Verfahren zur Herstellung eines Rohrrahmens
Rohrrahmen stellen eine Metallkonstruktion aus einer Vielzahl von einzelnen Rohren dar, die miteinander z.B. durch Schweißverbindungen verbunden werden. Rohrrahmen zeichnen sich im Vergleich zu Rahmen aus massiven Profilen bei einer gleichen Zugfestigkeit durch ein günstigeres Verhältnis von Masse zu Festigkeit aus und finden daher insbesondere dort Anwendung, wo tragende Konstruktionen mit einem nur geringen Gewicht gefragt sind.
Damit eine gewünschte Konstruktion entsteht, müssen die Rohre in einer vorgegebenen Relativlage miteinander verschweißt werden. Dabei entstehen Verbindungen an Schnittstellen, die jeweils durch zwei an den Rohren vorhandene Fügeflächen gebildet werden. Die beiden Fügeflächen stellen in der Regel jeweils eine dafür angefertigte Schnittkontur an einem der Rohre und eine eingepasste Mantelfläche eines anderen der Rohre oder eine weitere dafür angefertigte Schnittkontur an einem anderen der Rohre dar. Eine Schnittkontur kann durch Ausschneiden oder Abschneiden eines Rohres hergestellt werden.
Nachteilig bei der Herstellung eines Rohrrahmens aus zum Teil gebogenen Rohren mit einem kreisrunden Querschnitt ist die fertigungsbedingte große Schwankungsbreite des Biegeradius für gleiche Rohre, die dazu führt, dass die einzelnen Rohre eine vergleichsweise geringe Maßhaltigkeit des Verlaufes ihrer Rohrachsen haben.
Aus dem Stand der Technik sind zwei unterschiedliche Verfahren bekannt, um gebogene Rohre oder rohrähnliche Bauteile (nachfolgend gemeinsam Rohre) zu beschneiden. Automatisiert können die beiden Verfahren mit einem Laser als Schneidwerkzeug durchgeführt werden.
Bei einem ersten aus der Praxis bekannten Verfahren werden vor dem Verfahrensschritt des Schneidens Referenzlöcher in das Rohr eingebracht, über die zur Positionierung des Rohres zum Schneidwerkzeug das Rohr in einer Werkstückaufnahme aufgenommen wird. Damit wird das Rohr mit einer vorbestimmten Relativlage der Referenzlöcher zu der Werkstückaufnahme gehalten. Bei einem
automatisierten Schneiden werden die Schnittkonturen, entlang der das Rohr geschnitten wird, in ihrer Raumlage bezogen auf die Lage der Referenzlöcher festgelegt, unabhängig von einer möglichen Toleranzabweichung der Rohrbiegung des Rohres gegenüber einem Sollwert. Die Lage der Referenzlöcher wird so gewählt, dass ein Rohr, welches in der Aufnahme aufsteckbar ist, auch innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches für die Rohrbiegung liegt. Damit wird über das Kriterium der Aufsteckbarkeit auch entschieden, ob das Rohr in oder außer Toleranz ist. Aufgrund der geometrischen Toleranzen der Rohre ist eine definierte automatisierte Aufnahme durch einen Greifer und ein Aufstecken über die Referenzlöcher in der Werkstückaufnahme nicht möglich.
In einem zweiten aus der Praxis bekannten Verfahren wird das Rohr in eine Werkstückaufnahme eingelegt, in der das Rohr innerhalb eines Kontaktbereiches zur Anlage kommt. Auch hier müssen die Rohre aufgrund ihrer geometrischen Toleranzen manuell eingelegt werden. Rohre, die sich nicht in einem vorgegebenen Maße einlegen lassen, weichen mit ihrem Biegeradius soweit von einem Sollwert ab, dass die Rohrbiegung nicht mehr innerhalb einer vorgegebenen Biegetoleranz liegt. Nachteilig ist hier zum einen, dass durch die starre Lage des Rohres in der Werkstückaufnahme das Rohr nur begrenzt für ein Schneidwerkzeug, wie einen Laserstrahl, zugängig ist. Von der Werkstückaufnahme am Rohr verdeckte Bereiche werden erst durch ein Umlegen des Rohres in eine andere Werkstückaufnahme für die Bearbeitung zugänglich. Dies führt zu einem erhöhten Zeit- und Vorrichtungsaufwand. Zum anderen werden außer Toleranz liegende Formabweichungen des Rohres außerhalb des Kontaktbereiches der Aufnahme nicht festgestellt, weshalb gegebenenfalls an einem Rohr eine Schnittkontur außer Toleranz geschnitten wird und das fehlerhafte Rohr unbemerkt einer weiteren Verarbeitung zugeführt wird.
