbunden. Auf Grund der funktionellen und räumlichen Trennung des Vortastelements und des Bezugselements ist es möglich, den eigentlichen Messvorgang vom Vortastvorgang ungestört durchzuführen. Da das Vortastelement formsteif mit dem Bezugselement verbunden ist, wird eine Lageverschiebung des Vortastelements präzise und unmittelbar auf das Bezugselement übertragen, so dass die Lageverschiebung des Vortastelements zeitgleich mittels des Messsystems ermittelbar ist.
Das Umformwerkzeug zeichnet sich durch einen verhältnismäßig einfachen konstruktiven Aufbau aus und erlaubt eine zuverlässige Positionierung mittels eines Industrierobotersystems relativ zum blechförmigen Bauteil, dessen genaue Position im Raum zum Umformen nicht genau bekannt sein muss. Sobald ein Anlagekontakt mit dem Bauteil in Form einer Lageverschiebung des Vortastelements mittels des Messsystems ermittelt wird, kann die genaue Werkzeugposition bestimmt und damit auch die genaue Bauteilposition im Raum errechnet werden. Der Vortastvorgang wird somit indirekt zusätzlich zur Bauteillagebestimmung im Raum genutzt. Somit ist es mittels des Umformwerkzeugs möglich, einen genauen Umformprozess bei einem blechförmigen Bauteil durchzuführen, dessen Lage im Raum anfangs nicht hinreichend bekannt war. Sowohl die Positionierung als auch die Handhabung des Umformwerkzeugs erfolgt dabei automatisiert mittels des Industrierobotersystems. Bei dem Umformwerkzeug kann es sich insbesondere um eine Präge- und/oder Stanzzange handeln. Das Vortastelement ist vorzugsweise gegen eine federelastische Rückstellkraft lageverschiebbar.
Das Vortastelement ist vorzugsweise in einer Matrizeneinheit des Umformwerkzeugs angeordnet. Hierdurch ist es möglich, im unmittelbaren Umformbereich des Umformwerkzeugs einen Anlagekontakt zwischen dem lageverschiebbaren Vortastelement und dem blechförmigen Bauteil zu schaffen. Bei Herstellung dieses Anlagekontakts befindet sich das Umformwerkzeug in einer präzise mittels des Industrieroboters lageermittelbaren Vortaststellung, von welcher aus anschließend eine lagegenaue Umformausgangsstellung des Umformwerkzeugs relativ zum Bauteil eingenommen werden kann. Dies ermöglicht einen reproduzierbar genauen Umformprozess an einem jeweiligen Bauteil, dessen genaue Lage im Raum hierzu nicht exakt bekannt sein muss.
Das Bezugselement und das Messsystem sind vorzugsweise in einem vom Umformbereich beabstandeten Messbereich angeordnet. Dies ermöglicht den Einsatz eines verhältnismäßig robust ausgebildeten Vortastelements im Umformbereich und gleichzeitig eines geometrisch hochgenau ausgebildeten, sensiblen Messsystems im beabstandeten Messbereich. Das Umformwerkzeug kann sich somit durch eine hinreichende Robustheit im Umformbereich und gleichzeitig durch eine störungsfrei reproduzierbare Messgenauigkeit auszeichnen.
Das Bezugselement weist vorzugsweise eine Bezugsfläche auf, die in einem definierten Messabstand zum Messsystem angeordnet ist. Dabei enthält das Messsystem vorzugsweise einen Abstandssensor, der mit einer Steuereinheit des Industrierobotersystems wirkverbindbar ist. Ein derartiges Umformwerkzeug zeichnet sich durch einen konstruktiv verhältnismäßig einfachen Aufbau aus und ist für den Einsatz insbesondere in einer automatisierten Serienproduktion auf Grund ihrer zuverlässigen Positionier- und Handhabbarkeit geeignet.
