Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung und Verfahren zur Herstellung eines geformten Bauteils

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung wenigstens eines

Gegenstands, insbesondere zwecks Herstellung eines Formwerkzeugs, eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung wenigstens eines Gegenstands sowie ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Bauteils.

Bei der Oberflächenbearbeitung großer Bauteile ist eine Automatisierung wünschenswert. Beispielsweise beim spanenden Bearbeiten metallischer Oberflächen, wie etwa beim Schleifen von Werkzeugteilen im Werkzeug- und Formenbau, wird das jeweilige Bearbeitungswerkzeug an einem Roboterarm befestigt und durch diesen entlang der Oberfläche des zu bearbeitenden Gegenstands bewegt, sodass der gesamte zu bearbeitende Bereich angesteuert und bearbeitet werden kann. Zur Definition der Bewegungsbahn, mittels welcher das Bearbeitungswerkzeug entlang der zu bearbeitenden Oberfläche bewegt wird, werden typischerweise CAD-Daten genutzt. Dabei handelt es sich um digitale Daten, die Informationen über die Form des zu bearbeitenden Gegenstands bzw. der zu bearbeitenden Oberfläche beinhalten.

Dieses Vorgehen setzt voraus, dass entsprechende CAD-Daten vorliegen. Insbesondere im Werkzeugbau, etwa bei der Herstellung großer Formwerkzeugteile durch Gießen, ist dies nicht immer gegeben, insbesondere da es sich gegebenenfalls um Einzelstücke handelt. Darüber hinaus kann es zu Fehlern und Störungen im Betriebsablauf kommen, wenn der zu

bearbeitende Gegenstand bzw. die zu bearbeitende Oberfläche von der in den CAD-Daten gespeicherten Form abweicht. Wenn der Gegenstand bereichsweise größer ist als aus den CAD-Daten bekannt, kann es zur Kollision des Bearbeitungswerkzeugs mit dem Gegenstand und damit zur Beschädigung des Gegenstands und/oder des Bearbeitungswerkzeugs kommen. Andererseits kann es, wenn der Gegenstand bereichsweise kleiner ist als bekannt, zu einer unvollständigen Bearbeitung kommen, da der Kontakt zwischen Bearbeitungswerkzeug und Gegenstand nicht oder nicht ausreichend gegeben ist. Das Bearbeitungsverfahren ist somit in hohem Maße abhängig von den vorherigen Prozessen, welche die Form der zu bearbeitenden Oberfläche bestimmen.

Bei Durchführung des bekannten Verfahrens wird erst im Anschluss eine Qualitätskontrolle der bearbeiteten Oberfläche vorgenommen. Somit werden die beschriebenen Probleme gegebenenfalls erst spät erkannt und können somit erst in einem folgenden Bearbeitungsschritt behoben werden.

Einzelne Aspekte eines aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens zur

Oberflächenbearbeitung sind in Figur 1 dargestellt. Ein Bearbeitungswerkzeug 12, nämlich ein um seine Längsachse rotierendes Schleifwerkzeug, wird entlang einer Bearbeitungsrichtung 37 auf einer Bearbeitungsbahn 42 über eine Oberfläche 21 eines Gegenstands 47 bewegt und bearbeitet die Oberfläche 21 dabei. Die Oberfläche 21 weist eine Erhebung 23 auf, auf welche sich das Bearbeitungswerkzeug 12 zu bewegt. Die Bearbeitung startet in einem Anfangspunkt 55 und endet in einem Endpunkt 56.

Das Bearbeitungswerkzeug 12 ist im Bezug zur zu bearbeitenden Oberfläche 21 leicht schräg ausgerichtet. Dieser Anstellwinkel 50, welcher über die Dauer des Verfahrens gleich bleibt, ist schematisch anhand der schräg eingezeichneten Pfeile dargestellt. Die Länge der

eingezeichneten Pfeile ist dabei repräsentativ für die mittels des Bearbeitungswerkzeugs 12 auf die Oberfläche 21 aufzubringende Kraft 52.

Eine fortgeführte Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs 12 entlang der Bearbeitungsbahn 42 führt zu einem Abtrag der Erhebung 23 und somit zu einer Angieichung des Ist-Zustands 22 der Oberfläche 21 an deren Soll-Zustand 20. Es wird ersichtlich, dass bei der genannten

Fortführung der Bewegung aufgrund der Erhebung 23 steigende Kräfte 52 zu erwarten sind. Dies ist durch die unterschiedlichen Längen der jeweiligen Pfeile dargestellt. Hohe Kräfte 52 können zu einer Verminderung der Qualität der Oberfläche führen, da sie einerseits die durch das Bearbeitungswerkzeug 12 aufnehmbaren Kräfte übersteigen können. Dabei können der Gegenstand 47 und/oder das Bearbeitungswerkzeug 12 beschädigt oder zerstört werden. Andererseits kann die Beibehaltung der Bearbeitungsgeschwindigkeit beim Abtrag der

Erhebung 23 zu einer verminderten Oberflächenqualität, beispielsweise zu einer

ungleichmäßigen bzw. rauen Oberfläche, führen.

