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Title:
DEVICE AND METHOD FOR SHAPING SHEET METAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/114156
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (100) and a method for shaping sheet metal (1). The device is provided with a plurality of contacting and clamping elements (11, 12, 13) which are designed to cooperate with one another so as to clamp the sheet metal (1) for a shaping process by mechanically contacting the sheet metal (1) and by means of holding, orienting, and/or positioning processes, a plurality of actuators (21, 22, 23) which are designed to orient and/or position the plurality of contacting and clamping elements (11, 12, 13), and a controller (10) for the actuators (21, 22, 23), said controller being designed to control the plurality of actuators (21, 22, 23) for adjusting the orientation and/or position of the contacting and clamping elements (11, 12, 13).

Inventors:
BAUER, Frank-Andreas (Josef-Dosch-Strasse 12, Gauting, 82131, DE)
NÄB, Robert (Carl-Dettenhofer-Str.35, Freising, 85356, DE)
PECH, Rena (Gottfried Rentzsch Weg 7, Leipzig Ot Baalsdorf, 04316, DE)
Application Number:
EP2017/079532
Publication Date:
June 28, 2018
Filing Date:
November 17, 2017
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT (Petuelring 130, München, 80809, DE)
International Classes:
B21D11/20; B21D5/00; B21D31/00
Foreign References:
EP2077166A12009-07-08
DE2402190A11975-07-24
US4212188A1980-07-15
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche:

1 . Vorrichtung (100) zum Formen eines Bleches (1 ), mit:

- einer Mehrzahl von Auflage- und Spannelementen (1 1 , 12, 13), welche eingerichtet sind, im Zusammenwirken, in mechanischem Kontakt mit dem Blech (1 ) und durch Haltern, Orientieren und/oder Positionieren das Blech (1 ) zu einer Formgebung zu spannen,

- einer Mehrzahl von Aktuatoren (21 , 22, 23), welche eingerichtet sind, die Mehrzahl von Auflage- und Spannelementen (1 1 , 12, 13) zu orientieren und/oder zu positionieren, und

- einer Steuereinrichtung (10) für die Aktuatoren (21 , 22, 23), welche eingerichtet ist, die Mehrzahl von Aktuatoren (21 , 22, 23) zu einer Justagekorrektur der Orientierung und/oder Position der Auflage- und Spannelemente (1 1 , 12, 13) zu steuern.

2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 , bei welcher die Steuereinrichtung (10) eingerichtet ist,

- ein für eine Justagekorrektur der Orientierung und/oder Position der Auflage- und Spannelemente (1 1 , 12, 13) repräsentatives

Korrektursignal zu generieren und/oder zu empfangen und

- auf der Grundlage des Korrektursignals durch Veranlassen einer entsprechenden Betätigung der Aktuatoren (21 , 22, 23) eine Justagekorrektur der Orientierung und/oder Position der Auflage- und Spannelemente (1 1 , 12, 13) zu bewirken.

3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2,

bei welcher Steuereinrichtung (10) im Zusammenwirken mit den

Aktuatoren (21 , 22, 23) eingerichtet ist, eine jeweilige Istorientierung und/oder Istposition der Auflage- und Spannelemente (1 1 , 12, 13) zu erfassen.

4. Vorrichtung (100) nach Anspruch 3,

bei welcher Steuereinrichtung (10) eingerichtet ist,

- eine jeweilige Istorientierung und/oder Istposition der Auflage- und Spannelemente (1 1 , 12, 13) mit einer jeweiligen Sollorientierung und/oder Sollposition der Auflage- und Spannelemente (1 1 , 12, 13) zu vergleichen und

- auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs ein für eine

Justagekorrektur der Orientierung und/oder Position der Auflage- und Spannelemente (1 1 , 12, 13) repräsentatives Korrektursignal zu generieren.