Der Messabstand ist mit Vorteil mindestens um einen definierten Umformweg größer als die Vortastlänge. Dies ermöglicht das Messen einer Lageverschiebung des Vortastelements während des Vortastvorgangs mittels des Messsystems und unmittelbar anschließend auch den Umformweg während des Umformvorganges am blechförmigen Bauteil, da das Vortastelement beim Umformvorgang zusammen mit der Matrize weiter gegen eine federelastische Rückstellkraft lageverschoben wird. Auch diese Lageverschiebung kann mittels des Messsystems innerhalb des Messabstands gegebenenfalls kontinuierlich gemessen werden.
Das Umformwerkzeug ist zusätzlich als Stanzwerkzeug ausgebildet, wobei das Vortastelement gleichzeitig die Funktion eines Stanzstempels hat, der mittels eines Verschiebesystems nach einer Stanzung zwangsweise vom Bauteil wegbewegbar ist. Dies ermöglicht ein korrektes Öffnen des Umformwerkzeugs nach Abschluss des Umform-/Stanzvorgangs.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Umformwerkzeug eine Stanzfunktion besitzt und das Vortastelement gleichzeitig die Funktion eines Stanzstempels hat, und dass das Umformwerkzeug auf das Bauteil zu bewegt wird bis zur Herstellung eines Anlagekontakts zwischen einem Vortastelement und dem Bauteil, wobei mittels eines Messsystems eine Verlagerung eines Vortastelements aus einer definierten Vortaststellung gemessen wird zur exakten Positionsbestimmung des Umformwerkzeugs relativ zum Bauteil. Dabei steht das Vortastelement vor Herstellung eines Anlagekontakts mit dem Bauteil um eine definierte Vortastlänge stirnseitig über die Matrize nach außen vor. Mittels des Verfahrens ist es möglich, die in Bezug auf das Umformwerkzeug vorerwähnten Vorteile zu erzielen.
Nach erfolgter Stanzung im Bauteil kann der Stanzstempel mittels eines Verschiebesystems zwangsweise vom Bauteil wegbewegt werden. Somit lassen sich mehrere Bearbeitungsfunktionen mittels des Umformwerkzeugs an einem Bauteil durchführen.
Nach erfolgter Umformung am Bauteil kann das Industrierobotersystem das Umformwerkzeug vom Bauteil wegbewegen und der Formstempel gleichzeitig eine die Bewegung des Umformwerkzeugs kompensierende Relativbewegung zur Matrizeneinheit durchführen, sodass der Formstempel kontinuierlich in Anlagekontakt mit dem Bauteil steht und die Matrizeneinheit unter Abbau der durch sie auf das Bauteil wirkenden Kräfte vom Bauteil wegbewegt wird. Aufgrund des in Bezug auf die Öffnungsbewegung des Umformwerkzeugs definierten Abbaus derjenigen Kräfte, die durch das geschlossene Umformwerkzeug auf das umgeformte Bauteil wirken, kann eine unerwünschte Rückverformung im Umformbereich des Bauteils beim Öffnen des Umformwerkzeugs vermieden oder wenigstens eingeschränkt werden unter Gewährleistung einer besonders hohen Umformgenauigkeit am Bauteil.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.
Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 eine schematische, teilweise längsgeschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßes Umformwerkzeugs mit dem Vortastelement in Anlagekontakt mit einem Bauteil,
2 das Umformwerkzeug der 1 beim Umform-/Prägevorgang und
3 das Umformwerkzeug der 2 nach dem Umform-/Prägevorgang und in geöffneter Betriebsstellung.

