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Title:
METHOD FOR AUTOMATED MANIPULATION OF A BENDING TOOL, AND MANUFACTURING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/166538
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for inserting or removing a bending tool (13) into or from a holding position (27) on a tool mount (11, 26) by means of a gripper element (18) of an manipulating device (3) having a programmable control unit (24), wherein a bending tool (13) held by the gripper element (18) is moved by the manipulating device (3) into the holding position (27) and in the holding position (27) the gripper element (18) is detached from the holding portion (29). According to the invention, the approach of the bending tool (13) to the holding position (27) is monitored by a reference light beam (30) of a light barrier arrangement (28) which, viewed in the direction of approach (32), is located upstream of the holding position (27) and at a known measured distance (31) relative to the tool mount (11, 26), and at the moment the beam is interrupted by a measuring edge (45, 50, 51) on the bending tool (13), which measuring edge is approximately at right angles to the direction of approach (32) and to the reference light beam (30), an actual position of the bending tool (13) is defined. The control unit (24) subsequently uses the measured distance (31) for the remainder of the approach movement of the manipulating device (3) up to the holding position (27).

Inventors:
SECIBOVIC KABIR (AT)
Application Number:
PCT/AT2013/050103
Publication Date:
November 14, 2013
Filing Date:
May 07, 2013
Export Citation:
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Assignee:
TRUMPF MASCHINEN AUSTRIA GMBH (AT)
International Classes:
B21D5/02
Domestic Patent References:
WO2012027770A22012-03-08
Foreign References:
AT508923A42011-05-15
DE19928831A12000-12-28
US4166369A1979-09-04
Attorney, Agent or Firm:
ANWÄLTE BURGER UND PARTNER RECHTSANWALT GMBH (AT)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zum Einsetzen oder Entnehmen eines Biegewerkzeuges (13) in eine bzw. aus einer Halteposition (27) an einer Werkzeughalterung (11, 26) mittels eines Greif elements (18) einer Handhabungseinrichtung (3) mit programmierbarer Steuerungsvorrichtung (24), wobei ein vom Greif element (18) an einem Halteabschnitt (29) gehaltenes Biegewerkzeug (13) von der Handhabungseinrichtung (3) in die Halteposition (27) bewegt und in der Halteposition (27) das Greif element (18) vom Halteabschnitt (29) gelöst wird oder das Greif element (18) von der Handhabungseinrichtung (3) an den Halteabschnitt (29) des in der Haltepo- sition (27) befindlichen Biegewerkzeugs (13) bewegt und das Biegewerkzeug (13) nach Ergreifen des Halteabschnittes (29) mit Greifelement (18) aus der Halteposition (27) entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Annäherung des Biegewerkzeuges (13) an die Halteposition (27) oder die Annäherung des Greif elements (18) an den Halteabschnitt (29) zumindest in einer Koordinatenrichtung (32, 33) durch einen, in Annäherungsrichtung (32) betrachtet vor der Halteposition (27) und in einer bekannten Messdistanz (31) relativ zur

Werkzeughalterung (11, 26) befindlichen Referenzlichtstrahl (30) einer Lichtschrankenanordnung (28) überwacht wird und zum Zeitpunkt der Strahlunterbrechung durch eine zur Annäherungsrichtung (32) und zum Referenzlichtstrahl (30) etwa rechtwinkelige Messkante (45, 50, 51) am Biegewerkzeug (13) bzw. am Greifelement (18) eine Ist-Position des Biegewerk- zeuges (13) oder des Greifelements (18) definiert wird und von der Steuerungsvorrichtung

(24) die Messdistanz (31) als Berechnungsgrundlage für die restliche Annäherungsbewegung der Handhabungseinrichtung (3) von der Ist-Position bis zur Halteposition (27) bzw. bis zum Halteabschnitt (29) verwendet wird. 2. Verfahren zum Positionieren eines zu biegenden Werkstücks (68) in einer Biegeposition (69) an einem in einer Werkzeughalterung (11) eingesetzten Biegewerkzeug (13) mittels eines Greifelements (18) einer Handhabungseinrichtung (3) mit programmierbarer Steuerung s Vorrichtung (24), wobei ein vom Greif element (18) gehaltenes Werkstück (68) von der Handhabungseinrichtung (3) relativ zum Biegewerkzeug (13) in die Biegeposition (69) be- wegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Annäherung des Werkstücks (68) in die Biegeposition (69) zumindest in einer Koordinatenrichtung (32, 70) durch einen, in Annäherungsrichtung (32, 70) betrachtet vor der Biegeposition (69) und in einer bekannten Messdistanz (31) relativ zur Werkzeughalterung (11) befindlichen Referenzlichtstrahl (30) einer Licht- Schrankenanordnung (28) überwacht wird und zum Zeitpunkt der Strahlunterbrechung durch eine zur Annäherungsrichtung (32, 70) und zum Referenzlichtstrahl (30) etwa rechtwinkelige Messkante (71, 72) am Werkstück (68) eine Ist- Position des Werkstücks (68) definiert wird und von der Steuerungsvorrichtung (24) die Messdistanz (31) als Berechnungsgrundlage für die restliche Annäherungsbewegung der Handhabungseinrichtung (3) von der Ist-Position bis zur Biegeposition (69) verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Annäherungsbewegung der Handhabungseinrichtung (3) während der Berechnung der restlichen An- näherungsbewegung ohne Stillstand fortgesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Annäherungsbewegung der Handhabungseinrichtung (3) vor Erreichen des Referenzlichtstrahles (30) in ihrer Geschwindigkeit reduziert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer nachfolgenden Entfernungsbewegung der Handhabungseinrichtung (3) ab einem vordefinierten Abstand von der Halteposition (27) von der von der Steuerungs Vorrichtung (24) wieder die von einer Positioniersteuerung (25) der Handhabungseinrichtung (3) er- mittelte Position für die Berechnung der weiteren nachfolgenden Bewegungsbahn verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Annäherungsbewegung die Ist-Position in zwei unterschiedlichen Koordinaten- richtungen (32, 33, 70) mittels nacheinander erfolgender Unterbrechungen desselben Referenzlichtstrahles (30) durch zwei, insbesondere zu den jeweiligen Koordinatenrichtungen (32, 33, 70) rechtwinkeligen, Messkanten (45, 50, 71, 72) erfasst wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Annäherungsbewegung die Ist-Position in zwei unterschiedlichen Koordinatenrichtungen (32, 33, 70) mittels nacheinander erfolgender Unterbrechungen zweier in beiden Koordinatenrichtungen zueinander distanzierter Referenzlichtstrahlen (30, 45) durch zwei Messkanten (45, 50, 71, 72) erfasst wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Messkante (45, 50) am Biegewerkzeug (13) eine zusammen mit der Werkzeugaufnahme (11, 26) die Halteposition (27) festlegende Kontur, insbesondere ein in eine Auf nah - menut (37) an der Werkzeughalterung (11, 26) ragender Befestigungsabschnitt (36), verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei relativ zueinander parallele und distanzierte Messkanten (60, 61) an einer Oberflä- chenebene (63) des Biegewerkzeuges (13), die zur Annäherungsrichtung (32) und zum Referenzlichtstrahl (30) rechtwinkelig verlaufen, mit einem Referenzlichtstrahl (30) erfasst werden, wobei das Biegewerkzeug (13) bei der Annäherungsbewegung vor Erreichen des Referenzlichtstrahles (30) durch eine zur Annäherungsrichtung (32) und zum Referenzlichtstrahl (30) rechtwinkelig orientierte Drehachse der Handhabungseinrichtung (3) um einen ersten Schrägungswinkel (62) gegenüber dem Referenzlichtstrahl (30) verdreht wird, wodurch die erste Messkante (60) eine vordere Messkante (64) bildet, bei Unterbrechung des Referenzlichtstrahles (30) durch die erste Messkante (60) die Annäherungsbewegung gestoppt wird, anschließend das Biegewerkzeug (13) um einen Relativwinkel in die Gegenrichtung verdreht wird, bis die zweiten Messkante (61) den Referenzlichtstrahl (30) unterbricht, und basierend auf dem von einer Positionier Steuerung (25) der Handhabungseinrichtung (3) erfassten Positionsabweichungen (65, 66) der Messkanten (60, 61) und dem bekannten Abstand (67) der Messkanten (60, 61) zueinander eine Winkelabweichung der Oberflächenebene (63) von der Soll-Ausrichtung ermittelt wird. 10. Fertigungseinrichtung (1), insbesondere Biegezelle, umfassend eine Biegepresse