Die DE 102 08 990 A1 offenbart ein Verfahren zum Messen bzw. Überwachen von

Prozessschritten beim Bearbeiten von Werkstücken wie Kurbelwellen oder Nockenwellen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Mittels eines fest mit der

Vorrichtung verbundenen Bildverarbeitungssystems, etwa einer digitalen Kamera, werden Signale vom eingespannten Werkstück erzeugt. Eine Zustellbewegung des Werkzeugs kann durch die Steuerung der Bearbeitungsmaschine anhand der erzeugten Signale geregelt werden. Die Werkstückmessung kann vor dem Bearbeitungsprozess, währenddessen oder nach dem Bearbeitungsprozess erfolgen. Die Signale können zum Erkennen des Werkstücktyps eingesetzt werden. Ein Vermessen des Werkstücks während der Bearbeitung ermöglicht ein sofortiges Korrigieren des Bearbeitungsverfahrens.

Darüber hinaus sind sensitive Bearbeitungswerkzeuge bekannt, die beispielsweise einen Anpressdruck des Werkzeugs auf den zu bearbeitenden Gegenstand detektieren und beeinflussen können. Die DE 10 2006 049 957 beschreibt ein System und ein Verfahren zur Kalibrierung einer Handhabungsvorrichtung. An einer Handhabungseinrichtung sind eine Messanordnung sowie ein Werkzeug angeordnet. Mittels der Messanordnung wird beim Abfahren eines Werkstücks mittels des Werkzeugs eine Regelgröße erfasst. Die

Messanordnung kann einen Sensor zur Erfassung von Kräften bzw. Momenten oder deren Differenzen umfassen. Mit anderen Worten ist zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem distalen Ende des Roboters ein Kraftsensor angeordnet, der auftretende Kräfte, etwa bei der Bearbeitung des Werkstücks auftretende Anpresskräfte, aufnimmt. Mittels einer

Regeleinrichtung werden anhand der erfassten Messwerte wenigstens zwei Flächen des Werkstücks im Raum bestimmt, wobei aus der resultierenden Schnittlinie Bahnkoordinaten eines optimierten Bahnverlaufs ermittelt bzw. zur Umsetzung bereitgestellt werden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welchen eine Oberflächenbearbeitung auf besonders einfache und

kostengünstige Weise realisierbar ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren zur Oberflächenbearbeitung wenigstens eines Gegenstands gemäß Anspruch 1 sowie durch die Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung wenigstens eines Gegenstands gemäß Anspruch 7. Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben, Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den

Unteransprüchen 8 und 9 angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Bauteils gemäß Anspruch 10 zur Verfügung gestellt.

Ein erster Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung wenigstens eines Gegenstands, insbesondere zwecks Herstellung eines Formwerkzeugs, bei dem der zu bearbeitende Gegenstand, ein Bearbeitungswerkzeug zur Bearbeitung der Oberfläche des Gegenstands und eine erste Detektionseinrichtung zur Verfügung gestellt werden. Es wird eine Relativbewegung des Bearbeitungswerkzeugs sowie der ersten Detektionseinrichtung in Bezug zu einer zu bearbeitenden Oberfläche des Gegenstands realisiert, wobei mit dem

Bearbeitungswerkzeug zumindest ein Teilbereich der Oberfläche entlang einer

Bearbeitungsrichtung bearbeitet wird. Es wird in Bearbeitungsrichtung vor dem

Bearbeitungswerkzeug mittels der ersten Detektionseinrichtung eine erste Information über eine Form, Größe und/oder Beschaffenheit zumindest eines Abschnitts der zu bearbeitenden Oberfläche aufgenommen. Weiterhin wird wenigstens ein Parameter der Bearbeitung in Abhängigkeit von der ersten Information eingestellt.

Die Aufnahme der ersten Information meint insbesondere die Aufnahme von Daten, welche die zu bearbeitende Oberfläche charakterisieren. Insbesondere ist die Aufnahme von Informationen über die Form der Oberfläche bzw. des Gegenstands gemeint. Beispielsweise kann die Detektion wenigstens eines Formelements der Oberfläche, wie etwa einer Erhebung bzw. eines Vorsprungs und/oder die Detektion von Wellen, Rillen oder Riefen gemeint sein. Ebenso kann die Detektion eines Anstiegs bzw. Winkels des Oberflächenverlaufs erfolgen.

Es werden eine Relativbewegung des Bearbeitungswerkzeugs in Bezug zu der zu

bearbeitenden Oberfläche sowie eine Relativbewegung der ersten Detektionseinrichtung in Bezug zu der zu bearbeitenden Oberfläche realisiert. Insbesondere wird eine gemeinsame Relativbewegung von Bearbeitungswerkzeug und erster Detektionseinrichtung in Bezug zur zu bearbeitenden Oberfläche durchgeführt. Zu diesem Zweck können die Aufnahme der ersten Information und die Bearbeitung der Oberfläche mittels einer gemeinsamen Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung erfolgen, welche das Bearbeitungswerkzeug und die erste

Detektionseinrichtung umfasst. In diesem Fall erfolgt eine Relativbewegung dieser Vorrichtung in Bezug zur Oberfläche. Mit anderen Worten sind die erste Detektionseinrichtung sowie das Bearbeitungswerkzeug mechanisch miteinander verbunden.