Die 1 zeit in schematischer Darstellung ein Umformwerkzeug 10, das als mit einem Industrieroboter (nicht in der Figur dargestellt) verbindbar ausgebildet ist. Das Umformwerkzeug 10 kann eine Umformzange und insbesondere eine Präge- und/oder eine Stanzzange sein. Zum automatisierten Positionieren des Umformwerkzeugs 10 mittels eines Industrieroboters ist das Umformwerkzeug 10 mit einem Bauteil-Vortastsystem 12 versehen, das ein Vortastelement 14 enthält. Das Vortastelement 14 steht hierzu um eine definierte Vortastlänge B stirnseitig aus dem Umformwerkzeug 10 vor. Mittels des Bauteil-Vortastsystems 12 ist es möglich, das Umformwerkzeug 10 automatisiert relativ zu einem blechförmigen Bauteil 16 zu positionieren, wobei die genaue räumliche Lage des Umformbereichs des Bauteils 16 hierzu nicht exakt bekannt sein muss. Das Vortastelement 14 ist konzentrisch in einer Matrizeneinheit 20 integriert derart angeordnet, dass es (gemäß Doppelpfeil 42) in der Zeichnungsebene nach rechts gegen eine federelastische Rückstellkraft einer Druckfeder 36 lageverschiebbar ist. Die Matrizeneinheit 20 enthält ferner eine Matrize 22, welche das Vortastelement 14 konzentrisch umschließt und mittels Druckfedern 32 in einem Aufnahmesitz eines Gegenhalters 30 gehalten wird. Das zangenförmige Umformwerkzeug 10 enthält ferner einen Formstempel 40, der mit der Matrizeneinheit 20 einen Zwischenraum bildet, in welchem bei erfolgter Grobpositionierung des Umformwerkzeugs 10 mittels des Industrieroboters der Umformbereich des blechförmigen Bauteils 16 liegt. Der Formstempel 40 wird beim eigentlichen Umformprozess gegen die Matrize 22 in der Zeichnungsebene nach rechts bewegt.
Das Umformwerkzeug 10 ist ferner mit einem Messsystem 18 versehen, das einen Abstandssensor 28 enthält, der als Analogsensor ausgebildet sein kann. Das Vortastelement 14 erstreckt sich dabei vom Umformbereich des Umformwerkzeugs 10 entlang der Matrize 22 bis zu einem Messbereich, in welchem ein Bezugselement 24, das formsteif mit dem Vortastelement 14 verbunden ist, angeordnet ist. Das Bezugselement 24 enthält eine ebene Bezugsfläche 26, welche in einem definierten Messabstand A relativ zum Abstandsensor 28 beim sich gemäß 1 in Vortaststellung befindenden Vortastelement 14 liegt. In dieser Vortaststellung ragt das Vortastelement 14 stirnseitig über die Matrize 22 nach außen vor, unter Ausbildung einer definierten Vortastlänge B relativ zur Stirnseite der Matrize 22. Diese Vortaststellung ergibt sich automatisch als Grundstellung durch die mittels eines Bolzens 34 auf das Vortastelement 14 wirkenden Federkraft der Druckfeder 36. Dabei wird das Vortastelement 14 durch die wirkende Federkraft gegen eine Anschlagfläche eines in der Matrizeneinheit 20 definiert lageverschiebbar angeordneten Verschiebeelements 44 gedrückt. Schließlich zeigt die 1 noch einen Anschluss-Stanzzylinder 38.
Nach Feststellen einer Lageverschiebung des Vortastelements 14 - und somit auch des Bezugselements 24 - mittels des Abstandssensors 28 aufgrund der sich einstellenden Reduzierung des Messabstands A werden die entsprechenden Daten, nämlich der jeweils exakte Moment des Beginns und des Endes der Lageverschiebung des Vortastelements 14, an eine Steuereinheit des Industrieroboters übermittelt, mittels welcher die genaue räumliche Zangenposition bei Beginn des Anlagekontakts sowie der bereits zurückgelegte Verschiebeweg des Vortastelements 14 (in der Zeichnungsebene nach rechts) bestimmt werden kann. Dabei kann auch die exakte räumliche Position des Umformbereichs des Bauteils 16 mittels der Steuereinheit des Industrieroboters sowie der noch zurückzulegende Weg der Matrizeneinheit 20 und des Formstempels 40 relativ zum Bauteil 16 zur Einnahme einer korrekten Umformposition bestimmt werden.