(2) , eine Handhabungseinrichtung (3) mit einer programmierbaren Steuerungs Vorrichtung (24), ein Greifelement (18) an der Handhabungsvorrichtung (3) zur Handhabung von Biegewerkzeugen (13) oder Werkstücken (68), eine im Arbeitsbereich der Handhabung s Vorrichtung

(3) angeordnete Werkzeughalterung (11, 26) an einem Pressbalken (8, 9) der Biegepresse (2) oder einem Werkzeugspeicher (4), dadurch gekennzeichnet, dass an der Werkzeughalterung

(11, 26) zumindest eine mit der Steuerungs Vorrichtung (24) gekoppelte und einen Referenzlichtstrahl (30) in einer bekannten Messdistanz (31) zu einer Halteposition (27) für ein Bie- gewerkzeug (13) aussendende und überwachende Lichtschrankenanordnung (28) angeordnet ist.

11. Fertigungseinrichtung (1), insbesondere Biegezelle, umfassend eine Biegepresse (2), eine Handhabungseinrichtung (3) mit einer programmierbaren Steuerungs Vorrichtung

(24), ein Greifelement (18) an der Handhabungsvorrichtung (3) zur Handhabung von Biegewerkzeugen (13) oder Werkstücken (68), eine im Arbeitsbereich der Handhabung s Vorrichtung (3) angeordnete Werkzeughalterung (11) an einem Pressbalken (8, 9) der Biegepresse (2), dadurch gekennzeichnet, dass an der Werkzeughalterung (11) zumindest eine mit der Steue- rungs Vorrichtung (24) gekoppelte und einen Referenzlichtstrahl (30) in einer bekannten

Messdistanz (31) zu einer Biegeposition (69) für ein Biegewerkzeug (13) aussendende und überwachende Lichtschrankenanordnung (28) angeordnet ist

12. Fertigung seinrichtung (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtschrankenanordnung (28) einen Laserstrahlerzeuger, insbesondere eine Laserdiode

(56) umfasst.

13. Fertigungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtschrankenanordnung (28) in einer baulichen Einheit zwei relativ zuei- nander distanzierte und parallele Referenzlichtstrahlen (30, 49) aussendet.

14. Fertigungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtschrankenanordnung (28) eine Sendereinheit (53) und eine zu dieser distanzierte Empfängereinheit (55) umfasst, wobei die Empfängereinheit (55) das Auftreffen des von der Sendereinheit (53) ausgehenden Referenzlichtstrahles (30) überwacht und mit der Steuerungs Vorrichtung (24) signalverbunden ist.

15. Fertigungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtschrankenanordnung (28) eine kombinierte Sender-Empfänger-Einheit (58) und eine zu dieser distanzierte Strahlumlenkanordnung, insbesondere einen Spiegel (59), umfasst.

16. Fertigungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeughalterung (11) eine längliche Aufnahmenut (37) aufweist und der Referenzlichtstrahl (30) parallel zur Aufnahmenut (37) verläuft. 17. Fertigungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtschrankenanordnung (28) in einer der Werkzeughalterungen (11) integriert ist und der Referenzlichtstrahl (30) rechtwinkelig zur Hauptebene (41) der Biegepresse verläuft. 18. Fertigungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zusammenwirkende Bestandteile der Lichtschrankenanordnung (28) an beiden Werkzeughalterungen (11) angeordnet sind und der Referenzlichtstrahl (30) den Abstand zwischen den Werkzeughalterungen (11) parallel zur Hauptebene (41) überspannt. 19. Fertigungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtschrankenanordnung (28) einen Befestigungsabschnitt (36) umfasst, wodurch diese wie ein Biegewerkzeug (13) an der Werkzeughalterung (11, 26) befestigbar ist.

Description:
Verfahren zur automatisierten Handhabung eines Biegewerkzeuges und Fertigungseinrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 sowie eine Fertigungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 10 und 11.

Bei der Automatisierung von Biegevorgängen werden bereits häufig programmierbare Vorrichtungen zur Handhabung der Werkstücke als auch der Biegewerkzeuge eingesetzt. Dabei ergeben sich hohe Anforderungen an die Positioniergenauigkeit der verwendeten Handha- bungseinrichtungen, die von herkömmlichen Industrierobotern häufig nicht erfüllt werden können und sind diese dementsprechend teuer.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die Genauigkeitsanforderungen an Handhabungseinrichtungen gesenkt werden können beziehungsweise eine Fertigungseinrichtung bereitzustellen, bei der auch die Verwendung von Industrierobotern als Handhabungseinrichtung möglich ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein gattungsgemäßes Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 und eine Fertigungseinrichtung mit den Merkma- len der Ansprüche 10 und 11 gelöst.

Dadurch, dass die Annäherung des Biegewerkzeuges an die Halteposition oder die Annäherung des Greifelements an den Halteabschnitt des Biegewerkzeuges oder des Werkstückes an die Biegeposition zumindest in einer Koordinatenrichtung durch einen, in Annäherung srich- tung betrachtet vor der Halteposition bzw. Biegeposition und in einer bekannten Messdistanz relativ zur Werkzeughalterung befindlichen Referenzlichtstrahl einer Lichtschrankenanordnung überwacht wird und zum Zeitpunkt der Strahlunterbrechung durch eine zur Annäherungsrichtung und zum Referenzlichtstrahl etwa rechtwinkelige Messkante am Biegewerkzeug oder am Greifelement bzw. am Werkstück eine Ist-Position des Biegewerkzeuges oder des Greifelements bzw. des Werkstücks definiert wird und von der Steuerungs Vorrichtung die Messdistanz als Berechnungsgrundlage für die restliche Annäherungsbewegung der Handhabungseinrichtung von der Ist-Position bis zur Halteposition bzw. bis zum Halteabschnitt oder zur Biegeposition verwendet wird, ergeben sich durch die lokale Referenzierung der Handha- bungseinrichtung im Nahbereich der Werkzeughalterung bzw. des Biegewerkzeugs geringere Positionierfehler, da vom Referenzlichtstrahl bis zur Halteposition oder zur Biegeposition nur kurze Wegstrecken verfahren werden müssen, auf denen nur geringe Abweichungen entstehen können und vor der Referenzierung entstandene Positionierfehler dadurch unwirksam werden. Es ergibt sich eine berührungslose Positionserfassung der Handhabungseinrichtung bzw. damit aufgenommener Biegewerkzeuge oder Werkstücke und eine Erhöhung der Positioniergenauigkeit.