5. Verfahren zum Formen eines Bleches (1 ), insbesondere unter

Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem:

- das Blech (1 ) geformt wird durch Spannen unter mechanischem

Kontakt einer Mehrzahl von Auflage- und Spannelementen (1 1 , 12, 13) mit dem Blech (1 ) durch Haltern, Orientieren und/oder Positionieren der Auflage- und Spannelementen (1 1 , 12, 13) und

- zu einer Justagekorrektur die Orientierung und/oder Position der

Auflage- und Spannelemente (1 1 , 12, 13) gesteuert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5,

bei welchem,

- ein für eine Justagekorrektur der Orientierung und/oder Position der Auflage- und Spannelemente (1 1 , 12, 13) repräsentatives

Korrektursignal generiert und/oder empfangen und

- auf der Grundlage des Korrektursignals, insbesondere durch Betätigen von Aktuatoren (21 , 22, 23), eine Justagekorrektur der Orientierung und/oder Position der Auflage- und Spannelemente (1 1 , 12, 13) bewirkt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,

bei welchem, insbesondere über Aktuatoren (21 , 22, 23), eine jeweilige Istorientierung und/oder Istposition der Auflage- und Spannelemente (1 1 , 12, 13) erfasst wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7,

bei welchem

- eine jeweilige Istorientierung und/oder Istposition der Auflage- und Spannelemente (1 1 , 12, 13) mit einer jeweiligen Sollorientierung und/oder Sollposition der Auflage- und Spannelemente (1 1 , 12, 13) zu verglichen wird und

- auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs ein für eine

Justagekorrektur der Orientierung und/oder Position der Auflage- und Spannelemente (1 1 , 12, 13) repräsentatives Korrektursignal generiert wird.

Description:
Vorrichtung und Verfahren zum Formen eines Bleches

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Formen eines Bleches, insbesondere einer Karosserie oder eines

Karosserieteils.

Beim Herstellen von Karosserien oder Karosserieteilen werden Blechteile bestimmten Formgebungsprozessen unterzogen. In der Massenherstellung ist dabei die Maßeinhaltung von wesentlicher Bedeutung. Bisher werden im Herstellungsverfahren durch Maßüberprüfung im laufenden Herstellungsprozess Abweichungen an den entsprechenden Spannvorrichtungen für die Bleche manuell korrigiert. Dies geschieht z.B. durch manuelles Einstellen,

gegebenenfalls unter Verwendung so genannter Beilagenscheiben, die an den Auflage- oder Spannbereichen oder -punkten der Werkzeuge, angebracht werden, um eine Maßkorrektur zu bewirken.

Nachteilig ist dabei, dass keine zentrale und derivatspezifische

Geometrieabstimmung möglich ist und dass sich eine Dokumentation der durchgeführten manuellen Maßnahmen schwierig gestaltet, da sie zeitintensiv und fehlerbehaftet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Formen eines Bleches zu schaffen, welche mit geringem Aufwand während der Produktion zuverlässig eine Korrektur ermöglichen.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Formen eines Bleches erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und bei einem Verfahren zum Formen eines Bleches erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Formen eines Bleches geschaffen, welche ausgebildet ist mit einer

Mehrzahl von Auflage- und Spannelementen, die eingerichtet sind, im

Zusammenwirken, in mechanischem Kontakt mit dem Blech und durch Haltern, Orientieren und/oder Positionieren das Blech zu einer Formgebung zu spannen, mit einer Mehrzahl von Aktuatoren, die eingerichtet sind, die Mehrzahl von Auflage- und Spannelementen zu orientieren und/oder zu positionieren, und mit einer Steuereinrichtung für die Aktuatoren, welche eingerichtet ist, die Mehrzahl von Aktuatoren zu einer Justagekorrektur der Orientierung und/oder Position der Auflage- und Spannelemente zu steuern.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Maßnahmen lassen sich über die Steuereinrichtung je nach Bedarf die Aktuatoren und mithin die einzelnen Auflage- und Spannelemente ohne manuelles Zutun für eine Nachjustage einstellen. Dies kann in automatisierter Art und Weise erfolgen, wobei jegliche Justiermaßnahmen zugleich mitprotokolliert werden können. Dies vereinfacht die Handhabung und vermeidet Fehler.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Steuereinrichtung ausgebildet, ein für eine Justagekorrektur der Orientierung und/oder Position der Auflage- und Spannelemente repräsentatives