Anschließend positioniert der Industrieroboter das Umformwerkzeug 10 bis zur Herstellung eines Anlagekontakts des Gegenhalters 30 mit dem Bauteil 16, wobei der noch zurückzulegende Positionierweg des Umformwerkzeugs 10 nun exakt bekannt ist. Bei Anlagekontakt des Gegenhalters 30 mit dem Bauteil 16 ist das Vortastelement 14 vollständig in die Matrize 22 eingefahren. In dieser definierten Umformposition der Matrizeneinheit 20 wird der Formstempel 40 gegen das Bauteil 16 bewegt (in der Zeichnung nach rechts) und bewirkt in Kooperation mit dem feststehenden Gegenhalter 30 und der gegen die federelastische Rückstellkraft der Druckfedern 32 nach rechts verschiebbaren Matrize 22 eine korrekte Umformung im Bauteil 16. Der mit der Matrize 22 kooperierende Formstempel 40 drückt somit mit seiner Stirnseite den Verformungsanteil des Bauteils 16 in einen von einem Gegenhalter 30 umfangsförmig begrenzten Hohlraum, welcher entsprechend der einsetzenden axialen Verlagerung der Matrize 22 in der Matrizeneinheit 20 freigegeben wird. Der Gegenhalter 30 ist während des eigentlichen Umformprozesses lagestabil, d.h. unbeweglich angeordnet. Diese Umformung ist in 2 dargestellt.
Zur Durchführung des zusätzlichen Stanzvorgangs im Bauteil 16 wird das Vortastelement 14, das gleichzeitig die Funktion eines Stanzstempels hat, mittels des Anschlussstanzzylinders 38 - unter Zwischenschaltung eines mit dem Stanzstempel 14 durch einen Anschlag 46 in Verbindung stehenden Kraftübertragungssystems 48 - in eine definierte Stanzstellung bewegt - gemäß 2 nach links in Richtung Bauteil 16. Dabei bewegt sich der Stanzstempel 14 relativ zum während dieses Vorgangs feststehenden Verschiebelement 44. Das Bauteil 16 ist nun mittels des Umformwerkzeugs 10 gemäß 2 sowohl umgeformt als auch mit einer Stanzung versehen.
Zum Öffnen des Umformwerkzeugs 10 wird der Stanzstempel 14 mittels des Verschiebeelements 44 in Kooperation mit dem Anschlussstanzzylinder 38 gemäß Doppelpfeil 42 in der Zeichnung nach rechts bewegt, d.h. vom Bauteil 16 weg, während gleichzeitig oder anschließend der Formstempel 40 gemäß Doppelpfeil 50 in der Zeichnung nach links bewegt wird, d.h. ebenfalls vom Bauteil 16 weg. Gleichzeitig wird der relativ zum Industrieroboter feststehende Gegenhalter 30 mittels einer Bewegung des Industrieroboters gemäß Doppelpfeil 52 in der Zeichnung etwas nach rechts bewegt, d.h. auch vom Bauteil 16 weg. Somit wird die Matrize 22 aufgrund der wirkenden federelastischen Rückstellkraft der Druckfedern 32 in ihre Anschlagstellung relativ zum Gegenhalter 30 bewegt. Diese sich ergebende Öffnungsposition des Umformwerkzeugs 10 ist in 3 dargestellt.
