Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
BENDING DEVICE HAVING WORKPIECE GUIDANCE BY A MULTI-JOINT ARM ROBOT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/197669
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a bending device (2) for bending a rod-like or tubular workpiece (4), comprising a bending machine (6), which has a bending head (8), which is designed for bending the workpiece (4) in a forming process, and a control means (24), which controls the operation of the bending machine (6), a robot (10), which comprises a multi-joint arm (11) which can be adjusted by motors, having a gripper end (12), which is designed for gripping and holding the workpiece (4), and a control unit (22), which is designed to control the operation of the robot (10), wherein the control means (24) is designed to control the bending machine (6) and the robot (10) during the bending process. The control unit (22) of the robot (10) is switched, at least during the bending process, to a slave mode in which it receives control commands from the control means (24) of the bending machine (6), and the control means (24) of the bending machine (6), during the bending process, continuously issues setting specifications for the motor-adjustable multi-joint arm (11) and the gripper end (12) to the control unit (22) of the robot (10) which has been switched to slave mode and thereby controls the robot (10) to introduce the workpiece (4) into the bending head (8), to stabilize the workpiece during the forming process and to remove the workpiece from the bending head (8) after the forming process.

Inventors:
WEIGMANN UWE-PETER (DE)
WALKER THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/059559
Publication Date:
October 17, 2019
Filing Date:
April 12, 2019
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
WAFIOS AG (DE)
International Classes:
B21D7/02; B21D7/12; B21D43/10; G05B19/18
Foreign References:
EP0742054A11996-11-13
FR2914203A12008-10-03
EP1810762A12007-07-25
JPH05212450A1993-08-24
US3431759A1969-03-11
EP0742054A11996-11-13
EP0554533A11993-08-11
EP2998041A12016-03-23
EP3266529A12018-01-10
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE GEYER, FEHNERS & PARTNER MBB (DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Biegevorrichtung zum Biegen eines Werkstücks (4), mit

einer Biegemaschine (6), die eine Umformeinrichtung (8), die zum Biegen des Werkstü ckes (4) in einem Umformungsvorgang ausgebildet ist, und eine Steuereinrichtung (24), welche den Betrieb der Biegemaschine (6) steuert, aufweist, und

einem Roboter (10), mit einem Greifende (12), welches zum Ergreifen und Halten des Werkstückes (4) ausgebildet ist, und einer Steuereinheit (22), welche zur Steuerung des Be triebs des Roboters (10) ausgebildet ist,

wobei der Roboter (10) das Werkstück (4) während des Umformungsvorgangs stabili siert,

wobei die Steuereinrichtung (24) ausgebildet ist, die Biegemaschine (6) und den Roboter (10) während des Biegeprozesses anzusteuern,

wobei die Steuereinheit (22) des Roboters (10) in einen Slave-Modus geschaltet ist, in welchem sie Steuerbefehle von der Steuereinrichtung (24) der Biegemaschine (6) empfängt, und

wobei die Steuereinrichtung (24) der Biegemaschine (6) Einstellungsvorgaben für den Roboter an die in den Slave-Modus geschaltete Steuereinheit (22) des Roboters (10) abgibt und so den Roboter (10) über die Steuereinheit (22) ansteuert, das Werkstück (4) während des Umformungsvorgangs zu stabilisieren,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Roboter einen motorisch verstellbaren Mehrgelenkarm (11 ) aufweist und das Grei fende des Roboters als Greifwerkzeug (12) für das Werkstück (4) ausgebildet ist, das stab- oder rohrförmig ist,

die Umformeinrichtung als Biegekopf (8) zum Biegen des stab- oder rohrförmigen Werk stückes (4) ausgebildet ist, und

die Steuereinrichtung (24) ein Programmiersystem zur Erstellung eines Biegeprogramms aufweist, wobei das Biegeprogramm mehrerer umformende Biegungen des stab- oder rohrför migen Werkstückes (4) umfasst, die in Abständen zueinander und jeweils in einer definierten Biegeebene liegen, und wobei das Programmiersystem für das Biegeprogramm Sollwerte für Achsen der Biegemaschine (6) und für den Roboter (10) erzeugt und dabei

- entweder Sollort und Solllage eines Zentrum des Greifwerkzeugs (12) bezogen auf das gehaltene Werkstück (4) vorgibt -- oder eine Einstellung der Achsen des Roboters (10) vorgibt, wobei die Steuereinrich tung (24) oder die Steuereinheit (22) eine Achsentransformation ausführt, die einen ma thematischen Zusammenhang zwischen Drehwinkeln von Achsen (16-21 ) des Roboters und der Position des Zentrum des Greifwerkzeugs (12) bezogen auf das gehaltene Werkstück (4) verwendet.

2. Biegevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) des Roboters (10) im Slave-Modus Istwerte der Einstellung des motorisch verstellbaren Mehr gelenkarms (11 ) und des Greifwerkzeugs (12) an die Steuereinrichtung (24) der Biegemaschine (6) rückmeldet.

3. Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (24) der Biegemaschine (6) ein Koordinatensystem des Roboters (10) mit Achsen der Biegemaschine (6) interpoliert.

4. Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei oder mehr, während des Biegeprozesses kooperierende Roboter (10), jeweils mit moto risch verstellbarem Mehrgelenkarm (11 ), Greifende (12) und Steuereinheit (22), aufweist, wobei alle Steuereinheiten (22) während des Biegens des Werkstückes (4) in den Slave-Modus ge schaltet sind und Steuerbefehle von der Steuereinrichtung (24) der Biegemaschine (6) empfan gen.

5. Biegevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (10) mit seinem Greifwerkzeug (12) das Werkstück (4) während des Umformvorgangs nachführt.

6. Biegevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (10) das Werkstück (4) vor dem Umformungsvorgang in den Biegekopf (8) einlegt und/oder danach daraus entnimmt.

7. Biegevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) einen eigenständigen Betriebsmodus aufweist, in dem sie den Mehrgelenk arm (11 ) frei steuert, und den Slave-Modus aufweist, in dem sie die Lage des Zentrums des Greifwerkzeugs (12) gemäß den von der Steuereinrichtung (24) gemachten Vorgaben einstellt.

8. Biegevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (10) das Werkstück (4) bei den mehreren Biegungen orientiert und durch entsprechen de Ausrichtung des Greifwerkzeugs (12) Abstände und Biegeebenen der Biegungen einstellt.

9. Biegevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (10) das Werkstück (4) während des Umformungsvorgangs stabilisiert, indem er es hält oder nachführt.

Description:
Bieaevorrichtunq mit Werkstückführuna durch Mehraelenkarmroboter

Die Erfindung bezieht sich auf eine Biegevorrichtung zum Biegen eines Werkstücks, mit einer Biegemaschine, die eine Umformeinrichtung, die zum Biegen des Werkstückes in einem Um formungsvorgang ausgebildet ist, und eine Steuereinrichtung, welche den Betrieb der Biegema schine steuert, aufweist, einem Roboter mit einem Greifende, welches zum Ergreifen und Hal ten des Werkstückes ausgebildet ist, und eine Steuereinheit, welche zur Steuerung des Be triebs des Roboters ausgebildet ist, aufweist, wobei der Roboter das Werkstück während des Umformungsvorgangs stabilisiert.

Eine solche Biegevorrichtung ist in Form einer Abkantpresse aus der EP 0742054 A1 bekannt. Ein Blech wird in der Abkantpresse abgekantet, wobei ein Stempel auf ein Presswerkzeug ge drückt wird, um das Blech zu verformen. Ein Roboter hält das Blech während des Abkantvor gangs und führt es nach. Der Roboter hat einen schwenkbaren Halter, der an drei zueinander rechtwinkligen, in x-, y- bzw. z-Richtung verschiebbaren Trägern befestigt und um einen Winkel verschwenkbar ist. Es handelt sich in den Ausführungsformen der Druckschrift damit um einen sogenannten kartesischen Roboter. Für die Nachführung stellt die Veröffentlichung drei Bewe gungsgleichungen auf, welche die x- und y-Einstellung und den Halter-Schwenkwinkel des kar tesischen Roboters als Funktion der Stellung des Stempels der Abkantpresse beschreiben. Diese Bewegungsgleichungen sind in einer Steuereinrichtung der Abkantpresse hinterlegt, so dass die Steuereinrichtung im Betrieb einer CPU des Roboters die Einstellwerte vorgeben kann. Dies wird in der Veröffentlichung als„Master-Slave“-Steuerung bezeichnet. Die Lösung der EP 0742054 A1 ist auf einen einzigen, ganz bestimmten Umformvorgang, nämlich das Abkan ten eines Bleches, ausgerichtet. Die Herleitung der Gleichungen erfolgt durch eine aufwendige geometrische Betrachtung in genau dem kartesischen Koordinatensystem, gemäß dem sich die Träger des Roboters bewegen, und mathematische Analyse. Zudem muss die Steuereinrich tung zur Ansteuerung der CPU des Roboters Kenntnisse von der internen Datenstruktur des Roboters haben, um die entsprechenden Vorgaben an die CPU des Roboters machen zu kön nen. Man benötigt somit detaillierte Informationen über die interne Steuerung des Roboters.