Korrektursignal zu generieren und/oder zu empfangen und auf der Grundlage des Korrektursignals durch Veranlassen einer entsprechenden Betätigung der Aktuatoren eine Justagekorrektur der Orientierung und/oder Position der Auflage- und Spannelemente zu bewirken. Durch diese Maßnahmen lässt sich quasi nach Art eines rückgekoppelten Messprozesses innerhalb der Produktionslinie im Prozess ein Nachführen der Maße einrichten, so dass Abweichungen ständig ausgeglichen werden können.

Es können Sensorelemente als zusätzliche und separate Mittel eingesetzt werden, um den Zustand - also z.B. auch Position und/oder Orientierung - der jeweiligen Aktuatoren und/oder der Auflage- und Spannelemente zu erfassen. Besonders vorteilhaft gestaltet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Formen eines Bleches dann, wenn gemäß einer vorteilhaften

Ausgestaltungsform die Steuereinrichtung zum Zusammenwirken mit den Aktuatoren und dazu eingerichtet ist, eine jeweilige Istorientierung und/oder Istposition der Auflage- und Spannelemente zu erfassen. Das Erfassen der Istorientierung und/oder Istposition kann jeweils durch in den Aktuatoren integrierte Sensoren und/oder über eine für jeden Aktuator vorgesehene Steuerung, zum Beispiel eines Schrittmotors oder eines Pneumatikzylinders, erfolgen.

Eine besonders zuverlässige Form der Nachjustage ergibt sich, wenn die Steuereinrichtung nach Art eines Regelkreises betrieben wird.

So ist es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der

erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Formen eines Bleches vorgesehen, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, eine jeweilige Istorientierung und/oder Istposition der Auflage- und Spannelemente mit einer jeweiligen Sollorientierung und/oder Sollposition der Auflage- und Spannelemente zu vergleichen und auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs ein für eine Justagekorrektur der Orientierung und/oder Position der Auflage- und Spannelemente

repräsentatives Korrektursignal zu generieren. Das Korrektursignal kann folglich die Basis für eine Nachjustage bilden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zum Formen eines Bleches geschaffen, welches insbesondere die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Formen eines Bleches verwendet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Formen eines Bleches wird das Blech geformt wird durch Spannen unter mechanischem Kontakt einer Mehrzahl von Auflage- und Spannelementen mit dem Blech durch Haltern, Orientieren und/oder Positionieren der Auflage- und Spannelementen. Dabei werden erfindungsgemäß zu einer Justagekorrektur die Orientierung und/oder Position der Auflage- und Spannelemente gesteuert. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Formen eines Bleches wird ein für eine Justagekorrektur der Orientierung und/oder Position der Auflage- und Spannelemente repräsentatives

Korrektursignal generiert und/oder empfangen. Auf der Grundlage des

Korrektursignals wird, insbesondere durch Betätigen von Aktuatoren, eine Justagekorrektur der Orientierung und/oder Position der Auflage- und

Spannelemente bewirkt.

Es stellt sich ein erhöhtes Maß an Zuverlässigkeit ein, wenn gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eine jeweilige Istorientierung und/oder Istposition der Auflage- und Spannelemente erfasst werden. Dies kann insbesondere über entsprechend ausgestattete Aktuatoren erfolgen.

Im Rahmen des laufenden Produktionsprozesses ist es erfindungsgemäß möglich, die Qualität eines zu erzeugenden Produktes ständig zu überwachen entsprechende Maßnahmen für eine Maßhaltung zu ergreifen.

