Fertiqungslinie zur Herstellung von Blechformteilen mit wenigstens einer

Messvorrichtung zur Überprüfung der hergestellten Blechformteile

Die Erfindung betrifft eine Fertigungslinie zur Herstellung von Blechformteilen, wobei es sich insbesondere um Karosseriebauteile handelt, mit mehreren pressenbetätigten und durch ein Transfersystem miteinander verbundenen Werkzeugen für die schrittweise bzw. stufenweise Herstellung der Blechformteile, gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Art.

Die Erfindung betrifft femer eine Messvorrichtung zur Überprüfung der hergestellten Blechformteile in einer solchen Fertigungslinie.

Die Herstellung von Blechformteilen in einer solchen Fertigungslinie ist zahlreichen Produktionsschwankungen unterworfen, die Einfluss auf die Blechformteilgeometrie haben. Die Überprüfung jedes hergestellten Blechformteils geht in der Praxis mit zahlreichen Schwierigkeiten einher, was unter anderem auch daran liegt, dass derartige Fertigungslinien häufig in Presswerken zu finden und somit den dort gegebenen Randbedingungen unterworfen sind. In der DE 196 49 144 A1 wird daher vorgeschlagen, jedes hunderste bis viertausendste Blechformteil auf Maßhaltigkeit zu überprüfen.

In der DE 10 2011 001 852 A1 wird eine Fertigungslinie zur Produktion von Blech- bauteilen vorgeschlagen, die eine Bauteilfertigungsanlage und eine Messanlage um- fasst, wobei jedes Blechbauteil aus der Bauteilfertigungsanlage kommend direkt im Takt der Fertigungslinie in die Messanlage eingeführt und gemessen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fertigungslinie zur Herstellung von Blechformteilen anzugeben, mit der unter Vermeidung wenigstens eines mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteils eine Überprüfung der hergestellten Blechformteile möglich ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Fertigungslinie mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Anspruch erstreckt sich die Lösung der Aufgabe ferner auf eine Messvorrichtung zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Fertigungslinie. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände sowohl aus den abhängigen Ansprüchen als auch aus den nachfolgenden Erläuterungen.

Die erfindungsgemäße Fertigungslinie zur Herstellung von Blechformteilen, wobei es sich insbesondere um Karosseriebauteile (vorzugsweise auch so genannte Großteile, wie bspw. Seitenwände, Bodengruppen, Dächer und dergleichen) handelt, um- fasst:

- mehrere pressengebundene Werkzeuge, in denen im Takt (bzw. Fertigungstakt) der Fertigungslinie aufeinanderfolgende Umform- und/oder Schneidoperationen (an Blechwerkstücken) zur fortlaufenden Herstellung der Blechformteile ausführbar sind;

- ein Transfersystem für den Teiletransport (bzw. Blechwerkstücktransport) zwischen den Werkzeugen; und

- wenigstens eine Messvorrichtung, an der im Takt der Fertigungslinie die Geometrie und insbesondere die Fertigungstoleranzen der hergestellten Blechformteile überprüfbar ist, wobei vorgesehen ist, dass diese Messvorrichtung innerhalb der Fertigungslinie an einem freien Pressenwerkzeugplatz oder an einer Zwischenstation angeordnet ist, so dass jedes hergestellte Blechformteil im Takt der Fertigungslinie mit dem zur Fertigungslinie gehörenden Transfersystem in die Messvorrichtung eingelegt und nach der taktweisen Überprüfung insbesondere auch wieder mit dem Transfersystem entnommen werden kann.

Die erfindungsgemäße Fertigungslinie bzw. Fertigungsanlage weist mehrere hintereinander angeordnete Werkzeugstufen, die mit Werkzeugen bzw. Herstellungswerkzeugen zur Durchführung von Umform- und/oder Schneidoperationen besetzt sind, auf. Der Blechwerkstücktransfer zwischen den Werkzeugstufen wird mit einem Transfersystem (Gesamtheit aller Einrichtungen für den automatisierten Blechwerkstücktransport zwischen den Werkzeugstufen) bewerkstelligt, wobei es sich bspw. um ein Greiferschienen-Transfersystem, ein Saugerbrücken-Transfersystem, ein Einzelfeedersystem oder dergleichen, d. h, bspw. auch einzelne Roboter, handeln kann.