Insbesondere bei der Herstellung komplexer Schweißgruppen, wie z. B. Rohrrahmen, ist es besonders nachteilig, wenn erst beim späteren Prozessschritt des Verschweißens der Rohre festgestellt wird, dass die Rohre nicht an allen Schnittstellen miteinander verbunden werden können, weil die Schnittkonturen an einzelnen der Rohre zu weit von einer vorgegebenen Solllage abweichen und sich die damit ergebenden Abweichungen der Raumlage der Rohre zueinander in einer Toleranzkette summieren.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrrahmens zu schaffen, dass vergleichsweise mehr automatisiert ist und die für die Herstellung zu beachtende Toleranzkette vorteilhaft verkürzt.
Diese Aufgabe wird für ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrrahmens, bestehend aus einer Vielzahl von Rohren, die untereinander an mehreren Ist - Schnittstellen jeweils über zwei Fügeflächen miteinander verschweißt werden, erfüllt. Wenigstens eine der jeweils zwei Fügeflächen stellt eine Ist - Schnittkontur dar, entlang der eines der beiden jeweils zu verschweißenden Rohre vor dem Verschweißen mit einem Laserstrahl aus- oder abgeschnitten wurde. Es wird für die einzelnen Rohre jeweils eine Toleranzhülle berechnet und mit Bezug zu einem auf eine Zustelleinrichtung bezogenem Koordinatensystem abgespeichert. Für den Rohrrahmen wird ein Soll - Schnittkonturmuster mit Soll - Schnittkonturen, die jeweils einer der Ist - Schnittkonturen zugeordnet sind, festgelegt und die Soll-Schnittkonturen werden bezogen auf die Toleranzhüllen der einzelnen Rohre abgespeichert.
Jeweils eines der Rohre wird durch die Zustelleinrichtung mit einem Greifarm aufgenommen und relativ zu einer optischen Vermessungseinrichtung, die eine bekannte Raumlage im Koordinatensystem einnimmt, transportiert, wo das Rohr optisch erfasst und vermessen wird. Der Greifarm bewegt das Rohr im Raum, bis das Rohr innerhalb der für dieses Rohr berechneten Toleranzhülle liegt. Zeitgleich oder danach stellt die Zustelleinrichtung das Rohr einer Laserschneideinrichtung relativ so zu, dass die für das Rohr berechnete Toleranzhülle eine vorbestimmte Relativlage zur Laserschneideinrichtung einnimmt, womit das Rohr eine durch eine Raumlage der Toleranzhülle definierte Raumlage bezogen auf die Laserschneideinrichtung eingenommen hat.
Der Laserstrahl der Laserschneideinrichtung beschreibt die auf die Toleranzhülle bezogene Soll - Schnittkontur , wobei an dem Rohr die Ist - Schnittkontur geschnitten wird. Die Ist - Schnittkontur entspricht einer Projektion der Soll - Schnittkontur auf das Rohr.
Die Ist - Schnittkontur weist entweder die Form einer Ausschnittsfläche oder einer Stirnfläche auf.
Die Ist - Schnittkontur in Form einer Ausschnittsfläche in einem Mantel eines der Rohre entspricht für die in dieselbe Toleranzhülle eingefügten Rohre mit unterschiedlichen Toleranzabweichungen einer unterschiedlich modifizierten Abbildung der Soll - Schnittkontur, sodass das an diese Ist - Schnittkontur geschweißte andere der Rohre, unabhängig von der Lage des eingefügten Rohres in der Toleranzhülle eine gleiche Relativlage zu der Toleranzhülle des eingefügten Rohres einnimmt.