Die EP 0554533 B1 und EP 2998041 A1 beschreiben eine Biegevorrichtung für stab- oder rohr förmige Werkstücke, in der eine Biegemaschine, die einen zum Biegen des Werkstückes in einem Umformungsvorgang ausgebildeten Biegekopf hat, sowie ein Roboter, welcher einen motorisch verstellbaren Mehrgelenkarm mit einem Greifende hat, kombiniert sind. Der Roboter hält das Werkstück während des Umformungsvorgangs. Die Steuerung der beiden Komponen ten, Biegemaschine und Roboter, wird nicht betrachtet.

Die EP 3266529 A1 offenbart eine Biegemaschine, die über eine Steuereinheit verfügt. Als wei tere Komponente ist ein Roboter vorgesehen, der eine unabhängige Steuereinheit hat. Die Steuereinheiten der beiden Komponenten, Biegemaschine und Roboter, stimmen sich im Be trieb aufeinander ab. Der Text spricht von„interlocking manner“. Eine Master-Slave-Steuerung ist nicht vorgesehen, vielmehr werden Programme für beide Steuereinheiten auf einer gemein samen Datenbasis erzeugt.

Die Master-Slave-Steuerung des Roboters durch die als Abkantpresse ausgebildete Biegema schine, wie sie im gattungsgemäßen Stand der Technik EP 0742054 A1 vorliegt, erreicht eine besonders hohe Synchronität der beiden Komponenten. Jedoch erfordert dies eine aufwendige mathematische Analyse, um die Gleichungen zu ermitteln, nach denen der Roboter angesteuert wird. Auch müssen die Bewegungsmöglichkeiten der Roboter im gattungsgemäßen Stand der Technik exakt mit den x-, y-Achsen und dem Schwenkwinkel übereinstimmen, der in der ma thematischen Analyse verwendet wurde. Die Abkantpresse und der kartesische Roboter haben dasselbe Koordinatensystem. Die Gerätekombination ist damit auf eine sehr begrenzte Applika tion, nämlich das Abkanten von Blechen, festgelegt. Zudem muss die CPU des Roboters direkt angesteuert werden, was Informationen über deren interne Arbeitsweise erforderlich macht.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes System mit Master- Slave-Steuerung des Roboters durch eine Biegemaschine so weiterzubilden, dass eine größere applikative Freiheit und die Bearbeitung stab- oder rohrförmiger Werkstücke möglich ist.

Die Erfindung ist im Anspruch 1 definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Wei terbildungen.

Die Biegevorrichtung zum Biegen eines stab- oder rohrförmigen Werkstücks umfasst eine Bie gemaschine und einen Roboter. Die Biegevorrichtung verfügt über eine Umformeinrichtung, die als Biegekopf ausgebildet ist, der stab- oder rohrförmige Werkstücke biegt. Die Biegemaschine weist den Biegekopf zur Kaltumformung auf. Der Biegekopf ist zum Biegen des Werkstücks in einem Umformungsvorgang ausgebildet. Weiter verfügt die Biegemaschine über eine Steuer einrichtung, welche den Betrieb der Biegemaschine steuert. Der Roboter ist als motorisch ver stellbarer Mehrgelenkarm mit einem Greifende ausgebildet. Das Greifende ist zum Ergreifen und Halten des Werkstücks gestaltet, wobei das Greifende des Roboters als Greifwerkzeug für das stab- oder rohrförmige Werkstück ausgebildet ist und, bezogen auf das gehaltene Werk stück, ein Zentrum aufweist. Weiter hat der Roboter eine Steuereinheit, welche zur Steuerung des Betriebs des Roboters ausgebildet ist. Der Biegeprozess, welcher am Werkstück ausge führt wird, umfasst den Umformungsvorgang, in dem der Biegekopf das Werkstück biegt.