An wenigstens einer unbesetzten Werkzeugstufe oder an einer Zwischenstation bzw. Zwischenablage (zwischen zwei aufeinanderfolgenden Werkzeugstufen), an der die Blechwerkstücke quasi eine Warteposition einnehmen, ist erfindungsgemäß wenigstens eine Messvorrichtung für die automatisierte geometrische Überprüfung der hergestellten Blechformteile angeordnet bzw. positioniert. An dieser Messvorrichtung sollen insbesondere Abweichungen von einer Sollgeometrie erfasst werden. Ferner können insbesondere auch Ausschnitte und Löcher in den Blechformteilen überprüft werden (bspw. hinsichtlich Geometrie und Position). Ferner können auch gezielt einzelne Werkstück- bzw. Blechformteilbereiche, die bspw. Designelemente beinhalten, überprüft werden. Die Messvorrichtung weist wenigstens einen Messplatz für ein Blechformteil auf. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung mehrere Messplätze aufweist, an denen zeitgleich bzw. parallel mehrere Blechformteile (bspw. eine rechte und eine linke Fahrzeugtür) gemessen werden können.

Bevorzugt ist die Messvorrichtung an der letzten Werkzeugstufe (bezüglich der Werkstückdurchlaufrichtung) angeordnet, so dass nachfolgend keine weiteren Umform- und/oder Schnittoperationen an den Blechformteilen ausgeführt werden. Die Messvorrichtung kann jedoch auch an einer vorausgehenden Werkzeugstufe oder Zwischenstation angeordnet sein, sofern die in den nachfolgenden Werkzeugstufen auszuführenden Umform- und/oder Schnittoperationen keinen nennenswerten Einfluss auf geometrisch relevante Blechformteilbereiche haben.

Das Einlegen der Blechformteile in die Messvorrichtung und insbesondere auch das Entnehmen der Blechformteile aus der Messvorrichtung, was insbesondere im Wechsel gegen wenigstens ein anderes zu überprüfendes Blechformteil geschieht, kann vollautomatisiert mit dem zur Fertigungslinie gehörenden Transfersystem bewerkstelligt werden.

Die erfindungsgemäße Einbindung der Messvorrichtung in die Fertigungslinie ist platzneutral, was aufgrund der beengten Platzverhältnisse in vielen Presswerken und den nur eingeschränkten Möglichkeiten für Umbaumaßnahmen einen bedeutenden Vorteil darstellt. (Bei der aus der DE 10 2011 001 852 A1 vorbekannten Fertigungsii- nie besteht im Auslaufbereich der Bauteilfertigungsanlage ein zusätzlicher Platzbedarf für die Messanlage.) Bei einer Produktionsumstellung kann die Messvorrichtung im Zuge des Werkzeugwechsels zusammen mit den Werkzeugen ausgewechselt oder auf einen anderen Platz verlegt werden. Ferner ermöglicht die Erfindung eine Inline-Überprüfung aller hergestellten Blechformteile (d. h. 100 %-Überprüfung), insbesondere auch bei kurzen Taktzeiten (bspw. Taktzeiten von weniger als 6 sec und bevorzugt von weniger als 3 sec), wobei die erfassten Geometriewerte (oder die er- fassten Abweichungen von der Sollgeometrie) zur individuellen Klassifizierung der Blechformteile in Echtzeit (bspw. Gutteil, Nachbearbeitungsteil, Ausschussteil) und/oder zur Anpassung von Prozessparametern verwendet werden können (was bevorzugter Weise computerbasiert erfolgt). Bezüglich des Werkstücktransports kann im Wesentlichen ohne Einschränkungen das ohnehin vorhandene Transfersystem verwendet werden, wie vorausgehend erläutert. Dies ist keine abschließende Aufzählung von Vorteilen die mit der Erfindung einhergehen.

Eventuell kann es ausreichend sein, dass nicht jedes hergestellte Blechformteil geprüft wird, sondern bspw. nur jedes 3te, 5te, 10te usw., oder eine zufällige stichprobenartige Überprüfung erfolgt. In diesem Fall können trotzdem alle hergestellten Blechformteile die Messvorrichtung durchlaufen, ohne dass Messwerte erfasst oder ausgewertet werden.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Fertigungslinie mehrere mit dem Transfersystem verketten Pressen aufweist. Die Messvorrichtung kann an einer Zwischenstation zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pressen angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist die Messvorrichtung werkzeugartig ausgebildet und in einer der Pressen, insbesondere in der letzten Presse (bezüglich der Werkstückdurchlaufrichtung), angeordnet. Die Messvorrichtung ist somit in eine Presse integriert. Unter einer werkzeugartigen Ausbildung der Messvorrichtung wird insbesondere verstanden, dass diese in ihrem Aufbau einem Umform- und/oder Schneidwerkzeug oder zumindest dem Werkzeugunterteil (bzw. unterem Werkzeugteil) eines solchen Umform- und/oder Schneidwerkzeugs nachempfunden ist, so dass die Messvorrichtung auch in ihrer Handhabung beim Rüsten, insbesondere beim Einbau in die Presse und beim Ausbau, einen werkzeugähnlichen Charakter aufweist und somit in gleicher Weise wie die zur Fertigungslinie gehörenden Herstellungswerkzeuge gehandhabt werden kann.