Die Positioniergenauigkeit kann weiter erhöht werden, wenn die Annäherungsbewegung der Handhabungseinrichtung während der Berechnung des restlichen Weges zur Halteposition bzw. zum Halteabschnitt ohne Stillstand fortgesetzt wird, da dadurch weitere Fehlerquellen durch Abbremsen und Beschleunigen der Bewegungsglieder der Handhabungseinrichtung vermieden werden. Wenn die Annäherungsbewegung der Handhabungseinrichtung vor Erreichen des Referenzlichtstrahles in ihrer Geschwindigkeit reduziert wird kann die Genauigkeit erhöht werden, da dynamische Einflüsse bei der Referenzierung und der restlichen Annäherungsbewegung dadurch wesentlich verringert werden. Die lokale Referenzierung im Bereich der Werkzeughalterung kann zeitlich begrenzt angewendet werden, indem bei einer nachfolgenden Entfernungsbewegung der Handhabungseinrichtung ab einem vordefinierten Abstand von der Halteposition von der Steuerungsvorrichtung wieder die von einer Positionier Steuerung der Handhabungseinrichtung ermittelte Position für die Berechnung der weiteren nachfolgenden Bewegungsbahn verwendet wird. Das glo- bale Koordinatensystem der Handhabungseinrichtung bleibt in diesem Fall unverändert. Falls dabei die Positioniergenauigkeit zu klein sein sollte, kann die erfindungsgemäße lokale Referenzierung an Orten, wo eine hohe Positioniergenauigkeit erforderlich ist durch Vorsehen von zusätzlichen Lichtschrankenanordnungen ermöglicht werden. Wenn bei der Annäherungsbewegung die Ist-Position in zwei unterschiedlichen Koordinatenrichtungen mittels nacheinander erfolgender Unterbrechungen desselben Referenzlichtstrahles durch zwei, insbesondere zu den jeweiligen Koordinatenrichtungen rechtwinkeligen, Messkanten erfasst wird, kann der Vorgang des Einsetzens oder des Ergreifens eines Biegewerk- zeuges bzw. des Positionieren eines Werkstück noch zuverlässiger mit geringerer Gefahr von Kollisionen ausgeführt werden.

Alternativ dazu kann bei der Annäherungsbewegung die Ist-Position in zwei unterschiedli- chen Koordinatenrichtungen mittels nacheinander erfolgender Unterbrechungen zweier in beiden Koordinatenrichtungen zueinander distanzierter Referenzlichtstrahlen durch zwei Messkanten erfasst werden, wodurch dieselben Vorteile bei der Positionierung erzielt werden.

Vorteilhaft für das exakte Einsetzen oder Ergreifen eines Biegewerkzeuges ist, wenn als Messkante am Biegewerkzeug eine zusammen mit der Werkzeugaufnahme die Halteposition festlegende Kontur, insbesondere ein mit einer Aufnahmenut an der Werkzeughalterung korrespondierender Befestigungsabschnitt, verwendet wird, da dadurch die Vermessung der relevanten Kanten erfolgt, deren Position für das problemlose Einsetzen bzw. Ergreifen maßgeblich ist.

Eine Möglichkeit zur Korrektur von Winkelfehlstellungen des Biegewerkzeuges besteht darin, dass zwei relativ zueinander parallele und distanzierte Messkanten an einer Oberflächen- ebene des Biegewerkzeuges, die zur Annäherungsrichtung und zum Referenzlichtstrahl rechtwinkelig verlaufen, mit einem Referenzlichtstrahl erfasst werden. Dazu wird in einem ersten Schritt das Biegewerkzeug bei der Annäherungsbewegung vor Erreichen des Referenzlichtstrahles durch eine zur Annäherungsrichtung und zum Referenzlichtstrahl rechtwinkelig orientierte Drehachse der Handhabungseinrichtung um einen ersten Schrägungswinkel gegenüber dem Referenzlichtstrahl verdreht, wodurch die erste Messkante eine vordere Messkante bildet. Bei Unterbrechung des Referenzlichtstrahles durch die erste Messkante wird die An- näherungsbewegung gestoppt und anschließend das Biegewerkzeug um einen Relativwinkel in die Gegenrichtung verdreht, bis die zweite Messkante den Referenzlichtstrahl unterbricht. Basierend auf den von einer Positioniersteuerung der Handhabungseinrichtung erfassten Positionsabweichungen der beiden Messkanten und dem bekannten Abstand der Messkanten zueinander wird eine Winkelabweichung der Oberflächenebene von der Soll-Ausrichtung ermit- telt, die anschließend durch eine Korrekturdrehung um die Drehachse kompensiert wird.

Die erfindungsgemäßen Vorteile werden bei einer gattungsgemäßen Fertigung seinrichtung erzielt, wenn an der Werkzeughalterung, insbesondere auf der der Handhabungseinrichtung zugewandten Seite, zumindest eine mit der Steuerungsvorrichtung gekoppelte und einen Referenzlichtstrahl in einer bekannten Messdistanz zu einer Halteposition für ein Biegewerkzeug bzw. zu einer Biegeposition für ein Werkstück aussendende und überwachende Lichtschrankenanordnung angeordnet ist.

Eine sehr genaue Erfassung der Position der Messkanten ist möglich, wenn die Lichtschrankenanordnung einen Laserstrahlerzeuger, insbesondere eine Laserdiode umfasst. Ein Laserstrahl mit seiner hohen Leuchtintensität und seiner geringen Streuung kann sehr genau auf Unterbrechung überwacht werden.

Um eine Referenzierung in zwei unterschiedlichen Koordinatenrichtungen einfach durchführen zu können, kann die Lichtschrankenanordnung vorteilhafterweise in einer baulichen Einheit zwei relativ zueinander distanzierte und parallele Referenzlichtstrahlen aussenden.

Die Lichtschrankenanordnung kann an vielen Positionen innerhalb der Fertigungseinrichtung vorgesehen werden, wenn die Lichtschrankenanordnung eine Sendereinheit und eine zu dieser distanzierte Empfängereinheit umfasst, wobei die Empfängereinheit das Auftreffen des von der Sendereinheit ausgehenden Referenzlichtstrahles überwacht und mit der Steuerungs Vorrichtung signalverbunden ist.

Ebenfalls vorteilhaft für die Anordnung der Lichtschrankenanordnung ist es, wenn diese eine kombinierte Sender-Empfänger-Einheit und eine zu dieser distanzierte Strahlumlenkanord- nung, insbesondere einen Spiegel, umfasst.

Besonders einfach kann die Referenzierung erfolgen, wenn die Werkzeughalterung eine längliche Aufnahmenut aufweist und der Referenzlichtstrahl parallel zur Aufnahmenut verläuft. Weiters kann die Lichtschrankenanordnung in einer der Werkzeughalterungen integriert sein und der Referenzlichtstrahl rechtwinkelig zur Hauptebene bzw. Arbeitsebene der Biegepresse verlaufen, wodurch das exakte Positionieren des Biegewerkzeugs in Längsrichtung der Aufnahmenut und/oder in Richtung der Tiefe der Aufnahmenut erfolgen kann. Wenn zusammenwirkende Bestandteile der Lichtschrankenanordnung an beiden Werkzeughalterungen angeordnet sind und der Referenzlichtstrahl den Abstand zwischen den Werkzeughalterungen parallel zur Hauptebene überspannt kann damit eine exakte Positionierung des Biegewerkzeuges als auch eines Werkstücks jeweils in bis zu zwei Achsrichtungen durchgeführt werden.