So ist es gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Formen eines Bleches vorgesehen, dass eine jeweilige Istorientierung und/oder Istposition der Auflage- und

Spannelemente mit einer jeweiligen Sollorientierung und/oder Sollposition der Auflage- und Spannelemente verglichen wird. Auf der Grundlage eines

Ergebnisses des Vergleichs wird ein für eine Justagekorrektur der Orientierung und/oder Position der Auflage- und Spannelemente repräsentatives

Korrektursignal generiert. Dieses Korrektursignal kann dann der nachfolgenden Justage im Sinne einer Nachkorrektur zu Grunde gelegt werden.

Kurzbeschreibung der Figuren

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.

Figuren 1 bis 4 zeigen in schematischer Seitenansicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Formen eines Bleches in verschiedenen Betriebszuständen, welche unterschiedlichen Phasen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Verfahrens zum Formen eines Bleches entsprechen.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4

Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und

Komponenten wiedergegeben.

Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form voneinander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zum Form eines Bleches 1 in schematischer Seitenansicht in einem ersten

Betriebszustand.

Die Erfindung gewisser Vorrichtungen 100 zum Form eines Bleches gemäß Figur 1 besteht dem Kern nach aus einer Mehrzahl von Auflage- und Spannelementen 1 1 , 12 und 13, welche über Aktuatoren 21 , 22 und 23 in ihrer Position und/oder Orientierung in Bezug auf ein zu formendes Blech 1 einstellbar und anpassbar sind.

Die Aktuatoren 21 , 22 und 23 sind über eine Steuerleitung 20 mit einer

Steuereinrichtung 10 der Vorrichtung 100 verbunden. Die Steuerleitung 20 kann auch als Erfassung- und Steuerleitung 20 aufgefasst werden, denn sie kann auch dazu ausgebildet sein, von den einzelnen Aktuatoren einen 20, 22 und 23 und den damit verbundenen Auflage- und Spannelementen 1 1 , 12 und 13 eine Rückmeldung an die Steuereinrichtung 10 der Vorrichtung 100 zur Auswertung und Bewertung eines ist Zustandes des Bleches 1 und/oder der Anordnung aus Aktuatoren 21 , 22 und 23 und Auflage- und Spannelementen 1 1 , 12 und 13 zu liefern. Das Blech 1 besitzt eine Oberseite 1 -1 und eine Unterseite 1 -2 und ist in der schematischen Darstellung gemäß Figur 1 in einer Ebene senkrecht zur

Zeichenebene erstreckt angeordnet.

Im Zustand gemäß Figur 1 sind sämtliche Aktuatoren 21 , 22 und 23 in einer Ruhe- oder Ausgangsstellung angeordnet. Daher sind sämtliche Auflage- und Erfassungselemente 1 1 ,12 und 13 von der Oberseite 1 -1 und der Unterseite 1 -2 des Bleches 1 räumlich beabstandet und berühren das Blech 1 nicht.

Im Übergang zu dem in Figur 2 dargestellten Zustand werden die äu ßeren Aktuatoren 21 betätigt, so dass die ersten Auflage- und Spannelemente 1 1 an die Oberseite 1 -1 bzw. an die Unterseite 1 -2 des Bleches 1 herangeführt werden, dieses mechanisch berühren und zwischen sich einspannen und fixieren. Auf diese Art und Weise wird der zwischen den ersten Auflage- und Spannelementen 1 1 angeordnete Abschnitt des Bleches 1 nach Art eines Spannrahmens fixiert, dies ist für die nachfolgenden Formgebungsprozesse notwendig.

Im Übergang zu dem in Figur dargestellten Zwischenzustand werden zweite Auflage- und Spannelemente 12 so an die Oberseite 1 -1 des Bleches 1 herangeführt, dass sie nach Art einer Stützpunktverteilung in etwa einer für das Blech 1 gewünschten Form 1 -3' folgen. Diese gewünschte Form 1 -3' für das Blech 1 , welche durch den Formgebungsprozess durch die Vorrichtung 100 unter Verwendung des ordnungsgemäßen Verfahrens erzielt werden soll, ist in Figur 3 gestrichelt dargestellt.