Die Ist - Schnittkontur in Form einer Stirnfläche eines der Rohre nimmt für die in dieselbe Toleranzhülle eingefügten Rohre mit unterschiedlichen Toleranzabweichungen einen unterschiedlichen Winkel mit einer Rohrachse des Rohres ein, sodass das an diese Ist - Schnittkontur geschweißte andere der Rohre, unabhängig von der Lage des eingefügten Rohres in der Toleranzhülle eine gleiche Relativlage zu der Toleranzhülle des eingefügten Rohres einnimmt.
Vorteilhaft wird das Rohr der Laserschneideinrichtung nicht zugestellt, wenn das Rohr nicht in die Toleranzhülle fügbar ist, was ein Kriterium dafür ist, dass das Rohr außer Toleranz ist.
Um die Rohre bestimmungsgemäß zu einem Rohrrahmen zu verbinden, werden sie an Schnittstellen (nachfolgend Ist - Schnittstellen) miteinander verschweißt. Jede Ist- Schnittstelle ist durch die Lage einer realen Schnittkontur (nachfolgend Ist- Schnittkontur) definiert, die durch ein Ausschneiden oder ein Abschneiden eines der Rohre entsteht. Die entstehende Ist - Schnittkontur, in Form einer Ausschnittsfläche am Mantel des Rohres oder einer Stirnfläche am Ende des Rohres, wird jeweils an die Mantelfläche oder eine geschnittene Stirnfläche eines anderen der Rohre gefügt und verschweißt.
Es ist erfindungswesentlich, dass zum Schneiden der Ist - Schnittkontur der Laserstrahl nicht bezogen auf das jeweils reale Rohr geführt wird, sondern der Laserstrahl wird entlang der Soll - Schnittkontur geführt, die auf die für das betreffende Rohr gerechnete Toleranzhülle bezogen ist. Die Soll - Schnittkontur liegt bevorzugt innerhalb der Toleranzhülle, bevorzugt mittig zwischen den Lagen zweier maximal abweichender Ist -
Schnittkonturen an den in die Toleranzhülle eingefügten Rohren. Die Ist -Schnittkontur entsteht dabei als Projektion der Soll - Schnittkontur auf das reale Rohr. In Abhängigkeit von der Winkelstellung des Laserstrahls jeweils zum Lot in den Auftreffpunkten entlang der Soll-Schnittkontur wird die Soll - Schnittkontur verkleinert, vergrößert oder anders modifiziert auf den Mantel des Rohres projiziert. Idealerweise erfolgt die Projektion so, dass das an die entstehende Ist - Schnittkontur mit seiner Mantelfläche angelegtes anderes Rohr bezogen auf die Toleranzhülle immer eine gleiche Relativlage zur Toleranzhülle des geschnittenen Rohres aufweist, völlig unabhängig davon, wie das geschnittene Rohr in der Toleranzhülle liegt. Somit geht die Lagetoleranz der in der Toleranzhülle liegenden Rohre nicht in eine Toleranzkette ein.
Es wird für jedes Rohr die individuelle Toleranzhülle berechnet, die für die Formtoleranz des jeweiligen Rohres bestimmend ist und zusammen mit den jeweils der Toleranzhülle zugeordneten Soll - Schnittstellen, eines Soll - Schnittstellenmusters, bezogen auf ein raumfestes Koordinatensystem abgespeichert wird. Das dann zur Bearbeitung aufgenommene Rohr wird einer 3-D-Kamera zugestellt. Das Rohr wird dreidimensional vermessen und durch Bewegung des das Rohr haltenden Greifarms wird das Rohr in die gerechnete Toleranzhülle eingefügt. Ist ein Einfügen nicht möglich, ist das Rohr außer Toleranz. Die Toleranzhülle kann auch nur einen oder mehrere einzelne Abschnitte des Rohres umhüllen. Das Rohr hat über die Kenntnis der Lage der Toleranzhülle im Raum eine bekannte Raumlage und wird mit dieser Genauigkeit der Laserschneideinrichtung relativ zugestellt. Das heißt die realen Rohre nehmen keine reproduzierbare Raumlage zur Laserschneideinrichtung und damit zu dem durch die Schneiddüse geführten Laserstrahl ein. Eine reproduzierbare Raumlage wird jedoch von der Toleranzhülle eingenommen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und Zeichnungen näher erläutert werden.