Die Bearbeitung der Oberfläche mittels des Bearbeitungswerkzeugs erfolgt insbesondere zumindest zeitabschnittsweise zeitgleich mit der Relativbewegung zwischen dem

Bearbeitungswerkzeug und der Oberfläche. Insbesondere wird zumindest das

Bearbeitungswerkzeug entlang der Bearbeitungsrichtung in Bezug zur zu bearbeitenden Oberfläche bewegt. Der Gegenstand kann stationär bzw. fixiert sein. Er kann beispielsweise eingespannt sein oder aufgrund der Trägheitskraft infolge seiner Masse fixiert sein.

Typischerweise erfolgen die Detektion der ersten Information und die Bearbeitung der

Oberfläche in einer Aufspannung des Gegenstands. Sie können in einem Arbeitsschritt bzw. in einem Verfahrensgang erfolgen. Insbesondere erfolgt während der Aufnahme der ersten Information bzw. der Bearbeitung keine Relativbewegung zwischen Bearbeitungswerkzeug und Detektionseinrichtung.

Insbesondere wird eine erste Information bezüglich eines zu bearbeitenden Bereichs der Oberfläche aufgenommen. Insbesondere erfolgen die Aufnahme der ersten Information und/oder die Bearbeitung der Oberfläche zumindest zeitabschnittsweise kontinuierlich. Die Aufnahme der ersten Information und die Bearbeitung können zumindest zeitabschnittsweise zeitgleich erfolgen. Typischerweise erfolgt die Aufnahme der ersten Information im Wesentlichen während der gesamten Dauer der Bearbeitung. Insbesondere erfolgt das Einstellen des Parameters der Bearbeitung während der Relativbewegung des

Bearbeitungswerkzeugs und/oder der ersten Detektionseinrichtung in Bezug zur Oberfläche

Typischerweise erfolgt die Bearbeitung der Oberfläche mittels eines trennenden Verfahrens. Insbesondere erfolgt die Bearbeitung mit dem Ziel, die Oberfläche zu glätten bzw. zu vergleichmäßigen und/oder die Oberflächengeometrie zu gestalten. Es ist auch möglich, dass die Bearbeitung einen Materialauftrag bzw. ein Beschichten umfasst. Dies kann insbesondere mittels additiver Verfahren realisiert werden, etwa durch Laserschweißen oder Kaltgasspritzen.

In einer Ausführungsform kann eine gemeinsame Relativbewegung von erster

Detektionseinrichtung und Bearbeitungswerkzeug in Bezug zur Oberfläche realisiert werden und währenddessen simultan die erste Information aufgenommen sowie die Oberfläche bearbeitet werden. Die erste Information eines Teilbereichs der zu bearbeitenden Oberfläche wird aufgenommen, bevor der jeweilige Teilbereich bearbeitet wird. Die Aufnahme der ersten Information sowie das Bearbeiten der Oberfläche können im Wesentlichen kontinuierlich erfolgen. Die Relativbewegung kann im Wesentlichen gleichförmig sein.

Alternativ können die Detektionseinrichtung und das Bearbeitungswerkzeug einzeln, beispielsweise mittels jeweiliger Roboter, am Werkstück entlang geführt werden. Das ist insbesondere dann sinnvoll, wenn keine simultane Detektion und Bearbeitung erfolgt, sondern zum Beispiel zuerst die erste Detektionseinrichtung etwas nach vorn gefahren wird um die erste Information aufzunehmen, dann stoppt, und anschließend das Bearbeitungswerkzeug hinterher gefahren wird.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Einstellung des Parameters durch Einstellung eines Winkels wie z. B. eines Anstellwinkels, eines Verlaufs einer Bearbeitungsbahn, einer Drehzahl und/oder eines Drucks bzw. einer Kraft des Werkzeugs in Bezug zum zu

bearbeitenden Gegenstand und/oder durch Auswahl des Bearbeitungswerkzeugs.

Beispielsweise kann ein Wechsel des Bearbeitungswerkzeugs erfolgen, wodurch

typischerweise wenigstens der Druck bzw. die Kraft des Werkzeugs in Bezug zum Gegenstand geändert wird. Zu diesem Zweck kann das Bearbeitungswerkzeug in einem geeigneten Werkzeugmagazin angeordnet sein, welches einen automatisierten bzw. automatisierbaren Wechsel des Bearbeitungswerkzeugs ermöglicht. Ein Winkel meint insbesondere einen Winkel zwischen wenigstens einem Bereich des Werkzeugs und der zu bearbeitenden Oberfläche. Ein Anstellwinkel ist ein Winkel einer Achse, Fläche bzw. Kante eines Bearbeitungswerkzeugs in Bezug zur zu bearbeitenden Oberfläche. Es wird zumindest ein Bereich der Oberfläche bearbeitet, von dem zuvor eine Information aufgenommen wurde. Es wird von wenigstens einem Bereich der Oberfläche eine Information aufgenommen. Es wird zumindest ein Bereich der Oberfläche bearbeitet. Der

Detektionsbereich, also der Bereich der Oberfläche, von dem wenigstens eine Information aufgenommen wird, kann größer, kleiner oder gleich dem Bearbeitungsbereich sein, also dem Bereich der Oberfläche, der bearbeitet wird.