Dem Umformungsvorgang und dem Biegeprozess vorgelagert ist das Einführen des Werk stücks durch den Roboter in den Biegekopf. Während des Umformungsvorgangs stabilisiert und orientiert der Roboter das Werkstück. Je nach Art des Umformungsprozesses hält er es oder sorgt für die Nachführung. Nach dem Umformungsvorgang entnimmt der Roboter das Werk stück aus dem Biegekopf.

Die Steuereinrichtung der Biegemaschine ist ausgebildet, ein Biegeprogramm zu erstellen, und weist dazu ein Programmiersystem auf. Das Biegeprogramm umfasst mehrere umformende Biegungen des stab- oder rohrförmigen Werkstücks, wobei die Biegungen in Abständen zuei nander und jeweils in einer definierten Biegeebene liegen, z. B. in individuellen Biegeebenen ausgeführt werden. Für das Biegeprogramm erzeugt das Programmiersystem Sollwerte für Achsen der Biegemaschine und für den Roboter. Üblicherweise gibt der Benutzer die Abstände der Biegungen zueinander und die Lage der Biegeebene(n) in das Programmiersystem ein. Das Biegeprogramm steuert die Biegemaschine und den Roboter während des Biegeprozesses an.

Während des Biegeprozesses ist die Steuereinheit des Roboters in einen Slave-Modus ge schaltet. In diesem empfängt sie Steuerbefehle von der Steuereinrichtung der Biegemaschine und setzt diese in die Ansteuerung des motorisch verstellbaren Mehrgelenkarms und des Grei fendes um.

Bevorzugt geben die Steuerbefehle nicht direkt die Position, Ausrichtung und Bewegungsge schwindigkeit des Greifendes vor, sondern die Anstellung der Robotergelenke.

Während des Biegeprozesses gibt die Steuereinrichtung der Steuereinheit des Roboters, wel che sich im Slave-Modus befindet, fortwährend Einstellungsvorgaben für den motorisch ver stellbaren Mehrgelenkarm und das Greifende vor.

Auf diese Weise steuert die Steuereinrichtung der Biegemaschine nicht nur die Biegemaschine, sondern über die Steuereinheit indirekt auch den Roboter. Unter Steuerung durch die Biegema schine und die in den Slave-Modus geschaltete Steuereinheit führt der Roboter das Werkstück in den Biegekopf ein, stabilisiert es während des Verformungsvorgangs und führt es nach und entnimmt es nach dem Umformungsvorgang aus dem Biegekopf.

Die Steuereinrichtung der Biegemaschine übernimmt damit letztlich die Steuerung des Robo ters, allerdings ohne, dass die Steuereinheit des Roboters vollständig deaktiviert wäre. Vielmehr gibt die Steuereinrichtung der Steuereinheit des Roboters Angaben vor, die die Einstellung für den motorisch verstellbaren Mehrgelenkarm und/oder das Greifende betreffen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung direkt die Einstellung des Arms und/oder die Lage (insbesondere Ausrichtung) des Zentrums des Greifwerkzeugs vorgeben.

Die Steuereinheit des Roboters führt im Slave-Modus kein eigenes Programm aus, sondern setzt lediglich die Vorgaben der Steuereinrichtung der Biegemaschine in eine entsprechende Ansteuerung der Motoren, die den Mehrgelenkarm verstellen, und des Greifendes um. Da die Biegemaschine und der Roboter letztlich von einer gemeinsam steuernden Instanz, nämlich der Steuereinrichtung der Biegemaschine, kontrolliert werden, ist die Synchronität und gegenseitige Abstimmung der Bewegungen des Roboters und der Biegemaschine überraschend unproble matisch, und das Biegeergebnis ist dadurch verbessert.

Unter einem Biegeprozess wird u. a. der Ablauf von der Zuführung des Werkstücks zum Biege kopf über die ggf. mehrere, biegenden Umformung(en) des Werkstücks im Biegekopf und die Entnahme des umgeformten Werkstückes aus dem Biegekopf verstanden. Der Biegeprozess kann auch um das Ergreifen eines Rohlings aus einem Rohlingsvorrat und/oder das Ablegen des bearbeiteten Werkstücks an einem Ausgabestapel ergänzt werden. Kenntnisse über den internen Aufbau der Robotersteuerung, wie in EP 0742054 A1 , sind nicht mehr nötig.