Hierzu zeigen:
Fig. 1 a einen Rohrrahmen mit vier Rohren in Explosionsdarstellung,
Fig. 1 b eine Darstellung des zusammengebauten Rohrrahmen nach Fig. 1 a,
Fig. 1 c ein Soll - Schnittstellenmuster für den Rohrrahmen nach Fig. 1 a und 1 b bezogen auf ein Koordinatensystem,
Fig. 2 den Rohrrahmen nach Fig. 1 in Explosionsdarstellung mit Toleranzhüllen für die Rohre,
Fig. 3a ein ideales Rohr ideal in der Toleranzhülle liegend,
Fig. 3b ein fehlerbehaftetes Rohr in der Toleranzhülle liegend,
Fig. 3c ein weiteres fehlerbehaftetes Rohr in der Toleranzhülle liegend,
Fig. 4a die Relativlage eines Rohres, welches mit seiner Mantelfläche an der
Schnittkontur eines anderen Rohres anliegt,
Fig. 4b ein ideales Rohr, ideal in der Toleranzhülle liegend,
Fig. 4c ein Rohr, verkippt in der Toleranzhülle liegend,
Fig. 4d ein weiteres Rohr, verkippt in der Toleranzhülle liegend und
Fig. 5 eine Prinzipskizze für eine Vorrichtung geeignet für die Durchführung des
Verfahrens.
In Fig. 1a ist ein Rohrrahmen in Explosionsdarstellung beispielhaft gezeigt, der aus Rohren R, hier vier Rohren Ri - R4 besteht, die an Ist - Schnittstellen SIST, hier konkret fünf Ist - Schnittstellen SISTI - SISTS, miteinander verschweißt werden. Die Ist - Schnittstellen SISTI - SISTS werden jeweils durch schweißgerechte Fügeflächen V an den beiden jeweils einen Schweißpartner bildenden Rohren R gebildet. In Fig. 1 b sind diese vier Rohre Ri - R4 bestimmungsgemäß miteinander verschweißt dargestellt. In Fig. 1c
ist ein Soll - Schnittstellenmuster mit Soll-Schnittstellen SSOLL für den Rohrrahmen gezeigt. Jede der Soll - Schnittstellen SSOLL ist einer der Ist - Schnittstellen SIST zugeordnet.
Grundsätzlich gibt es drei verschiedene Schnittstellentypen:
Der erste Schnittstellentyp ergibt sich bei einer Paarung zweier Rohre R über zwei Stirnflächen. Ein Beispiel hierfür ist in Fig.la - 1 b an Hand der Ist - Schnittstelle SISTI gezeigt, bei der eine Stirnfläche des Rohres R3, als Fügefläche VR3-I , mit einer Stirnfläche des Rohres Ri, als Fügefläche VR11, verschweißt wird.
Der zweite Schnittstellentyp ergibt sich bei einer Paarung zweier Rohre R über einer Ausschnittsfläche und einer Mantelfläche. Ein Beispiel hierfür ist in den Fig.la - 1 b an Hand der Ist - Schnittstelle SIST2 gezeigt, bei der eine Ausschnittsfläche des Rohres Ri, als Fügefläche VR12, mit der Mantelfläche des Rohres R2, als Fügefläche VR22, verschweißt wird.
Der dritte Schnittstellentyp ergibt sich bei einer Paarung zweier Rohre R über einer Stirnfläche und einer Mantelfläche. Ein Beispiel hierfür ist in Fig.1 an Hand der Ist - Schnittstelle SIST3 gezeigt, bei der eine Stirnfläche des Rohres R4, als Fügefläche VR42, mit der Mantelfläche des Rohres R3, als Fügefläche VR33, verschweißt werden soll.