Das Verfahren ermöglicht während der Bearbeitung eine sofortige Anpassung der

Bearbeitungsparameter an die Eigenschaften der zu bearbeitenden Oberfläche. Die Oberfläche kann rasch und ohne die beschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten,

Einschränkungen bearbeitet werden. Somit ist das Verfahren schnell, effizient und

kostengünstig. Es ist für beliebig geformte Oberflächen nutzbar, insbesondere für planare Oberflächen sowie für dreidimensional gekrümmte Oberflächen. Die Relativbewegung der Detektionseinrichtung in Bezug zur zu bearbeitenden Oberfläche ermöglicht ein besonders gezieltes und somit effizientes Aufnehmen der ersten Information. Dies ist insbesondere bei großen zu bearbeitenden Gegenständen, wie etwa Formwerkzeugteilen, vorteilhaft. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können aus vorherigen Prozessen resultierende Unebenheiten wie etwa Wellenstrukturen aus vorherigen Schleifprozessen einfach und effektiv entfernt werden. Auf Unebenheiten und andere Oberflächeneigenschaften kann sofort reagiert werden. Das Vorhandensein von CAD-Daten ist nicht notwendig, sodass ein zeitaufwändiger exakter Gesamtscan des Bauteils vor der Bearbeitung entfallen kann. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren mit CAD-Daten wird eine Steigerung der Genauigkeit erreicht.

Darüber hinaus kann das Verfahren entkoppelt von einer zentralen Datenablage realisiert werden und eine Übertragung von Daten ist nicht notwendig, sodass es nicht zu einer

Sicherheitsgefährdung der Daten kommen kann. Der Bearbeitung liegt immer die tatsächliche Geometrie des Gegenstands zur Verfügung, sodass es Diskrepanzen zwischen vorhandenen Daten und der tatsächlichen Geometrie ausgeschlossen sind.

Beispielweise kann in Abhängigkeit der Detektion eines Anstiegs oder einer Erhebung der Oberfläche, also bei einer zu erwartenden Kollision des Werkzeugs mit einem Formelement der Oberfläche, ein Anstellwinkel des Werkzeugs und/oder eine Bewegungsbahn des Werkzeugs eingestellt bzw. geändert werden.

Bei zweiteiligen Formwerkzeugen kann vor und/oder nach der Bearbeitung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Tuschieren erfolgen. Dabei werden einander formmäßig nicht entsprechende Bereiche der beiden Formwerkzeugteile mittels Farbe sichtbar gemacht. Dies ermöglicht einen gezielten Materialauf- bzw. Materialabtrag, um korrespondierende Formen herzustellen. Erfolgt dies vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ist entsprechend die aufzunehmende erste Information auf die Beschaffenheit, nämlich die Farbe der Oberfläche gerichtet. Diese ist hierbei ein Indikator für die Form der Oberfläche. Die

Beschaffenheit der Oberfläche umfasst jegliche optisch erfassbare Eigenschaft der Oberfläche, wie etwa ihre Struktur, insbesondere ihre Rauheit, ebenso wie ihre Farbe.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist der zu bearbeitende Gegenstand ein

Formwerkzeugteil.

Der Gegenstand kann ein Teil eines Formwerkzeugs sein, beispielsweise zum Urformen oder Umformen von Bauteilen. Zum Beispiel ist der Gegenstand zumindest ein Teil eines Stempels oder einer Matrize eines Tiefziehwerkzeugs oder eines Werkzeugteils für die Kalt- oder

Warmumformung. Insbesondere weist der Gegenstand in wenigstens einer

Erstreckungsrichtung eine äußere Abmessung auf, die größer ist als 1 m, insbesondere als 2 m. Der Gegenstand kann ein metallischer Gegenstand sein, beispielsweise aus Stahl. Er kann ein Gusskörper sein.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Information mittels eines optischen Verfahrens aufgenommen wird, etwa durch Laserstrahlung.

Beispielweise kann Laserstrahlung auf die Oberfläche projiziert werden, welche bei einer Relativbewegung der Laserquelle in Bezug zur Oberfläche diese zwecks Aufnahme

geometrischer Daten abtastet. Insbesondere kann auf diese Weise eine Linie auf die

Oberfläche projiziert werden, die quer zur Vorschubrichtung ausgerichtet ist. Somit kann zumindest der Abschnitt der zu bearbeitenden Oberfläche vollständig erfasst werden. Auf die Nutzung von punkt-, bzw. rasterförmiger Laserstrahlung ist möglich. Ebenso kann zur

Erfassung der ersten Information ein bildgebendes Verfahren genutzt werden, etwa unter Verwendung einer digitalen Kamera.

Es kann ein Laser genutzt werden, welcher zur Erfassung von Informationen im

Mikrometerbereich eingerichtet ist. Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass die zur Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche erste Information auf besonders einfache Weise aufgenommen wird.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass als erste

Information eine Rauheit zumindest des Abschnitts der zu bearbeitenden Oberfläche

aufgenommen wird.

Damit ist gemeint, dass eine erste Information aufgenommen wird, die Rückschlüsse über die Rauheit der zu bearbeitenden Oberfläche ermöglicht. Beispielweise kann aus optischen Informationen mittels einer geeigneten Auswertungseinrichtung eine Rauheit der Oberfläche errechnet werden. So kann beispielsweise eine Drehzahl eines Schleifwerkzeugs erhöht werden bzw. ein feineres Schleifwerkzeug genutzt werden, wenn eine zu hohe Rauheit detektiert wird. Es ist möglich, dass die aufgenommene erste Information mit einem vorab definierten Sollwert verglichen wird.