Ein einfaches und gleichzeitig genaues Anbringen der Lichtschrankenanordnung kann erfolgen, wenn diese einen Befestigungsabschnitt umfasst, wodurch diese wie ein Biegewerkzeug an der Werkzeughalterung befestigbar ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Fertigungseinrichtung in vereinfachter Darstellung;

Fig. 2 eine Phase beim erfindungsgemäßen Einsetzen eines Biegewerkzeuges in eine

Werkzeughalterung ;

Fig 3 eine weitere Phase beim Einsetzen eines Biegewerkzeuges;

Fig 4 eine weitere Phase beim Einsetzen eines Biegewerkzeuges;

Fig 5 eine weitere Phase beim Einsetzen eines Biegewerkzeuges;

Fig 6 gliche Ausführungsform der Lichtschrankenanordnung mit zwei Referenzlichtstrahlen;

Fig 7 eine Phase beim Ergreifen eines Biegewerkzeuges bzw. nach dem Einsetzen eines Biegewerkzeuges; Fig. 8 eine mögliche Ausführungsform der Lichtschrankenanordnung mit einem Befestigungsabschnitt;

Fig. 9 eine mögliche Variante des Verfahrens zum Einsetzen eines Biegewerkzeuges;

Fig. 10 eine weitere mögliche Ausführungsform der Lichtschrankenanordnung;

Fig. 11 eine Draufsicht auf eine weitere mögliche Ausführungsform der Lichtschrankenanordnung beim Positionieren eines Werkstücks.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.

Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mitumfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.

In Fig. 1 ist eine Fertigungseinrichtung 1 zur Herstellung von biegegeformten Werkteilen mit einer Biegepresse 2, einer Handhabungseinrichtung 3, insbesondere in Form eines Mehrachsroboters, und einem Werkzeugspeicher 4 gezeigt. Ein Maschinengestell 5 der Biegepresse 2 umfasst im Wesentlichen zwei in Abstand zueinander über einen nicht weiter dargestellten Querverband verbundene, parallel zueinander und in zu einer Aufstandsfläche 6 senkrechten Ebenen erstreckende Seitenständer 7 und einen mit diesen verbundenen feststehenden Pressbalken 8 oder Presstisch. Relativ zum feststehenden Pressbalken 8, in zur Aufstandsfläche 6 senkrechter Richtung ist in Führungsanordnungen der Seitenständer 7 ein verstellbarer Pressbalken 9 geführt angeordnet und mit an den Seitenständern 7 bzw. dem Maschinengestell 5 angeordneten Antriebsmitteln 10, zum Beispiel Hydraulikzylinder, elektrische Spindeltriebe, etc. antriebsverbunden.

An den beiden Pressbalken sind einander gegenüberliegende, mit Befestigungs-mitteln versehene Werkzeughalterungen 11 angeordnet, die beispielsweise Werkzeugaufnahmeöffnungen 12 aufweisen. Die Werkzeughalterungen 11 sind für eine Bestückung mit Biegewerkzeugen 13 entsprechend von Vorgaben für den jeweils zu formenden Werkteil und Biegevorgang vorgesehen, zum Beispiel mit einem Biegegesenk 14 in der Werkzeughalterung 11 des feststehenden Pressbalkens 8 und mit einem Biegestempel 15 in der Werkzeughalterung 11 des Pressbalkens 9.

In Abhängigkeit von den jeweils für eine Serie zu fertigenden Werkteilen oder einer Wartung der Biegewerkzeuge 13 wird in unterschiedlichen Zeitabständen eine Neubestückung und damit ein Austausch der Biegewerkzeuge 13 erforderlich. Weiters umfasst die Fertigung seinrichtung 1 für einen automatisierten Werkteil- und Werkzeugtransfer die Handhabungseinrichtung 3, zum Beispiel in Form eines Mehrachsroboters 16, mit einem Greifer 17, der zumindest ein Greifelement 18, z.B. einen Zangengreifer, Sauggreifer, etc. umfasst. Der Arbeitsraum der Handhabungseinrichtung 3 erstreckt sich dabei vorzugsweise über den nutzbaren Arbeitsraum der Biegepresse 2 und den Werkzeug Speicher 4. Die Handhabungseinrichtung 3 kann dabei in einer Fahranordnung 19 in zu einer Vorderseite 20 des Pressbalkens 8 parallel verlaufenden Richtung verfahrbar sein.

An der Rückseite 21 des Pressbalkens 8 kann weiters eine Anschlagvorrichtung 22 mit einem Anschlagfinger 23 vorgesehen sein, der CNC-gesteuert die exakte Positionierung von zu bie- genden Werkstücken unterstützt.

Die Fertigungseinrichtung 1 umfasst eine programmierbare Steuerungs Vorrichtung 24, mit der die Funktionen der Fertigungseinrichtung 1 und deren Komponenten gesteuert, geregelt, überwacht, eingestellt oder auf sonstige Weise beeinflusst werden. Insbesondere gehört dazu auch die Erfassung und Steuerung von Zuständen und von Positionen von Gelenkarmen und insbesondere des Greifelements 18 der Handhabungseinrichtung 3 bzw. der damit manipulierten Werkstücke oder Biege Werkzeuge 13. Die Steuerung seinrichtung 24 kann dabei auch über die Fertigung seinrichtung 1 verteilte Subsysteme, die untereinander in Signalverbindung stehen, umfassen, insbesondere eine Positioniersteuerung 25 für die Handhabungseinrichtung 3, mit dem die Positionen der verschiedenen Bewegungsglieder und Verstellachsen der Handhabungseinrichtung 3 bei der Ausführung von Handhabungsaufgaben geregelt werden. Die Erfindung betrifft das Einsetzen oder Entnehmen eines Biegewerkzeuges 13 in eine bzw. aus einer Halteposition an einer Werkzeughalterung 11. Dies kann die Werkzeughalterungen 11 an der Biegepresse 2 betreffen, jedoch alternativ oder zusätzlich auch Werkzeughalterungen 26 am Werkzeugspeicher 4, die sich im Arbeitsraum bzw. innerhalb der Reichweite der Handhabungseinrichtung 3 befinden. In Fig. 1 sind ein Biegegesenk 14 und ein Biegestempel 15 in einer jeweiligen Halteposition 27 am Werkzeugspeicher 4 dargestellt, in der jeweils ein Biegewerkzeug 13 in einer Werkzeughalterung 26 gehalten ist. An der Biegepresse 2 ist ein Biegewerkzeug 13 in Form eines Biegegesenks 14 dargestellt, das gerade zur Werkzeughalterung 11 am feststehenden Pressbalken 8 angenähert oder von dieser entfernt wird, dargestellt. Damit die Biege Werkzeuge 13 von der Handhabungseinrichtung 3 problemlos und störungsfrei in die vorgesehene Halteposition 27 an einer Werkzeughalterung 11, 26 gebracht werden können, ist es dazu erforderlich, dass die jeweilige Halteposition 27 mit hoher Genauigkeit angefahren wird. In der Praxis ergeben sich dabei immer wieder Probleme durch eine zu geringe Positioniergenauigkeit einer Handhabungseinrichtung 3 oder durch die Positionstoleran- zen der Werkzeughalterungen 11, 26. Mögliche Ursachen für Positionierfehler an der Handhabungseinrichtung 3 sind beispielsweise eine fehlerhafte Werkstücklage relativ zum Greifelement 18, Nulllagenfehler der Gelenke der Handhabungseinrichtung 3, Armlängen und Winkelfehler, thermische Einflüsse, Getriebespiel, -elastizitäten und -exzentrizitäten, Armelastizitäten und begrenzte Messauflösung der Wegmesssysteme der Positionier Steuerung 25. Ähnliche Ursachen können auch Ungenauigkeiten und Veränderungen der Haltepositionen 27 am Werkzeugspeicher 4 oder an der Biegepresse 2 verursachen. Da diese Fehlerquellen oder deren Auswirkungen oft nur mit sehr hohem Aufwand beseitigt werden können, umfasst die erfindungsgemäße Fertigung seinrichtung 1 zumindest eine Lichtschrankenanordnung 28, durch die die Positioniergenauigkeit der Handhabungseinrichtung 3 im Bereich der damit ausgestatteten Werkzeughalterungen 11, 26 mit verhältnismäßig gerin- gern Aufwand wesentlich erhöht werden kann. In Fig. 1 ist beispielsweise der Werkzeughalte- rung 11 am feststehenden Pressbalken 8, sowie den Werkzeughalterungen 26 am Werkzeugspeicher 4 jeweils eine Lichtschrankenanordnung 28 zugeordnet. Selbstverständlich ist es auch möglich, der Werkzeughalterung 11 am verstellbaren Pressbalken 9 ebenso eine Lichtschrankenanordnung 28 zuzuordnen.