Jeder der Schnittstellentypen weist die wenigstens eine Fügefläche V auf, die eine Soll - Schnittkontur «SOLL darstellt. Deren Solllage wird erfindungsgemäß weder auf das ideale Rohr R noch auf das reale Rohr R bezogen festgelegt, sondern auf eine gerechnete Toleranzhülle H. Diese Toleranzhülle H umhüllt das ideale Rohr R. Ebenso umhüllt sie das reale Rohr R, dessen Außenmaße in Toleranz sind. Die Toleranzhülle H kann auch nur für einzelne Abschnitte einzelner der Rohre R festgelegt sein.
Im Vorfeld des Schneidens der Rohre R für den Rohrrahmen werden wenigstens für die Rohre R, an denen geschnitten werden soll, Toleranzbereiche für die Maßhaltigkeit der Form der betreffenden Rohre R als die sogenannten Toleranzhüllen H berechnet, siehe Fig. 2. Davon ausgehend, dass die Rohre R in ihrem Rohrquerschnitt und der
Rohrlänge mit einer hinreichenden Genauigkeit gefertigt sind, betrifft die mögliche Formabweichung im Wesentlichen die Abweichung des Verlaufes der Ist - Rohrachse von einer Soll - Rohrachse infolge der Abweichung von Ist - Biegeradien von Soll - Biegeradien an dem Rohr R und ein mögliches Verwinden der Ist - Rohrachse in den Biegebereichen.
Jeder Ist-Schnittstelle SIST ist die auf die Toleranzhülle H bezogene Soll - Schnittstelle SSOLL, siehe hierzu Fig. 1 b in Kombination mit Fig. 1c, zugeordnet. Die Soll - Schnittstellen SSOLL sind in einer festen Relativlage zueinander in einem Soll - Schnittstellenmuster abgespeichert. Das heißt es wird für die jeweils durch Schnitte herzustellenden Fügeflächen V die relative Raumlage der Soll - Schnittkonturen KSOLL zueinander abgespeichert.
Die Toleranzhüllen Fl sind jeweils so gerechnet, dass an jedem Rohr R, welches in die Toleranzhülle Fl passt, die Ist - Schnittkonturen K!ST SO geschnitten werden können, dass die geeignete Fügefläche V für das Schweißen entsteht. In Fig. 3a ist das ideale Rohr R ideal in der Toleranzhülle Fl liegend gezeigt. Die Rohrachsen des idealen Rohres R und der Toleranzhülle Fl fallen zusammen. Vorteilhaft sind die Soll- Schnittkonturen KSOLL so berechnet, dass sie in diesem Fall mit den Ist-Schnittkonturen KIST zusammenfallen. Dem wäre nicht mehr so, wenn das ideale Rohr R in der Toleranzhülle Fl verkippt liegen würde.
In den Fig. 3b und 3c sind zwei Rohre Ri dargestellt, die jeweils in die Toleranzhülle FI1 passen und unterschiedlich von der Form eines idealen Rohr Ri abweichen. Die Soll - Schnittkonturen K -i SOLL, KRI2SOLL, KRI3SOLL haben, bezogen auf die Toleranzhülle Fl-i, zueinander eine gleiche Relativlage, jedoch haben die Ist -Schnittkonturen KR11 |ST, KREIST, KR13IST, wie sie an den realen Rohren R-i , hier übertrieben gezeichnet, geschnitten werden, eine etwas unterschiedliche Raumlage und auch eine unterschiedliche Form und / oder Größe. Eine Ausschnittsfläche als Fügefläche VRi2 für die Ist - Schnittstelle S2IST erstreckt sich mehr bzw. weniger tief in das Rohr R1. Eine Stirnfläche als Fügefläche VR11 für die Ist - Schnittstelle SUST wird an unterschiedlichen Stellen entlang der Rohrachse des Rohres R und in einem unterschiedliche Winkel zu ihr geschnitten.
Das Rohr R3, bei dem gleich dem Rohr R1 eine Stirnfläche und eine Ausschnittsfläche als Fügeflächen VR31 bzw. VR2i für die Ist - Schnittstellen S-HST bzw. S5IST ZU fertigen sind, wird analog dem Rohr Ri bearbeitet.