Diese Ausgestaltung ermöglicht auf besonders einfache Weise die Herstellung qualitativ hochwertiger glatter Oberflächen.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Bearbeitung mittels eines

trennenden Verfahrens, insbesondere durch Schleifen.

Insbesondere erfolgt ein Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide, wozu

unterschiedliche Schleifverfahren genutzt werden können, beispielsweise unter Nutzung rotierender Schleifscheiben. Ebenso sind Spanverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide, wie etwa Fräsen, Hobeln bzw. Stoßen oder Feilen möglich.

Dies bringt den Vorteil mit sich, dass das Verfahren besonders einfach durchführbar ist.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens realisiert eine zweite Detektionseinnchtung eine Relativbewegung in Bezug zur Oberfläche des Gegenstands. Dabei wird mittels der zweiten Detektionseinnchtung zwecks Kontrolle eines Bearbeitungserfolgs in Bearbeitungsrichtung hinter dem Bearbeitungswerkzeug eine zweite Information über die Form, Größe und/oder Beschaffenheit zumindest eines Teils der bearbeiteten Oberfläche aufgenommen.

Es kann eine gemeinsame Bewegung der zweiten Detektionseinnchtung mit der ersten

Detektionseinrichtung und/oder mit dem Bearbeitungswerkzeug realisiert werden.

Wie beschrieben kann mittels der ersten Detektionseinrichtung ein Qualitätsparameter der Oberfläche vor der Bearbeitung, wie etwa eine Rauheit oder das Vorhandensein von

Unebenheiten bzw. Fehlern wie Wellen, Rillen, Riefen, etc. aufgenommen werden. Ein derartiger Parameter kann in dieser Ausgestaltung ebenfalls nach der Bearbeitung, mittels der zweiten Detektionseinrichtung, aufgenommen werden. Dieser kann mit einem Soll-Zustand und/oder mit dem Zustand vor der Bearbeitung verglichen werden.

Im Falle eines Vergleichs mit einem vorgegebenen Soll-Zustand kann bei einer zu hohen Abweichung eine entsprechende Information, beispielsweise über die Position der Abweichung, gespeichert werden. Dies kann der Fall sein, wenn als zweite Information Fehler bzw.

Unebenheiten in der Oberfläche detektiert werden. Die Schwelle der Abweichung, bei deren Überschreitung die entsprechende Position gespeichert wird, kann zuvor definiert werden. Auf der Basis der gespeicherten Information kann zu einem späteren Zeitpunkt eine Korrektur realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann sofort zwecks Verbesserung der Oberflächenqualität eine erneute Bearbeitung des entsprechenden Oberflächenbereichs erfolgen. Dazu kann beispielsweise eine Richtungsumkehr des Bearbeitungswerkzeugs erfolgen und der zuvor bearbeitete Bereich erneut bearbeitet werden.

Beispielsweise kann mittels der ersten Detektionseinrichtung eine Form bzw. Kontur der Oberfläche detektiert werden und der Anstellwinkel des Bearbeitungswerkzeugs und/oder der Anpressdruck des Bearbeitungswerkzeugs an die Oberfläche eingestellt werden. Unabhängig davon kann mittels der zweiten Detektionseinrichtung die Rauigkeit der Oberfläche detektiert werden und mittels einer geeigneten Einrichtung mit einem zuvor definierten Soll-Zustand verglichen werden.

Ein Vergleich mit dem Zustand vor der Bearbeitung kann einer Überprüfung dienen, ob die Bearbeitung der Oberfläche zu dem gewünschten Erfolg geführt hat.

Bezogen auf einen zu bearbeitenden Teilbereich der Oberfläche erfolgt typischerweise zunächst die Aufnahme der ersten Information der ersten Detektionseinrichtung, anschließend die Bearbeitung und danach gegebenenfalls die Aufnahme der zweiten Information mittels der zweiten Detektionseinrichtung. In einer Ausgestaltung erfolgt ein kontinuierlicher Soll-ist- Abgleich und/oder ein kontinuierlicher Vorher-nachher-Abgleich.

Typischerweise wird auch die zweite Information mittels eines optischen Verfahrens

aufgenommen. Insbesondere wird als zweite Information eine Rauheit zumindest eines

Abschnitts der zu bearbeitenden Oberfläche aufgenommen.

Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass eine Qualitätskontrolle während des Prozesses möglich ist und zu große Abweichungen sofort und gezielt behoben werden können. Somit wird die Bearbeitung effizienter und es werden bessere Ergebnisse erreicht.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens werden zur Definition eines Bearbeitungsbereichs der zu bearbeitenden Oberfläche vor der Aufnahme der ersten Information wenigstens eine und insbesondere mehrere Positionen am Gegenstand erfasst. Insbesondere erfolgt dies mittels Positionierung des Bearbeitungswerkzeugs an mehreren Punkten der Oberfläche und

Aufnahme entsprechender Koordinaten.