Fig. 1 zeigt einen Halteabschnitt 29 am Biegewerkzeug 13, an dem durch das Greifelement 18 die Verbindung zwischen dem Biegewerkzeug 13 und der Hand-habungseinrichtung 3 hergestellt wird. Die Lichtschrankenanordnung 28 erzeugt im Bereich einer Werkzeughalterung 11, 26 einen Referenzlichtstrahl 30, der sich in einer Messdistanz 31, von der Handhabungseinrichtung 3 aus betrachtet, vor der Halteposition 27 befindet. Wird nun bei der Annäherung der Handhabungseinrichtung 3 an die Halteposition 27 der Referenzlichtstrahl 30 durch eine vordefinierte Messkante am Biegewerkzeug 13 oder am Greifelement 18 unterbrochen, kann diese Strahl- Unterbrechung von der Lichtschrankenanordnung 28 erfasst werden und der Steuerungsvorrichtung 24 zugeführt werden. Da der Referenzlichtstrahl 30 sich in der bekannten Messdistanz 31 vor der Halteposition 27 befindet, kann zum Zeitpunkt der Strahlunterbrechung eine Ist- Position der jeweils betrachteten Messkante definiert werden, von der bekannt ist, dass der restliche Annäherungsweg der bekannten Messdistanz 31 entspricht, die verhältnismäßig klein ist verglichen mit der zuvor ausgeführten Annäherungsbewegung der Handhabungseinrichtung 3.

Da die Positionierungenauigkeiten einer Handhabungseinrichtung 3 zumindest teilweise immer proportional zur Länge des zurückgelegten Weges sind, ist auch der von der durch den Referenzlichtstrahl 30 definierten Ist-Position bis zur Halteposition 27 zurückgelegte Weg verhältnismäßig kurz und kann hier nur ein verhältnismäßig kleiner Positionierfehler entstehen. Durch den Referenzlichtstrahl 30 kann das Koordinatensystem der Handhabungseinrichtung 3 in kurzer Entfernung zur Halteposition 27 neu referenziert werden und dadurch ein allfälliger vor dem Referenzlichtstrahl 30 bei einer größeren Bewegung der Handhabungseinrichtung 3 entstandener Positionierfehler oder eine Positionsabweichung des Werkzeugspeichers 4 un- wirksam gemacht werden. In Fig. 1 ist eine Messdistanz 31 dargestellt, die in Richtung der horizontalen X-Achse 32 verläuft, es ist jedoch auch möglich, auch in Richtung der vertikalen Y-Achse 33 eine bekannte Messdistanz festzulegen, wodurch alternativ oder zusätzlich zur horizontalen X-Richtung 32 eine Referenzierung auch in Richtung der vertikalen Y-Achse 33 erfolgen kann. Die Messdistanz 31 ist dabei aus einem Bereich von einigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern gewählt, und ist dadurch verhältnismäßig kurz im Vergleich zur gesamten Reichweite der Handhabungseinrichtung 3, deren Reichweite bei einer derartigen Fertigungseinrichtung in Form einer Biegezelle zumeist mehrere Meter beträgt.

Bei einem gängigen Industrieroboter kann bei einer Reichweite von wenigen Metern eine Positionier-Ungenauigkeit entstehen, die in der Größenordnung von +/- 1 mm liegt, da hier viele Bewegungsglieder und Bewegungsachsen der Handhabungseinrichtung 3 involviert sind und sich die Einzelfehler hier zu einem beträchtlichen Ausmaß addieren können, während bei der kurzen, restlichen Annäherungsbewegung vom Referenzlichtstrahl 30 bis zur Halteposition 27 nur ein sehr kleiner Positionierfehler entstehen kann, da auf dieser relativ kurzen Weg- strecke weniger Bewegungsglieder und Bewegungsachsen der Handhabungsvorrichtung beteiligt sind oder zumindest geringere Relativbewegungen ausführen müssen.

Durch diese Referenzierung der Handhabungseinrichtung 3 im Nahbereich der anzufahrenden Halteposition 27 können viele der eingangs erwähnten Fehlerquellen bei der Positionierung eines Biegewerkzeuges 13 beim Einsetzen bzw. beim Ergreifen eines Biegewerkzeuges 13 durch das Greif element 18 unwirksam gemacht werden. Die restliche Annäherungsbewegung vom Referenzlichtstrahl 30 bis zur Halteposition 27 erfolgt gewissermaßen im lokalen Koordinatensystem der jeweils betrachteten Werkzeughalterung 11, 26 und können dadurch Positi- onier-Ungenauigkeiten durch mechanische oder thermische Verformungen der Handhabungs- einrichtung 3 und/oder des Werkzeugspeichers 4 eliminiert werden. Die mechanischen Verformungen der Handhabungseinrichtung 3 und/oder des Werkzeug Speichers 4 hängen in hohem Maße von den Massen der verwendeten Biegewerkzeuge 13 ab und ist es aufgrund der lokalen Referenzierung im Nahbereich der Werkzeughalterungen 11, 26 nicht erforderlich, die jeweils aufzunehmenden Massen oder thermische Einflüsse rechnerisch aufwändig durch die Positionier-steuerung 25 zu berücksichtigen.

In Fig. 1 erstreckt sich der Referenzlichtstrahl 30 rechtwinkelig zur Zeichnungs-ebene und auch rechtwinkelig zur Annäherungsrichtung, die im dargestellten Ausführungsbeispiel in Richtung der X-Achse 32 verläuft. Der Referenzlichtstrahl 30 verläuft dabei von einer Sendereinheit zu einer Empfängereinheit, wobei die Empfängereinheit das Auftreffen des von der Sendereinheit ausgehenden Referenzlichtstrahles 30 überwacht und mit der Steuerungs Vorrichtung 24 signalverbunden ist und dadurch die Unterbrechung des Referenzlichtstrahles 30 die Erfassung der Ist-Position bzw. die nachfolgende Neuberechnung der restlichen Annäherungsbewegung auslösen kann. Die Empfängereinheit und die Sendereinheit können voneinander in Richtung des Referenzlichtstrahles distanziert sein, es ist jedoch auch möglich, den Referenzlichtstrahl 30 mittels eines Spiegels umzulenken und dadurch die Empfängereinheit mit der Sendereinheit zu einer baulichen Einheit zusammenzufassen.

Um das Ergreifen eines Biegewerkzeuges 13 mit dem Greif element 18 in der Genauigkeit zu erhöhen, wird die Referenzierung der Handhabungseinrichtung 3 am Referenzlichtstrahl 30 mit einer Messkante am Greif element 18 durchgeführt und erstreckt sich in diesem Fall die Messdistanz 31 vom Referenzlichtstrahl 30 bis zum Halteabschnitt 29 des in der Werkzeug- halterung 11, 26 befindlichen Biegewerkzeuges 13.