Im Übergang zu dem in Figur 4 gezeigten Zwischenzustand wird ein drittes Auflage- und Spannelement 13 von unten an die Unterseite 1 -2 des Bleches 1 derart herangeführt, dass das dritte Auflage- und Spannelement 13 die

Unterseite 1 -2 des Bleches 1 berührt und aus der in Figur 4 mit 1 ' bezeichneten Ruhelage nach oben in Richtung auf die zweiten Auflage- und Spannelemente 12 bewegt, um eine Istform 1 -3 des Bleches 1 zu erzeugen, dem Verlauf der Berührungspunkte mit den zweiten und dritten Auflage- und Spannelementen 12 und 13 folgt oder entspricht. Führt ein Abgleich der Istform 1 -3 des Bleches 1 zur Feststellung einer

Abweichung, zum Beispiel im Vergleich zu einer Sollform 1 -4 des Bleches 1 , so kann während des Produktionsprozesses, zum Beispiel bei der Herstellung nachfolgender Teile, die Steuerung des dritten Aktuators 23 durch die

Steuereinrichtung 10 über die Steuerleitung 20 bewirken, dass durch verändertes Betätigen des dritten Aktuators 23 das dritte Auflage- und Spannelement 13 an die in Figur 4 mit 13' bezeichnete Stellung verschoben wird, damit die Istform 1 -3 sich der Sollform 1 -4 des Bleches 1 im nachfolgenden Produktionsprozess möglichst gut annähert.

Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:

Derzeit werden die vorrangig in den Hauptlinien befindlichen Aufnahme- und Spannsituationen durch die Maßpfleger und Methodiker manuell auf

prozessoptimierte Maßhaltigkeit verstellt. Jegliche Änderungen sind

entsprechend zu dokumentieren, um Auswirkungen nachvollziehbar zu machen.

Dies ist nachteilig, weil unter anderem keine derivatspezifische

Geometrieabstimmung möglich ist und ein hoher Aufwand bei der Ermittlung und Dokumentation der Werkzeugabstimmung notwendig ist, da sowohl Produkt- als auch Werkzeugtoleranzen erfasst und stationsspezifisch ermittelt werden müssen.

Durch den Einsatz flexibler Bodenspanntechnik oder Spanntechnik im

allgemeinen, welche in mehreren Richtungen frei programmierbar und/oder verstellbar ist, ergibt sich die Möglichkeit, geometriebestimmende Maße innerhalb eines Produktionssystems durchgängig mit Hilfe softwaremäßig, z.B. über eine angepasste Eingabemaske, einzustellen. Dies ist auch derivat- oder typspezifisch möglich.

Die mühsame manuelle Anpassung an den Werkzeugen, gegebenenfalls auch zwischen den unterschiedlichen Derivaten fehlervermittelnd, entfällt.

Durch die wahlweise insgesamt durchgängige und gezielt anwählbare individuelle Anpassung wird der gesamte Änderungsaufwand reduziert und automatisch nachvollziehbar dokumentiert. Das bisher übliche Beilagenbuch, das herkömmlicherweise beim Einsatz von Beilagenscheiben manuell geführt wird, wird somit quasi digitalisiert.

Bezugszeichenliste:

I Blech

1 -1 Oberseite

1 -2 Unterseite

1 -3 Istform

1 -3' beabsichtigte Form

1 -4 Sollform

10 Steuereinrichtung

I I Auflage- und Spannelement

12 Auflage- und Spannelement

13 Auflage- und Spannelement

20 Steuer- und Erfassungsleitung

21 Aktuator

22 Aktuator

23 Aktuator

100 Vorrichtung