Das Vorgehen erreicht den Vorteil, dass die Programmierung erleichtert werden kann. Hierzu ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung ein Programmiersystem zur Erstellung des Biegepro gramms aufweist. Aus dem Biegeprogramm, das beispielsweise in Form der zuvor bereits ge nannten PRB-Daten vorgegeben sein kann, erzeugt das Programmiersystem in einer ersten Alternative Vorgaben für Sollwerte für Achsen der Biegemaschine und Achsen oder Koordina ten des Roboters. Die zentrale Steuerung von Biegemaschine und Roboter durch die Steuerein richtung der Biegemaschine ist besonders einfach zu realisieren, wenn sich Biegemaschine und Roboter auf ein Koordinaten- bzw. Achsensystem beziehen, das für beide Maschinen einheitlich ist. Es ist deshalb für die erste Alternative vorgesehen, dass die Steuereinrichtung der Biege maschine eine Achsentransformation ausführt, in welcher sie einen mathematischen Zusam menhang zwischen Drehwinkeln von Achsen des Mehrgelenkarms einerseits und eine Position des Zentrums des Greifendes anderseits verwendet. Dieses Zentrum wird auch als„Tool- Center-Point“ oder Werkzeugmittelpunkt bezeichnet und erlaubt es, die Lage eines vom Robo ter gehaltenen Werkstücks genau zu spezifizieren. In einer zweiten Alternative erzeugt das Programmiersystem Vorgaben für das Zentrum des Greifwerkzeugs bezogen auf das gehaltene Werkstück. Auf diese Weise muss sich ein Bediener der Biegevorrichtung nicht mit verschiedenen Pro grammierschnittstellen für die Biegemaschine einerseits und den Roboter andererseits ausei nandersetzen. Zugleich sind Fehler bei der Abstimmung von Biegemaschine und Roboter ver mieden. Zudem ist durch den Mehrgelenkarm und das Programmiersystem, mittels dessen das Biegeprogramm vorgegeben wird, eine einfache Einstellung eines nahezu beliebigen Biegeer gebnisses möglich und so große applikative Freiheit gegeben.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung meldet die Steuereinheit des Roboters im Slave- Modus Istwerte der Einstellung des motorisch verstellbaren Mehrgelenksarm und des Greifen des an die Steuereinrichtung der Biegemaschine zurück. Auf diese Weise kann in der Steuer einheit der ordnungsgemäße Betrieb und insbesondere die ordnungsgemäße Zusammenwir kung von Biegemaschine und Roboter gut überprüft werden.

Durch die zentrale Stellung der Steuereinrichtung der Biegemaschine ist es in Ausführungsfor men möglich, dass Achsen der Biegemaschine mit dem im kartesischen Koordinaten gegebe nen Zentrum des Greifendes gemeinsam interpolieren. Dies reduziert den Programmieraufwand an der Steuereinrichtung der Biegemaschine erheblich. In EP 0742054 A1 war Gleichheit der Roboterachsen und der kartesischen Achsen der Abkantpresse erforderlich.

Selbstverständlich kann die Biegemaschine auch mehr als einen Biegekopf und/oder die Biege vorrichtung zwei oder mehr Roboter aufweisen, die im Biegeprozess miteinander kooperieren und jeweils einen motorisch verstellbaren Mehrgelenkarm, ein Greifende und eine Steuereinheit aufweisen. Dann ist die weiterhin zentral vorgesehene Steuereinrichtung, die für alle Biegema schinen zuständig ist, mit den jeweiligen Steuereinheiten der Roboter verbunden, die im Slave- Modus laufen und Steuerbefehle von der Steuereinrichtung der Biegemaschine empfangen.

Für den Umformungsvorgang, der in der Regel eine Kaltumformung des Werkstückes ist, wird das Werkstück vom Roboter orientiert. Auf diese Weise werden bei dem Mehrfachbiegungen umfassenden Biegeprozess, also einer Abfolge von biegenden Umformungsvorgängen, die Abstände der Biegungen zueinander und die Vorgabe, z. B. Verdrehung der Biegeebenen vom Roboter eingestellt.

Bei Umformungsvorgängen, bei denen das Werkstück vom Biegekopf eingezogen wird, erlaubt der Roboter bei seiner Stabilisierung dieses Einziehen oder führt das Werkstück passend nach. Bei Umformungsvorgängen, die keinen Einzug des Werkstücks zu Folge haben, beispielsweise bei Biegeköpfen, die nach dem Abrollbiegeverfahren arbeiten, hält der Roboter zur Stabilisie rung das Werkstück fest. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinatio nen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch nä her erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbei spiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemen te oder Komponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert wer den, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entspre chende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert.