Zur Positionierung des Umformwerkzeugs 10 mittels eines Industrieroboters wird selbiges auf das Bauteil 16 zu bewegt bis zur Herstellung eines Anlagekontakts zwischen dem um die um die Vortastlänge B vorstehenden Vortastelement 14 und dem Bauteil 16. Dieser spezielle Moment während der Positionierung des Umformwerkzeugs 10 ist in der 1 dargestellt. Bei einer weiteren Relativbewegung der Matrize 22 mit dem konzentrischen Vortastelement 14 erfolgt eine Verlagerung des Vortastelements 14 entgegen einer federelastischen Rückstellkraft gemäß Doppelpfeil 42 in der Zeichnungsebene nach rechts. Dies führt zu einer entsprechenden Verlagerung des sich im Messbereich befindenden Bezugselements 24, so dass eine Verringerung der Vortastlänge B im Umformbereich eine entsprechende Verringerung des Messabstands A im Messbereich bewirkt. Diese Veränderung des Messabstands A wird durch den Abstandssensor 28 präzise und zeitgleich ermittelt, so dass eine kontrollierte Positionierung des Umformwerkzeugs 10 relativ zum blechförmigen Bauteil 16 derart erfolgen kann, dass die freie Stirnseite des Gegenhalters 30 kontrolliert an das umzuformende blechförmige Bauteil 16 in Anlagekontakt gebracht werden kann. In diesem Moment ist das Vortastelement 14 vollständig in die Matrize 22 eingefahren.
Wenn der Messabstand A mindestens um einen definierten Umformweg größer ist als die Vortastlänge B, kann die gemeinsame Lageverschiebung des Vortastelements 14 zusammen mit der Matrize 22 und somit der sich am Bauteil 16 ergebende Umformweg über die Veränderung des Messabstands A aufgrund der entsprechenden Lageverschiebung des Bezugselements 24 auch während des eigentlichen Umformprozesses mittels des Abstandsensors 28 direkt ermittelt werden. Somit kann mittels des Abstandsensors 28 zusätzlich auch die am Bauteil 16 erzielte Umformhöhe (beispielsweise die Prägehöhe) miterfasst werden.
Somit wird nach einer robotergeführten Anfahrbewegung des Umformwerkzeugs 10 (ggf. mit erhöhter Geschwindigkeit) eine erste Berührung zwischen dem Vortastelement 14, das gleichzeitig die Funktion eines Stanzstempels hat, und dem Bauteil 16 mittels des Messsystems 18 erfasst. Die weitere Verfahrbewegung kann daraufhin zunächst gestoppt oder auch nur verlangsamt werden. Der verbleibende Restverfahrweg zur Positionierung des Umformwerkzeugs 10 und zur Durchführung des Umformvorgangs wird mittels der Steuereinheit des Industrieroboters exakt ermittelt. Zum Anlegen des Gegenhalters 30 an das Bauteil 16 erfolgt eine automatisierte Zustellung des restlichen Verfahrwegs insbesondere im Kriechgang, d.h. mit verringerter Geschwindigkeit, zur Erhöhung der Anfahr- und damit Positioniergenauigkeit. Dabei kann optional auch ein mehrmaliges Messen mit entsprechend mehrmaliger Positionierkorrektur des Industrieroboters erfolgen. Aufgrund der prinzipiell mechanischen Bauteilantastung und somit Erfassung der Bauteilposition im Wirkungsbereich des Umformwerkzeugs 10 kann eine besonders hohe Positionierungszuverlässigkeit derselben bei lagetoleranzbehafteten Bauteilen (Bauteile mit nicht exakter räumlicher Lage) erzielt werden.
Nach erfolgter Bauteilumformung bewegt der Industrieroboter das Umformwerkzeug 10 vom Bauteil 16 weg. Der Formstempel 40 führt gleichzeitig eine die Bewegung des Umformwerkzeugs 10 kompensierende Relativbewegung zur Matrizeneinheit 20 durch, sodass der Formstempel 40 kontinuierlich in Anlagekontakt mit dem Bauteil 16 steht und die Matrizeneinheit 20 unter Abbau der durch sie auf das Bauteil 16 wirkenden Kräfte vom Bauteil 16 wegbewegt wird. Hierdurch wird eine unerwünschte Rückverformung im Umformbereich des Bauteils 16 beim Öffnen des Umformwerkzeugs 10 vermieden oder wenigstens eingeschränkt unter Gewährleistung einer besonders hohen Umformgenauigkeit am Bauteil 16. Das Umformwerkzeug 10 kann anschließend problemlos vollständig geöffnet werden zur Freigabe des Bauteils 16.