In den Fig. 2 bis 5 ist das Einsetzen eines Biegewerkzeuges 13 in eine Werkzeugaufnahme 11, 26 dargestellt, wobei die restlichen Teile der Fertigungseinrichtung 1 der Einfachheit halber weggelassen wurden.

Dabei werden für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in der vorangegangenen Fig. 1 verwendet. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in der vorangegangenen Fig. 1 hingewiesen bzw. Bezug genommen Fig. 2 zeigt dabei ein Biegewerkzeug 13, das von einem Greifelement 18 des Greifers 17 der Handhabung s Vorrichtung 3 gehalten ist und in eine Werkzeugaufnahme 11, 26, die beispielsweise am unteren, feststehenden Pressbalken 8 oder an einem Werkzeugspeicher 4 angeordnet ist, eingesetzt werden soll. Der Halteabschnitt 29, an dem der Greifer 17 mit dem Greifele- ment 18, hier in Form eines Zangengreifers gekoppelt ist, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Greifnut 34 gebildet, in die das zangenartige Greif element 18 eingreift. Wie leicht zu erkennen ist, ist zum Einsetzen des Biegewerkzeuges 13 in die Werkzeugaufnahme 11, 26 in Fig. 2 eine zweigeteilte gestrichelt dargestellte Annäherungsbewegung 35 erforderlich, mit der in einem ersten Schritt das Biegewerkzeug 13 vertikal fluchtend über die Werkzeugaufnahme 11, 26 positioniert wird und anschließend mit einer vertikalen Absenkbewegung ein Befestigungsabschnitt 36 des Biegewerkzeuges 13 in eine Aufnahmenut 37 der Werkzeugaufnahme 11, 26 eingeführt werden kann. Anschließend erfolgt durch nicht dargestellte Fixiermittel, beispielsweise eine Klemmleiste, eine Fixierung des Biegewerkzeuges 13 an der Werkzeughalterung 11, 26.

Die Aufnahmenut 37 besitzt eine lichte Weite 38, die größer sein muss als das Außenmaß 39 des Befestigungsabschnittes 36. Je nach der gegebenen Positioniergenauigkeit bzw. Wiederholgenauigkeit der Handhabungseinrichtung 3 muss die lichte Weite 38 so groß gewählt wer- den, dass ein ausreichendes Spiel zum Einführen des Befestigungsabschnittes 36 vorhanden ist, damit beim Absenken des Biegewerkzeuges 13 keine unvorhergesehene Kollision mit der Werkzeughalterung 11, 26 erfolgen kann.

Die Aufgabe der Handhabung s Vorrichtung 3 besteht darin, die Mittelebene 40 des Biege- Werkzeuges in die Hauptebene 41 der Werkzeughalterung 11, 26 zu positionieren, wobei dies unter Verwendung der Lichtschrankenanordnung 28 mit dem Referenzlichtstrahl 30 erfolgt.

Wie leicht zu erkennen ist, muss der horizontale Teil der Annäherungsbewegung 35 in Richtung der horizontalen X-Achse 32 auf einer Höhe erfolgen, bei der die Unterkante 42 des Bie- gewerkzeuges 13 oberhalb der Oberkante 43 der Werkzeughalterung 11, 26 gelegen ist.

Durch den Referenzlichtstrahl 30 wird eine Messposition definiert, die sich in der Messdistanz 31 relativ zur Werkzeughalterung 11, 26 befindet und die für einen Körper, der den Referenzlichtstrahl 30 unterbricht, zu diesem Zeitpunkt eine Ist-Position in Bezug auf die Werkzeughalterung 11, 26 definiert. Als Bezugspunkt an der Werkzeughalterung 11, 26 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel die von der Handhabungseinrichtung 3 aus gesehen hintere Seitenfläche 44 der Aufnahmenut 37 verwendet, es kann jedoch auch ein beliebiger, anderer Bezugspunkt verwendet werden. Die im Ausführungsbeispiel gewählte Seitenfläche 44 ist von Vorteil, da beispielsweise der Befestigungsabschnitt 36 von einer Klemmleiste gegen diese Seitenfläche 44 gedrückt wird.

Zur Erfassung der Ist-Position des Biegewerkzeuges 13 wird dieses von der Handhabungsein- richtung 3 an die Halteposition 27 angenähert, bis der Referenzlichtstrahl 30 von einem vorbestimmten Teil des Biegewerkzeuges 13 oder einem anderen Teil der Handhabungseinrichtung 3 unterbrochen wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird dazu am Biegewerkzeug 13 eine Messkante 45 gewählt, die an dem Befestigungsabschnitt 36 des Biegewerkzeuges 3 liegt. Die Messkante 45 liegt dabei in einer Oberflächenebene 46 des Befestigungsabschnittes 36 und ist rechtwinkelig zur Annäherungsrichtung 32 der Handhabungsvorrichtung 3 sowie rechtwinkelig zum Referenzlichtstrahl 30. Da die Aufnahmenut 37 eine Kontur bildet, die die Halteposition 27 des Biegewerkzeuges 13 festgelegt, ist es von Vorteil, wenn die Messkante 45 am Befestigungsabschnitt 36 gewählt wird, es wäre jedoch auch möglich, beispielsweise eine Kante an der Vorderfläche 47 des Biegewerkzeuges 13 für die Referenzierung zu ver- wenden.

Fig. 3 zeigt jenen Zeitpunkt der Annäherungsbewegung, in dem die Messkante 45 den Referenzlichtstrahl 30 unterbricht und sich die Messkante 45 in der bekannten Messdistanz 31 zur Seitenfläche 44 der Aufnahmenut 37 befindet. Dadurch ist eine Ist-Position des Biegewerk- zeuges 13 definiert und kann nun die Steuerungsvorrichtung 24 die restliche Annäherungsbewegung für die Handhabungseinrichtung 3 relativ zu dieser Ist-Position berechnen, wobei diese restliche Annäherungsbewegung aufgrund des kurzen zurückzulegenden Weges mit einer hohen Genauigkeit durchgeführt werden kann. Die restliche Annäherungsbewegung wird beispielsweise so festgelegt, dass sich die Messkante 45 des Befestigungsabschnittes 36 geringfügig vor der Seitenfläche 44 befindet, also ein geringes Spiel für das nachfolgende Absenken gegeben ist.

In Fig. 4 ist jene Stellung des Biegewerkzeuges 13 dargestellt, in der die horizon-tale Annäherungsbewegung in Richtung der X. -Achse 32 abgeschlossen ist und sich die Messkante 45 ganz knapp vor der Seitenfläche 44 der Aufnahmenut 37 befindet und danach das Biegewerkzeug 13 nur noch in vertikaler Richtung 33 in die Aufnahmenut 37 abgesenkt werden muss. Fig. 5 zeigt das in der endgültigen Halteposition 27 positionierte Biegewerkzeug 13, das mit seinem Befestigungsabschnitt 36 mittels einer Klemmkraft 48, die durch einen Pfeil angedeu- tet ist, in der Aufnahmenut 37 fixiert werden kann und dadurch die Oberflächenebene 46 des Befestigungsabschnittes 36 in Anlage mit der Seitenfläche 44 der Aufnahmenut 37 gebracht wird und eine exakte Halteposition 27 des Biegewerkzeuges 13 erzielt wird. Fig. 6 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer Lichtschrankenanordnung 28, die zwei zueinander distanzierte und parallele Referenzlichtstrahlen 30 und 49 erzeugen und auf Unterbrechung überwachen kann. Mit dem Referenzlichtstrahl 30 kann die Ist-Position des Biegewerkzeuges 13 in der Richtung der X-Achse 32 und mit dem Referenzlichtstrahl 49 die Ist-Position des Biegewerkzeuges 13 in Richtung der Y-Achse 33 erfasst werden. Das Biege- Werkzeug 13 wird dabei von der nicht dargestellten Handhabungseinrichtung 3 zuerst in horizontaler Richtung an die Werkzeughalterung 11, 26 angenähert, bis die erste Messkante 45 den ersten Referenzlichtstrahl 30 unterbricht und anschließend in vertikaler Richtung abgesenkt, bis die Unterkante 42 als zweite Messkante 50 des Biegewerkzeuges 13 den zweiten Referenzlichtstrahl 49 unterbricht. Die horizontale Annäherungsbewegung wird nach der Un- terbrechung des ersten Referenzlichtstrahles 30 noch ein kurzes Stück fortgesetzt, damit nicht eine Ecke des Biegewerkzeuges 13 die Unterbrechung des zweiten Referenzlichtstrahles 49 auslösen muss, sondern ein Messpunkt für die vertikale Ist-Position innerhalb der Unterkante 42 liegt. Eine Erfassung der Ist-Position kann auch mit vertauschtem Ablauf erfolgen, bei dem zuerst die horizontale Unterkante 42 als Messkante und anschließend die vertikale Messkante erfasst wird. Die Annäherungsbewegung ist dafür dementsprechend abgeändert zu programmieren.