An dem Rohr R4 wird nur eine Stirnfläche als Fügefläche VR42 für die Ist - Schnittstelle S3IST geschnitten. Die Toleranz zur zweiten Ist- Schnittstelle S4IST wird ausgeglichen, in dem das Rohr R4 mit einem mitwandernden Bereich seiner Mantelfläche auf einer Fügefläche VRi3, die eine Ausschnittsfläche darstellt verschweißt wird.
Das Rohr R2 weist keine Ist - Schnittkonturen K!ST auf. Seine Fügeflächen VR21, VR22 sind Bereiche an Mantelflächen, deren Relativlage zueinander bei der Fierstellung des Rohres R entsteht. Das heißt im Unterschied zu den Fügeflächen V, die durch das Schneiden von Ist - Schnittkonturen K!ST an den Rohren R bedingt durch die unterschiedliche Lage des Rohres R in der Toleranzhülle Fl unterschiedlich entstehen, wodurch die Toleranzen ausgeglichen werden können, muss hier eine Toleranzabweichung hingenommen werden. Entsprechend muss entweder die Toleranzhülle Fl zumindest im Bereich der Verbindungsstellen VR21 und VR22 hinreichend eng gehalten werden oder das Rohr R wird so konstruiert, dass es durch eine Lageanpassung den Fügeflächen V der anderen Rohre R zugestellt wird. Konkret soll hier das u-förmige Rohr R so konstruiert sein, dass seine beiden Schenkel nicht parallel zueinander verlaufen, sondern einen kleinen Winkel miteinander einschließen, sodass eine Lageanpassung über die Verschiebung in Richtung der Schenkel möglich ist. Nachdem die Rohre Ri und R2 an der Ist-Schnittstelle SUST miteinander verschweißt wurden und das Rohr R4 aufgeschweißt wurde, wird das Rohr R von oben zwischen die Rohre Ri und R3 gefügt und mehr oder weniger nach oben überstehend an den Ist - Schnittstellen S2IST und S5IST verschweißt.
An Fland der Fig. 4b bis 4d ist noch einmal vereinfacht an einem geraden Rohr R dargestellt, wie eine Soll - Schnittkontur KSOLL bezogen auf eine Toleranzhülle Fl auf die jeweils in der Toleranzhülle Fl liegende Rohre R projiziert wird. Auf den Mantel des jeweiligen Rohres R projizierte Ist - Schnittkonturen KIST erfahren gegenüber der Soll - Schnittkontur KSOLL eine Modifikation durch eine Lagen-, Größen und / oder
Formänderung, abhängig davon, in welcher Raumlage der Mantel des jeweiligen Rohres R relativ zur Soll - Schnittkontur KSOLL liegt. Das andere der Rohre R, welches jeweils an der wenigstens einer Ist - Schnittkonturen K|ST angeschweißt wird, hat eine jeweils gleiche Raumlage wie in Fig. 4a an Fland von drei unterschiedlich in der Toleranzhülle Fl liegenden Rohren R, wie sie in den Fig. 4b - 4d dargestellt, gezeigt ist.
In Fig. 5 ist eine Prinzipskizze für eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung enthält eine Zustellfläche 1 , eine Zustelleinrichtung 2 mit einem Greifarm 2.1 , eine optische Vermessungseinrichtung 3, z.B. eine 3-D-Kamera, eine Laserschneideinrichtung 4, mit einer Schneiddüse 4.1 , eine Speicher- und Steuereinheit 6 und vorteilhaft eine weitere optische Vermessungseinrichtung 5. Mit ihr wird überprüft, ob ein Rohr oder mehrere Rohre R und wie sie zweidimensional ausgerichtet auf der Zustellfläche 1 liegen. Mit dieser Kenntnis kann der Greifarm 2.1 bei Lageabweichungen von einer Solllage, die sich auch durch eine Formabweichung des Rohres R ergeben kann, nachgeführt werden, um das Rohr R optimal zu greifen.