Claims

Umformwerkzeug (10) für blechförmige Bauteile (16), insbesondere Umformzange, das mittels eines Industrierobotersystems automatisiert positionier- und handhabbar ist, das ein Bauteil-Vortastsystem (12) aufweist, welches ein bei Anlagekontakt mit dem Bauteil (16) lageverschiebbares Vortastelement (14) enthält, dessen Lageverschiebung mittels eines Messsystems (18) ermittelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Vortastelement (14) in Vortaststellung stirnseitig über die Matrize (22) um eine definierte Vortastlänge (B) nach außen vorsteht und mit einem in der Matrizeneinheit (20) definiert angeordneten Bezugselement (24) formsteif verbunden ist, das Umformwerkzeug (10) zusätzlich als Stanzwerkzeug ausgebildet ist und das Vortastelement (14) gleichzeitig die Funktion eines Stanzstempels hat, der mittels eines Verschiebesystems (44, 38) nach einer Stanzung zwangsweise vom Bauteil (16) wegbewegbar ist..
Umformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Vortastelement (14) gegen eine federelastische Rückstellkraft lageverschiebbar ist.
Umformwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vortastelement (14) in einer Matrizeneinheit (20) des Umformwerkzeugs (10) angeordnet ist.
Umformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bezugselement (24) und das Messsystem (18) in einem vom Umformbereich beabstandeten Messbereich angeordnet sind.
Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bezugselement (24) eine Bezugsfläche (26) aufweist, die in einem definierten Messabstand (A) zum Messsystem (18) angeordnet ist.
Umformwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (18) einen Abstandssensor (28) enthält, der mit einer Steuereinheit des Industrieroboters wirkverbindbar ist.
Umformwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messabstand (A) mindestens um einen definierten Umformweg größer ist als die Vortastlänge (B).
Verfahren zum Positionieren eines Umformwerkzeugs (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mittels eines Industrieroboters relativ zu einem Bauteil (16), dessen Lage wenigstens im Umformbereich nicht exakt bekannt ist, wobei das Umformwerkzeug (10) auf das Bauteil (16) zu bewegt wird bis zur Herstellung eines Anlagekontakts zwischen einem Vortastelement (14) und dem Bauteil (16), und mittels eines Messsystems (18) eine Verlagerung eines Vortastelements (14) aus einer definierten Vortaststellung gemessen wird zur exakten Positionsbestimmung des Umformwerkzeugs (10) relativ zum Bauteil (16), dadurch gekennzeichnet, dass das das Umformwerkzeug (10) zusätzlich eine Stanzfunktion besitzt und das Vortastelement (14) gleichzeitig die Funktion eines Stanzstempels hat.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgter Stanzung im Bauteil (16) der Stanzstempel (14) mittels eines Verschiebesystems (44, 38) zwangsweise vom Bauteil (16) wegbewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgter Bearbeitung des Bauteils (16) mittels des Umformwerkzeugs (10) das Industrierobotersystem das Umformwerkzeug (10) vom Bauteil (10) wegbewegt und gleichzeitig der Formstempel (40) eine die Bewegung des Umformwerkzeugs (10) kompensierende Relativbewegung zum Umformwerkzeug (10) durchführt, sodass der Formstempel (40) kontinuierlich in Anlagekontakt mit dem Bauteil (10) steht und die Matrizeneinheit (20) unter Abbau der durch sie auf das Bauteil (10) wirkenden Kräfte vom Bauteil (10) wegbewegt wird.