Ein zu bearbeitender Bereich des Gegenstands, insbesondere der zu bearbeitenden

Oberfläche, wird zuvor definiert. Dieser kann eine gesamte Oberfläche eines Gegenstands umfassen. Beispielsweise kann eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung, umfassend eine erste Detektionseinrichtung und ein Bearbeitungswerkzeug, manuell oder halbautomatisch an Ecken der zu bearbeitenden Oberfläche positioniert und die jeweilige Position mittels geeigneter Koordinaten aufgenommen. Dies können insbesondere Flächen- oder Raumkoordinaten sein, die eine zweidimensionale bzw. dreidimensionale Verortung der Vorrichtung im Raum ermöglichen. Hierbei dient der Roboter mit der daran angeordneten Vorrichtung als

Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Positionen. Dieser Vorgang ist auch als Teach-In bzw. als das sogenannte Teachen bekannt.

Das Erfassen der Positionen meint dabei die Aufnahme von Informationen, insbesondere von Koordinaten. Das Erfassen von Positionen am Gegenstand umfasst das Erfassen von

Positionen zumindest eines Teils einer in Bezug zum Gegenstand positionierten

Erfassungseinrichtung.

Das Positionieren einer geeigneten Einrichtung, beispielsweise der Vorrichtung zur

Oberflächenbearbeitung, in Bezug zum Gegenstand kann manuell erfolgen, also unter

Zuhilfenahme manueller Tätigkeit. Dennoch kann das Positionieren Motor getrieben erfolgen und/oder automatisierte Schritte umfassen, wie etwa das automatische Verfahren der

Vorrichtung um eine eingestellte Länge.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt nach der Erfassung der Position bzw. Positionen eine Definition von Bearbeitungsbahnen. Mit anderen Worten wird der definierte

Bearbeitungsbereich derart unterteilt, dass er vollständig vom Bearbeitungswerkzeug bearbeitet werden kann. Dies wird auch als Bahnplanung bezeichnet. Typischerweise ist die

Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, die Bearbeitungsbahnen zu definieren. Dies kann mittels allgemein bekannter Verfahren durchgeführt werden.

Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens auf besonders einfache Weise die zur Durchführung des Verfahrens notwendigen Informationen zur Verfügung gestellt werden können.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass vor der

Aufnahme der ersten Information zwecks Einstellung zumindest eines Parameters der

Bearbeitung, insbesondere durch Auswahl eines für den gesamten zu bearbeitenden Bereich der Oberfläche geeigneten Bearbeitungswerkzeugs, wenigstens ein zu bearbeitender Bereich, insbesondere mehrere zu bearbeitende Teilbereiche, der Oberfläche des Gegenstands untersucht wird. Dies erfolgt insbesondere mittels der ersten und/oder der zweiten

Detektionseinrichtung.

Untersuchen im Sinne der Erfindung meint das Aufnehmen von Informationen bzw. das

Detektieren von Zuständen. Insbesondere ist ein Aufnehmen von Informationen über die Geometrie bzw. Kontur der Oberfläche und/oder das Vorhandensein von Fehlern wie Wellen, Rillen, Riefen, etc. gemeint, wie es im Zusammenhang mit der Aufnahme der ersten bzw. zweiten Information beschrieben ist. Das Untersuchen erfolgt insbesondere vor der Realisierung der Relativbewegung zwischen Bearbeitungswerkzeug und zu bearbeitender Oberfläche.

Insbesondere ist mit dem Untersuchen ein vorheriger, grober Gesamtscan des zu

bearbeitenden Bereichs gemeint. Das Untersuchen kann somit mit einer geringeren Auflösung bzw. mit einer niedrigeren Abtastrate erfolgen und/oder mit einer höheren Geschwindigkeit realisiert werden als die Aufnahme der ersten und/oder zweiten Information. Es dient insbesondere der Verschaffung eines Überblicks über die gesamte zu bearbeitende Oberfläche, beispielsweise über deren Krümmungseigenschaften. Typischerweise kann auf diese Weise ein Bearbeitungswerkzeug und/oder wenigstens ein geeigneter Parameter der Bearbeitung ausgewählt werden, welches bzw. welcher zur Bearbeitung der gesamten zu bearbeitenden Oberfläche geeignet ist. Mit anderen Worten kann eine geeignete Bearbeitungsstrategie gewählt werden.

Insbesondere erfolgt die Untersuchung des zu bearbeitenden Bereichs der Oberfläche ebenfalls mit einem optischen Verfahren.

Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass das Verfahren somit noch rascher und effizienter durchführbar ist, da ein für die gesamte zu bearbeitende Oberfläche geeignetes Bearbeitungswerkzeug genutzt werden kann.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung wenigstens eines Gegenstands zwecks Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung umfasst eine erste Detektionseinrichtung zur Aufnahme wenigstens einer ersten Information über eine Form, Größe und/oder Beschaffenheit zumindest eines Abschnitts einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Gegenstands sowie eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeugs zur Bearbeitung zumindest eines Teilbereichs der zu bearbeitenden Oberfläche. Die erste Detektionseinrichtung und die Aufnahmeeinrichtung sind derart angeordnet, dass eine Relativbewegung der Aufnahmeeinrichtung sowie der ersten

Detektionseinrichtung in Bezug zu der zu bearbeitenden Oberfläche erfolgen kann. Weiterhin umfasst die Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung eine Steuerungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Parameter der Bearbeitung in Abhängigkeit von der ersten Information einzustellen.

Eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeugs im Sinne der Erfindung meint eine jegliche Einrichtung, die geeignet ist, ein Bearbeitungswerkzeug aufzunehmen bzw. zu halten. Insbesondere sind die erste Detektionseinrichtung und die Aufnahmeeinrichtung miteinander verbunden. Sie können beispielsweise an einer gemeinsamen Bearbeitungseinheit angeordnet sein. Demnach sind die erste Detektionseinrichtung und die Aufnahmeeinrichtung insbesondere zur Realisierung einer gemeinsamen Relativbewegung eingerichtet. Die Vorrichtung ist insbesondere derart konfiguriert, dass die gemeinsame Relativbewegung während der

Aufnahme der ersten Information bzw. der Bearbeitung der Oberfläche realisierbar ist.

Die Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des Bearbeitungswerkzeugs kann derart angeordnet sein, dass sie zur Realisierung einer Relativbewegung in Bezug zur Detektionseinrichtung eingerichtet ist. Im Falle einer Schleifscheibe ist typischerweise eine Rotationsbewegung realisierbar. Insbesondere weist die Aufnahmeeinrichtung einen geeigneten Antrieb auf.

Die Aufnahmeeinrichtung kann ebenfalls als Werkzeugmagazin ausgestaltet sein, welches an der Vorrichtung angeordnet ist und welches die Verwendung unterschiedlicher

Bearbeitungswerkzeuge und insbesondere den automatischen Wechsel des jeweiligen

Bearbeitungswerkzeugs ermöglicht.

Typischerweise ist die erste Detektionseinrichtung eine Einrichtung zur optischen Aufnahme von Informationen, insbesondere ein Lasersensor. Die Vorrichtung kann darüber hinaus eine zweite Detektionseinrichtung zur Aufnahme einer zweiten Information aufweisen. Die zweite Detektionseinrichtung kann analog zur ersten Detektionseinrichtung ausgeführt sein. Sie ist insbesondere auf der der ersten Detektionseinrichtung abgewandten Seite des

Bearbeitungswerkzeugs angeordnet.

Die Steuerungseinrichtung ist insbesondere eine digitale Steuerungseinrichtung wie etwa ein Computer.

In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung ein von der Aufnahmeeinrichtung

aufgenommenes bzw. aufnehmbares Bearbeitungswerkzeug.

Eine Ausgestaltung der Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Bewegungseinrichtung zur gemeinsamen Bewegung von erster Detektionseinrichtung und Aufnahmeeinrichtung in Bezug zu einem zu bearbeitenden

Gegenstand aufweist. Die Bewegungseinrichtung ist zur Bewegung entlang wenigstens einer Achse, insbesondere zur Bewegung entlang wenigstens zweier und beispielsweise dreier voneinander unabhängiger Achsen, eingerichtet.

Die Bewegungseinrichtung kann beispielsweise ein Industrieroboter sein. In dem Fall, dass die Bewegungseinrichtung zur Bewegung entlang mehrerer voneinander unabhängiger Achsen eingerichtet ist, können dies jeweils senkrecht aufeinander stehende Achsen sein. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass damit auf beliebige Weise fixierte Gegenstände mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet werden kann.

Ein dritter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Bauteils, insbesondere eines umgeformten Metallbauteils. Dabei werden ein mit dem

erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Gegenstand als Teil eines Formwerkzeugs sowie ein zu formendes Bauteil, insbesondere ein Metallbauteil, oder ein formloser Stoff zur

Verfügung gestellt. Das Bauteil wird mittels des Formwerkzeugs zumindest bereichsweise umgeformt oder der Stoff wird mittels des Formwerkzeugs urgeformt.

Da das genutzte Formwerkzeug auf besonders einfache und kostengünstige Weise hergestellt wurde, ist die Herstellung von geformten Bauteilen mittels des beschriebenen Verfahrens besonders kostengünstig realisierbar.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Beispiele erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens zur Oberflächenbearbeitung,

Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Schrittes des erfindungsgemäßen

Verfahrens zur Oberflächenbearbeitung,

Fig. 3: eine schematische Darstellung eines weiteren Schrittes des Verfahrens aus Figur 2,

Fig. 4: eine schematische Draufsicht auf einen zu bearbeitenden Gegenstand bei der Durchführung von Aspekten der Erfindung,

Fig. 5: eine schematische Draufsicht auf den Gegenstand aus Figur 4 bei der

Durchführung weiterer Aspekte der Erfindung, sowie

Fig. 6: eine schematische Draufsicht auf den Gegenstand aus den Figuren 4 und 5 bei der Durchführung anschließender Aspekte der Erfindung.

Auf die Figur 1 wurde bereits zur Erläuterung des Standes der Technik eingegangen.

Figur 2 zeigt ein Bearbeitungswerkzeug 12, nämlich ein um seine Längsachse rotierendes Schleifwerkzeug, welches entlang einer Bearbeitungsrichtung 37 auf einer Bearbeitungsbahn 42 über eine Oberfläche 21 eines Gegenstands 47 bewegt wird und diese dabei bearbeitet. Die Oberfläche 21 weist eine Erhebung 23 auf. Die Bearbeitung startet in einem Anfangspunkt 55 und endet in einem Endpunkt 56.