In den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung einer Biegevorrichtung zum Biegen stab- oder rohrförmiger Werkstü cke und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Steuerung der Biegevorrichtung der Fig. 1 .

Fig. 1 zeigt eine Biegevorrichtung 2, die zum Biegen eines hier rohrförmigen Werkstücks 4 aus gebildet ist. Die Biegevorrichtung 2 umfasst eine Biegemaschine 6 mit einem Biegekopf 8. Sol che Biegemaschinen sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der ge nannten EP 3266529 A1 . Wenn das Werkstück 4 am Biegekopf 8 eingelegt ist, führt dieser einen biegenden Umformungsvorgang des Werkstückes 4 aus. Das Werkstück 4 wird von ei nem Roboter 10 zugeführt, in den Biegekopf 8 eingelegt und während des Umformungsvorgan ges gehalten. Der Roboter 10 weist dazu ein Greifwerkzeug 12 auf, welches das Werkstück 4 ergreift und hält, insbesondere während der Bearbeitung durch den Biegekopf 8. Der Biegekopf 8 der Fig. 1 arbeitet nach dem Abrollbiegeverfahren. Beim Abrollbiegen wird das Werkstück 4 nicht eingezogen. Das Greifwerkzeug 12 und der Roboter 10 halten deshalb während des Um formungsvorganges das Werkstück 4. In anderen Ausführungsformen kann der Umformungs- Vorgang ein Einziehen des Werkstückes 4 am Biegekopf 8 benötigen. Für diese Fälle führt der Roboter 10 mit seinem Greifwerkzeug 12 das Werkstück 4 nach, indem das Greifwerkzeug 12 der Bewegung des Werkstücks 4 während des Umformungsvorganges folgt. In beiden Varian ten stabilisiert das Greifwerkzeug 12 des Roboters 10 das Werkstück während des Umfor mungsvorganges. Weiter orientiert der Roboter 10 das Werkstück bei den mehreren Biegun gen. Durch entsprechende Ausrichtung des Greifwerkzeugs 12 werden die Abstände der Bie gungen zueinander und die Verdrehung der Biegeebenen zueinander eingestellt. Bei 2D- Werkstücken bleiben die Biegeebenen unverändert; es wird also für alle Biegungen dieselbe Biegeebene vorgegeben.

Bei dem Roboter 10 handelt es sich um einen Mehrgelenkarmroboter mit einem Roboterarm 11 , der eine Vielzahl von Drehgelenken 16-21 aufweist. Ein Roboter dieser Art ist beispielsweise von der Kuka AG erhältlich. Im vorliegenden Fall handelt es sich um einen Roboter 10 mit sechs Achsen. Die Zahl der Achsen ist jedoch rein exemplarisch. Der Roboterarm 11 ist an den Drehgelenken 16-21 durch Elektromotoren verstellbar, so dass das Greifwerkzeug 12 dreidi mensional im Raum verstellbar ist und damit auch die Lage des Werkstücks 4 für die biegenden Kaltumformungen.

Der Roboter ist ein Mehrzweckroboter und verfügt deshalb über eine eigene Steuereinheit 22, die es erlaubt, den Roboter 10 frei zu steuern. Bei eigenständigem Betrieb des Roboters 10 wäre in der Steuereinheit 22 ein entsprechendes Programm hinterlegt, welches den Betrieb des Roboters 10 steuert. Dieser eigenständige Betrieb findet aber hier ganz bewusst nicht statt. Die Biegemaschine 6 verfügt über eine Steuereinrichtung 24, welche den Betrieb der Biegemaschi ne 6 und insbesondere die Aktion des Biegekopfs 8 steuert. Die Steuereinheit 22 und die Steu ereinrichtung 24 sind mit den von ihnen gesteuerten Roboter 10 bzw. Biegemaschine 6 über nicht näher bezeichnete Leitungen verbunden. Sie sind auch untereinander steuerungstech nisch verbunden, um den koordinierten Betrieb von Roboter 10 und Biegemaschine 6 während des Biegeprozesses des Werkstücks 4 sicherzustellen. Hierbei ist die Steuereinrichtung 24 der Steuereinheit 22 hierarchisch übergeordnet.