Ab der Unterbrechung des ersten Referenzlichtstrahles 30 ist jede weitere horizontale Bewegung des Biegewerkzeuges 13 bereits ein Teil der restlichen Annäherungsbewegung in Rich- tung der X-Achse 32, die von der Steuerungsvorrichtung 24 berechnet wird und ab der ersten Unterbrechung des zweiten Referenzlichtstrahles 49 ist jede weitere vertikale Bewegung des Biegewerkzeuges 13 bereits ein Teil der restlichen Annäherungsbewegung in Richtung der Y- Achse 33, die ebenfalls von der Steuerungsvorrichtung 24 berechnet wird. Durch diese Abfrage der ist- Position des Biegewerkzeuges 13 sowohl in horizontaler X-Richtung 32 als auch in vertikaler Y-Richtung 33 kann die restliche Annäherungsbewegung von den Referenzlichtstrahlen 30, 49 bis zur Halteposition 27 mit erhöhter Genauigkeit ausgeführt werden, da eine Referenzierung der Position des Biegewerkzeuges 13 in zwei Richtungen erfolgen kann. Es wäre auch möglich, eine Referenzierung in beiden Koordinatenrichtungen 32, 33 durchzufüh- ren, indem lediglich ein einzelner Referenzlichtstrahl 30 verwendet wird und die Annäherungsbewegung so festgelegt wird, dass mit diesem zuerst die erste Messkante 30 erfasst wird und anschließend mit demselben Referenzlichtstrahl 30 auch die zweite Messkante 50 erfasst wird.

Die Annäherungsbewegung des Biegewerkzeuges 13 kann so programmiert sein, dass bei Unterbrechung eines Referenzlichtstrahles 30, 49 ein kurzer Stillstand vorgesehen wird, jedoch wird die Annäherungsbewegung vorzugsweise ohne Unterbrechung fortgesetzt, wodurch die Positioniergenauigkeit weiter erhöht werden kann, da starke Brems- und Beschleuni- gungsvorgänge, die weitere Fehlerquellen darstellen können, reduziert werden.

In Fig. 7 ist dargestellt, dass mit der Lichtschrankenanordnung 28 auch die Genauigkeit beim Entnehmen eines Biegewerkzeuges 13 aus seiner Halteposition an der Werkzeughalterung 11, 26 erhöht werden kann. Dies erfolgt dadurch, dass bei der Annäherungsbewegung 35 an den Befestigungsabschnitt 36 des Biegewerkzeuges 13 der Greifer 17 so geführt wird, dass bei der Annäherung des Greifelements 18 an den Halteabschnitt 29, z.B. in Form der Greifnut 34, eine Referenzierung der Handhabungseinrichtung 3 am Referenzlichtstrahl 30 der Lichtschrankenanordnung 28 durchgeführt werden kann. Dazu wird am Greif element 18 eine weitere Messkante 51 festgelegt, die vorzugsweise rechtwinkelig zum Referenzlichtstrahl 30 so- wie rechtwinkelig zur Annäherungsrichtung verläuft. Durch die Unterbrechung des Referenzlichtstrahles 30 mit der Messkante 51 am Greif element 18 wird eine Ist-Position des Greifelements 18 definiert, von der aus nur mehr eine kurze restliche Annäherungsbewegung von wenigen Zentimetern bis zum Halteabschnitt 29, hier der Greifnut 34, erforderlich ist, die mit vergleichsweise hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann.

In Fig. 7 ist weiters mit einem strichlierten Pfeil eine Entfernungsbewegung 52 des Greifers 17 angedeutet, und dabei ist es möglich, dass die bei der Annäherungsbewegung erfolgte Referenzierung an der Lichtschrankenanordnung 28, nachdem das Biegewerkzeug 13 in der Halteposition 27 abgesetzt wurde wieder aufgehoben wird und die Ist-Position des Greifers 17 wieder basierend auf den von der Positioniersteuerung 25 erfassten Koordinaten ermittelt wird, also die unveränderten Koordinaten der Handhabung s Vorrichtung 3 verwendet werden. Die lokale Referenzierung an der Werkzeughalterung 11, 26 wird in diesem Fall gewissermaßen wieder aufgehoben. Es ist jedoch auch möglich, die Referenzierung an der Lichtschran- kenanordnung 28 dauerhaft beizubehalten, bis an anderer Stelle eine neuerliche Referenzierung erfolgt.

Fig. 8 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer Lichtschrankenanordnung 28, die einen Befestigungsabschnitt 36 aufweist und dadurch wie ein Biegewerkzeug 13 direkt in die Aufnahmenut 37 der Werkzeughalterung 11, 26 eingesetzt werden kann. Weiters kann wie bei einem Biegewerkzeug 13 eine Fixierung mittels einer Klemmkraft 48 erfolgen. Durch diese Art der Befestigung der Lichtschrankenanordnung 28 an der Werkzeughalterung 11, 26 kann ein leichter und schneller Wechsel der Lichtschrankenanordnung 28 erfolgen, wobei trotzdem eine exakte Positionierung des Referenzlichtstrahles 30 gegeben ist. In Fig. 7 ist weiters angedeutet, dass die Lichtschrankenanordnung 28 wie bereits zuvor beschrieben einen zweiten Referenzlichtstrahl 49 erzeugen kann und dadurch mit einer baulichen Einheit und einfacher Annäherungsbewegung eine Referenzierung in zwei unterschiedlichen Koordinatenrichtungen erfolgen kann.

Fig. 9 zeigt in Draufsicht eine mögliche weitere Variante des Verfahrens zum Ein-setzen eines Biegewerkzeuges 13 in eine Werkzeughalterung 11, 26 mittels einer in Fig. 9 nicht dargestellten Handhabungseinrichtung 3. Die einzelnen Phasen der Annäherungsbewegung sind dabei mit den Buchstaben a bis e gekennzeichnet. Der Referenzlichtstrahl 30 verläuft parallel zur Aufnahmenut 37 der Werkzeughalterung 11, 26 und wird von der Lichtschrankenanordnung 28 auf Unterbrechung überwacht. Die Lichtschrankenanordnung 28 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Sendereinheit 53 am linken Ende der Werkzeughalterung 11, 26 von der der Referenzlichtstrahl 30, vorzugsweise in Form eines Laserstrahles 54, zu einer Empfängereinheit 55 ausgesandt wird. Die Sendereinheit 53 umfasst eine Laserlichtquelle, beispielsweise in Form einer Laserdiode 56, die Empfängereinheit 55 umfasst beispielsweise eine Fotozelle 57, mit der die Unterbrechung des Laserstrahles 54 überwacht werden kann und ist mit der nicht dargestellten Steuerungs Vorrichtung 24 signalverbunden. Alternativ dazu wäre es auch möglich, dass die Lichtschrankenanordnung 28 eine kombinierte Sender- Empfänger-Einheit 58 sowie einen dazu distanzierten Spiegel 59 umfasst, zwischen denen sich der Referenzlichtstrahl 30, hier in Form des Laserstrahles 54 erstreckt.