Das Bearbeitungswerkzeug 12 ist Teil einer schematisch mittels ihrer Einzelteile dargestellten Vorrichtung 10 zur Oberflächenbearbeitung wenigstens eines Gegenstands. Es ist in einer nicht dargestellten Aufnahmeeinrichtung angeordnet, die Teil der Vorrichtung 10 ist. Ebenfalls Teil der Vorrichtung 10 ist eine mit der Aufnahmeeinrichtung verbundene erste

Detektionseinrichtung 30 zur Aufnahme wenigstens einer ersten Information über eine Form, Größe und/oder Beschaffenheit zumindest des Abschnitts 24 der Oberfläche 21 des

Gegenstands 47.

Die Relativbewegung des Bearbeitungswerkzeugs 12 in Bezug zur Oberfläche 21 wird mittels einer Bewegung der Vorrichtung 10 über die stationäre Oberfläche 21 realisiert.

Die erste Detektionseinrichtung 30 nimmt in ihrem Detektionsbereich 32 eine erste optische Information über die Ausgestaltung bzw. Form des Abschnitts 24 der zu bearbeitenden

Oberfläche 21 auf. In Abhängigkeit dieser ersten Information werden mehrere Parameter der Bearbeitung eingestellt, wie in den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist.

In Figur 2 wird deutlich, dass die Bearbeitungsbahn 42 der Erhebung 23 des Gegenstands 47 folgt. Mit anderen Worten wird die Bewegungsrichtung 37 des Bearbeitungswerkzeugs 12 zur Realisierung der Bearbeitungsbahn 42 geändert, sodass das Bearbeitungswerkzeug 12 der Kontur der Oberfläche 21 folgt.

In Figur 3 wird ersichtlich, dass darüber hinaus auch der Anstellwinkel 50 des

Bearbeitungswerkzeugs 12 verändert wird, welcher schematisch mittels der Ausrichtungen der Pfeile dargestellt ist. In der Folge ist das Bearbeitungswerkzeug 12 an jedem Punkt der Oberfläche 21 mit seiner Stirnfläche ungefähr parallel zur Oberfläche 21 ausgerichtet.

Zusätzlich wird auch eine Kraft 52 eingestellt, mittels welcher das Bearbeitungswerkzeug 12 auf die zu bearbeitende Oberfläche 21 gedrückt wird. Diese Kraft 52 ist schematisch mittels der Länge der Pfeile dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die Kraft 52 derart eingestellt wird, dass sie für alle Punkte der Bearbeitungsbahn 42 im Wesentlichen gleich groß ist. Auf diese Weise wird eine lange Nutzbarkeit des Bearbeitungswerkzeugs 12 sowie eine gleichbleibend hohe Qualität der Oberfläche 21 , beispielsweise eine konstante niedrige Rauheit, gewährleistet. Die fortgeführte Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs 12 entlang der Bearbeitungsbahn 42 führt dabei nicht zu einem Abtrag der Erhebung 23.

Figur 4 zeigt eine zu bearbeitende Oberfläche 21 eines Gegenstands 47 mit einer darauf schematisch dargestellten Startposition PO sowie einer ersten bis siebten Position P1 -P7. Die Positionen wurden vor der Aufnahme der ersten Information zur Definition eines Bearbeitungsbereichs am Gegenstand 47 erfasst. Dies erfolgte mittels manueller Positionierung des Bearbeitungswerkzeugs an mehreren Punkten der Oberfläche 21 des Gegenstands 47 und mittels Aufnahme der entsprechenden Koordinaten. Die Positionen P0-P7 entsprechen dabei den Punkten der Oberfläche 21 , an welchen das Bearbeitungswerkzeug manuell positioniert wurde. Dieses Verfahren ist auch als Teach-in bzw. als Teachen bekannt.

Figur 5 zeigt darüber hinaus den durch Verbinden der Punkte PO bis P7 definierten

Bearbeitungsbereich 40. In Figur 6 ist der Bearbeitungsbereich 40 mittels einer Vielzahl parallel zueinander angeordneter Bearbeitungsbahnen 42 dargestellt, entlang welcher die Vorrichtung mit dem Bearbeitungswerkzeug zur Realisierung einer vollständigen Oberflächenbearbeitung des definierten Bearbeitungsbereichs 40 bewegt wird. An einer der Bearbeitungsbahnen 42 ist mittels eines Pfeils eine Bearbeitungsrichtung 37 dargestellt. Senkrecht zu den

Bearbeitungsbahnen 42 sind Rasterlinien eingezeichnet, welche alternativ zu den dargestellten Bearbeitungsbahnen 42 zur Bearbeitung genutzt werden könnten. Gemeinsam mit dem eingezeichneten Bearbeitungsbahnen 42 unterteilen sie den Bearbeitungsbereich 40 in quadratische Teilflächen.

Bezugszeichen!iste

Vorrichtung 10

Bearbeitungswerkzeug 12

Soll-Zustand 20

Oberfläche 21

Ist-Zustand 22

Erhebung 23

Abschnitt 24

Erste Detektionseinrichtung 30

Detektionsbereich 32

Bearbeitungsrichtung 37

Bearbeitungsbereich 40

Bearbeitungsbahn 42

Gegenstand 47

Anstellwinkel 50

Kraft 52

Anfangspunkt 55

Endpunkt 56

Startposition PO

Erste Position P1

Zweite Position P2

Dritte Position P3

Vierte Position P4

Fünfte Position P5

Sechste Position P6

Siebte Position P7