Das Zusammenwirken von Steuereinheit 22 und Steuereinrichtung 24 ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Die Steuereinrichtung 24 ist über einen bidirektionalen Datenaustausch mit der Steuereinheit 22 verbunden. Die Steuereinrichtung 24 sendet Vorgabedaten 26 an die Steuer einheit 22 und enthält von ihr Rückmeldedaten 28. Sie weist weiter eine Programmiereinrich tung 30 auf.

Die vom Roboter 10 auszuführenden Bewegungen werden nicht in Form eines Steuerpro gramms in der Steuereinheit 22 abgelegt, sondern komplett in der Steuereinrichtung 24 der Biegemaschine 6 programmiert, beispielsweise über die Programmiereinrichtung 30. Zum Be arbeiten eines Werkstücks 4 läuft die Steuereinheit 22, die an und für sich zur eigenständigen Steuerung des Roboters 10 in der Lage wäre, in einem Slave-Modus, in dem sie lediglich Vor gabedaten 26 von der Steuereinrichtung 24 erhält und die Antriebe an den Drehgelenken 16-21 gemäß diesen Vorgabedaten 26 einstellt. Die Steuereinrichtung 24, die im Ausführungsbeispiel als CNC-Steuerung ausgebildet ist, interpretiert das ihr eingegebene Biegeprogramm und er zeugt Solldaten sowohl für die Achsen der Biegemaschine 6 als auch für den Roboter. Die Sollwerte für den Roboter werden als Vorgabedaten 26 an die Steuereinheit 22 geleitet, welche die Antriebe an den Drehgelenken 16-21 und das Greifwerkzeug 12 entsprechend einstellt.

Die Vorgabedaten 26 geben in einer ersten Ausführungsvariante die Lage eines Werkzeugmit telpunkts des Greifwerkzeugs 12 in einem Koordinatensystem 25 an. Beim Werkzeugmittel punkt handelt es sich um das Zentrum des Greifwerkzeugs 12 bezogen auf das gehaltene Werkstück 4.Auf diese Weise kann der Werkzeugmittelpunkt des Greifwerkzeugs 12 des Robo ters 10 im kartesischen Koordinatensystem 25 verfahren werden. Die Vorgabedaten 26 enthal ten den Sollort und die Solllage für den Werkzeugmittelpunkt des Greifwerkzeugs 12.

In einer zweiten Ausführungsvariante geben die Vorgabedaten 26 die Einstellung der Achsen des Roboters 10 an. Hierzu führt die Steuereinrichtung 24 eine Achsentransformation aus, die einen mathematischen Zusammenhang zwischen Drehwinkeln der Roboterachsen und der Position des Werkzeugmittelpunkts am Roboter 10 herstellt. Diese Achsentransformation kann in der Steuereinrichtung 24 ausgeführt werden oder auch in der Steuereinheit 22.

Wesentlich für die Vorgabedaten 26 ist es in beiden Ausführungsvarianten, dass die Steuerein richtung 24 die Achsen der Biegemaschine 6 mit dem kartesischen Koordinatensystem 25 für den Werkzeugmittelpunkt des Greifwerkzeugs 12 des Roboters 10 interpolieren kann. Auf diese Weise kann der Roboter 10 das Werkstück 4 während der Biegung am Biegekopf 8 z. B. halten oder passend nachführen und den Lagewechsel zwischen mehreren Umformungsvorgängen durchführen.

Da die Steuerung letztlich von der Steuereinrichtung 24 vorgegeben ist und die Steuereinheit 22 sich nur im Slave-Modus befindet, ist eine optimale Synchronität der Bewegung von Roboter 10 und Biegemaschine 6 automatisch hergestellt, und die Genauigkeit, mit der das Werkstück 4 gebogen wird, gesteigert.

Weiter wird an der Programmiereinrichtung 30 kein spezielles Robotersteuerungsprogramm in der Syntax, welche durch die Steuereinheit 22 vorgeben ist, erzeugt, sondern die Roboterach sen werden genauso wie die Achsen der Biegemaschine 6 programmiert. Dabei ist es sowohl möglich, die einzelnen Drehachsen des Roboters 10 zu programmieren als auch den Roboter im Koordinatensystem 25 zu programmieren. Die Auswahl kann hier nach Einfachheit der Pro grammierung oder Vorkenntnis des Bedieners gewählt werden. Er benötigt in beiden Fällen keine Kenntnis der Programmierschnittstelle des Roboters 10.