Durch die spezielle Art der Annäherung des Biegewerkzeuges 13 können Winkelfehlstellungen festgestellt und korrigiert werden, indem nacheinander zwei Messkanten 60 und 61, die rechtwinkelig zum Referenzlichtstrahl 30 verlaufen, erfasst werden. Fig. 9 zeigt das Biegewerkzeug 13 in Stellung a parallel zur Aufnahmenut 37 und zum Referenzlichtstrahl 30. Bei der Annäherung wird das Biege-werkzeug 13 um einen Schrägungswinkel 62, beispielsweise um 45° im Uhrzeigersinn in Stellung b verdreht, wodurch die erste Messkante 60 an der Vor- derseite 63 des Biegewerkzeuges 13 eine vordere Messkante 64 bildet. Anschließend erfolgt die Annäherung des Biegewerkzeuges 13 in Richtung der X-Achse 32 bis eine Unterbrechung des Referenzlichtstrahles 30 stattfindet (Phase c). Zu diesem Zeitpunkt der Unterbrechung wird eine Positionsabweichung 65 zwischen Soll-Position und Ist-Position, die durch den Referenzlichtstrahl 30 definiert, ist erfasst. Anschließend erfolgt eine gegensinnige Verdrehung des Biegewerkzeuges 13, beispielsweise gegen den Urzeigersinn, (Phase d) bis die zweite Messkante 61 eine Unterbrechung des Referenzlichtstrahles 30 bewirkt (Phase e). Auch zu diesem Zeitpunkt wird eine Positionsabweichung 66 zwischen Soll-Position und Ist-Position der Messkante 61 ermittelt. Aus der Summe der beiden Positionsabweichungen 65, 66 und dem Abstand 67 zwischen den betrachtenten Messkanten 60, 61, die hier der Werkzeuglänge entsprechen, kann die Winkelfehlstellung alpha des Biegewerkzeuges 13 bezogen auf den Referenzlichtstrahl 30 wie folgt berechnet werden: tang alpha = (Positionsabweichung 65+Positionsabweichung 66) / Abstand 67 Die ermittelte Winkelfehlstellung des Biegewerkzeuges 13 kann danach von der Steuerungsvorrichtung 24 korrigiert werden, wodurch das Einsetzen des Biegewerkzeuges 13 mit höherer Genauigkeit erfolgen kann.

Fig. 10 zeigt eine weitere alternativ oder zusätzlich mögliche Ausführungsform der Fertigungseinrichtung 1 , bei der die Lichtschrankenanordnung 28 in der unteren Werkzeugauf- nähme 11 integriert ist. Der Referenzlichtstrahl 30 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel rechtwinkelig zu einer Hauptebene 41 und kann durch diese Anordnung die Annäherungsbewegung des Biegewerkzeuges 13 in Richtung der Y-Achse 33 überwacht werden. Das Einsetzen in die Aufnahmenut 37 kann dadurch auch wie in den zuvor beschriebenen Richtungen kontrolliert und mit geringer mechanischer Belastung erfolgen. Zusätzlich kann dabei auch die Positionierung in Längsrichtung der Aufnahmenut 37 in ihrer Genauigkeit verbessert werden, indem die Annäherungsbewegung mittels des Referenzlichtstrahles 30 auch in dieser Richtung überwacht wird. In Fig. 11 ist in Draufsicht die Anwendung der Erfindung zur Positionierung eines Werkstücks 68 in eine mit strichlierten Linien angedeutete Biegeposition 69 relativ zu einem in einer Werkzeughalterung 11 eingesetzten Biegewerkzeug 13 dargestellt. Die Lichtschrankenanordnung 28 erzeugt in dieser Ausführung einen Referenzlichtstrahl 30, der in Richtung der Y-Achse 33, rechtwinkelig zur Zeichenebene und zur Oberfläche des zu biegenden Werkstücks 68 verläuft. Diese Richtung ist auch parallel zur Hauptebene 41. Durch einen derart orientierten Referenzlichtstrahl 30 kann die Annäherungsbewegung in die Biegeposition 69 in Richtung der X-Achse 32 und/oder in Richtung der Z- Achse 70, die parallel zur Aufnahmenut 47 orientiert ist, optimiert werden, indem bei Unterbrechung des Referenzlichtstrahles 30 mit Werkstückkanten 71, 72 eine Ist- Position des Werkstücks 68 relativ zur Werkzeugaufnahme 11 und damit auch zum Biegewerkzeug 13 festgelegt wird. Ausgehend von dieser Ist- Position, wird die Annäherung um die Werte der jeweiligen Messdistanz 31 bis zur Biegeposition 69, die der Soll-Position für die Annäherungsbewegung darstellt, fortgesetzt.

Das Verfahren zur Positionierung des Werkstücks 68 wird demnach wie das zuvor beschrie- bene Verfahren zur Positionierung des Biegewerkzeuges 13 mithilfe einer berührungslosen Referenzierung im Nahbereich der anzufahrenden Soll-Position durchgeführt und können sinngemäß auch alle im Zusammenhang mit der Werkzeugpositionierung beschriebenen Verfahrensvarianten auch für die Werkstückpositionierung angewandt werden. Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des Verfahrens und der

Fertigungseinrichtung 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegen- ständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst. Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Fertigungseinrichtung 1 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.

Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1; 2, 3, 4, 5; 6; 7; 8; 9, 10, 11 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.

B e z u g s z e i c h e n a u f s t e l l u n g

Fertigungseinrichtung 36 Befestigungsabschnitt

Biegepresse 37 Aufnahmenut

Handhabungseinrichtung 38 lichte Weite

Werkzeugspeicher 39 Außenmaß

Maschinengestell 40 Mittelebene

Aufstandsfläche 41 Hauptebene

Seitenständer 42 Unterkante

Pressbalken 43 Oberkante

Pressbalken 44 Seitenfläche

Antriebsmittel 45 Messkante

Werkzeughalterung 46 Oberflächenebene

Werkzeugaufnalimeöffnung 47 Vorderfläche

Biegewerkzeug 48 Klemmkraft

Biegegesenk 49 Referenzlichtstrahl

Biegestempel 50 Messkante

Mehrachsroboter 51 Messkante

Greifer 52 Entfernungsbewegung

Greifelement 53 Sendereinheit

Fahranordnung 54 Laserstrahl

Vorderseite 55 Empfängereinheit

Rückseite 56 Laserdiode

Anschlagvorrichtung 57 Fotozelle

Anschlagfinger 58 S ender-Empfänger-Einheit

S teuerung s Vorrichtung 59 Spiegel

Po sitioniersteuerung 60 Messkante

Werkzeughalterung 61 Messkante

Halteposition 62 S chrägung s winkel

Lichtschrankenanordnung 63 Vorderseite

Halteabschnitt 64 vordere Messkante

Referenzlichtstrahl 65 Positionsabweichung

Messdistanz 66 Positionsabweichung

X-Achse 67 Abstand

Y-Achse 68 Werkstück

Greifnut 69 Biegeposition

Annäherungsbewegung 70 Z-Achse

Werkstückkante

Werkstückkante