Zur Bearbeitung der Rohre R, das heißt zur Fierstellung von Soll - Schnittkonturen KSOLL, werden die Rohre R jeweils mit dem Greifarm 2.1 der Zustelleinrichtung 2 von einer Zustellfläche 1 aufgenommen. Idealerweise liegen die Rohre R vorsortiert, vorpositioniert und vororientiert auf der Zustellfläche 1 , so dass der Greifarm 2.1 beim Anfahren einer vorgegebenen Greifposition jeweils das Rohr R, zu dem Greifarm 2.1 vororientiert liegend, aufgreift. Es besteht nicht die Notwendigkeit, die Rohre R so genau auf der Zustellfläche 1 zu positionieren, dass sie jeweils beim Aufgreifen in einer reproduzierbaren Raumlage zum Koordinatensystem der Zustelleinrichtung 2 aufgegriffen werden, was auch der vergleichsweise großen Toleranz der Form der einzelnen Rohre R entgegen kommt.
Der Greifarm 2.1 ist bevorzugt ein mehrachsiger Greifarm 2.1 , der ein gegriffenes Werkstück, hier das Rohr R, innerhalb eines begrenzten Arbeitsbereiches frei bewegen kann. Innerhalb des Arbeitsbereiches befindet sich die Zustellfläche 1 , die optische Vermessungseinrichtung 3 und die Laserschneideinrichtung 4, die jeweils eine bekannte Raumlage innerhalb des Koordinatensystems haben.
Mittels des Greifarmes 2.1 wird das Rohr R zu der optischen Vermessungseinrichtung 3 transportiert, wo das Rohr R optisch erfasst und vermessen wird. Anschließend wird das Rohr R durch den Greifarm 2.1 in eine Toleranzhülle H eingefügt, womit bestätigt wird, dass das Rohr R in Toleranz ist. Die Raumlage des Rohres R innerhalb eines durch die Zustelleinrichtung 2 definierten Koordinatensystems ist somit durch die Raumlage der Toleranzhülle H im Koordinatensystem bestimmt.
Danach oder zeitgleich stellt der Greifarm 2.1 das Rohr R der Laserschneideinrichtung 4 so zu, dass sich die Toleranzhülle H in einer vorbestimmten Relativlage zu der Laserschneideinrichtung 4 befindet. Die Laserschneideinrichtung 4 schneidet dann die Ist - Schnittkonturen K!ST an dem Rohr R, wobei der Laserstrahl durch die Schneiddüse 4.1 entlang einer von auf die Toleranzhülle H bezogenen Soll - Schnittkontur KSOLL geführt wird. Das Verfahren ist mit einem Laserstrahl möglich, weil die Ausführung des Schnittes nicht wie bei einer mechanischen Bearbeitung den mechanischen Kontakt zwischen einem Schneidwerkzeug und einem Werkstück und damit eine definierte Lage der Bearbeitungsfläche verlangt. Beim Laserschneiden kann die Bearbeitungsfläche zumindest innerhalb des Fokusbereiches eine unterschiedliche Raumlage einnehmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, an den nur grob tolerierten Rohren R die Ist- Schnittkonturen K!ST herzustellen, an die andere der Rohre R angefügt und verschweißt werden können, wobei durch eine Modifikation der Ist - Schnittkonturen KIST die grobe Toleranz der Rohre R nicht oder nur gering in die Toleranzkette zum vollständigen Verschweißen der Rohre R zu einem Rohrrahmen einfließen. Es ermöglicht auch die automatisierte Aufnahme der nur vororientierten Rohre R durch den Greifarm 2.1 und deren Zustellung zur Laserschneideinrichtung 4.
Bezugszeichenliste
R Rohr
S Schnittstelle
SIST Ist-Schnittstelle
SSOLL Soll-Schnittstelle
K|ST Ist-Schnittkontur
KSOLL Soll-Schnittkontur
V Fügefläche
H Toleranzhülle
1 Zustellfläche
2 Zustelleinrichtung
2.1 Greifarm
3 optische Vermessungseinrichtung
4 Laserschneideinrichtung
4.1 Schneiddüse
5 weitere optische Vermessungseinrichtung
6 Steuer- und Speichereinheit