Die erfindungsgemäße Fertigungslinie kann auch eine Transferpresse und insbesondere eine Großteil-Transferpresse (Großteil-Stufenpresse) umfassen. Eine solche Transferpresse ist bspw. in der DE 196 51 934 A1 beschrieben. Die Messvorrichtung kann an einer Zwischenstation bzw. Zwischenablagestufe zwischen zwei aufeinanderfolgenden Werkzeugstufen angeordnet sein. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Messvorrichtung werkzeugartig ausgebildet ist (wie vorausgehend erläutert) und an einer Werkzeugstufe dieser Transferpresse angeordnet ist. Die Messvorrichtung ist somit in die Transferpresse integriert.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die werkzeugartige Messvorrichtung auf einem Pressenwechseltisch angeordnet ist. Dadurch wird ein leichtes Auswechseln, Warten und Reparieren der Messvorrichtung ermöglicht.

Eine werkzeugartige Messvorrichtung kann im Wesentlichen nur aus einem unteren Werkzeugteil gebildet sein, wobei dieses untere Werkzeugteil wenigstens einen Messplatz mit einer Blechformteilablage (bzw. Werkstück- oder Bauteilablage) aufweist. Eine solche Messvorrichtung kann auch als Messablage bzw. Messablagevorrichtung bezeichnet werden. Sämtliche Messvorrichtungsbestandteile sind in diesem unteren Werkzeugteil untergebracht, bspw. auf einer Grundplatte (bzw. Werkzeuggrundplatte) aufgebaut und/oder in eine Rahmenstruktur (bzw. einem Werkzeugrahmen) eingebaut bzw. integriert. Die Anzahl und Anordnung von Messpunkten kann sich weitgehend ohne Einschränkungen an den Anforderungen orientieren (d. h. eine beliebige Messpunkteverteilung ist möglich). Ein Befestigen von Messvorrichtungs- bestandteilen am Pressenstößel ist somit nicht erforderlich, d. h. der Pressenstößel bleibt frei.

Die Blechformteilablage kann mit Einweishilfen bzw. Einweisem oder dergleichen zur Ausrichtung und Zentrierung eines abgelegten Blechformteils ausgebildet sein. Derartige Einweishilfen sind zur Verwendung in Umform- und/oder Schneidwerkzeugen aus dem Stand der Technik bekannt. Nach dem Einlegen eines zu überprüfenden Blechformteils in die Messvorrichtung bzw. nach dem Ablegen auf der Blechformteilablage kann sogleich (unabhängig von der Position des Pressstößels) die geometrische Überprüfung des Blechformteils erfolgen. Die eigentliche Messzeit ist deutlich geringer als die Taktzeit der Fertigungslinie und beträgt z. B. ca. nur 1 sec. Bevorzugter Weise sind hierzu in der Messvorrichtung mehrere Messsensoren (wenigstens jedoch ein Messsensor), wie insbesondere Weggeber und Abstandssensoren angeordnet, die punktuelle, linienförmige o- der flächige Messungen am Blechformteil, insbesondere an dessen Unterseite, ausführen können.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Messvorrichtung wenigstens einen taktilen Messsensor, der mit einem federnd gelagerten Messtaststift ausgebildet ist (so genannter Messtaster), und insbesondere mehrere bzw. eine Vielzahl solcher taktiler Messsensoren aufweist, der bzw. die gegen Referenzpunkte an der Unterseite des abgelegten Blechformteils messen kann bzw. können.

Besonders bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Messvorrichtung wenigstens einen berührungslosen Messsensor, wie insbesondere einen optischen Messsensor, und insbesondere mehrere bzw. eine Vielzahl solcher berührungsloser Messsensoren aufweist, der bzw. die gegen Referenzpunkte, Referenzlinien und/oder Referenzflächen an der Unterseite des abgelegten Blechformteils messen kann bzw. können. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche optische Sensoren, wie insbesondere Lasersensoren (punktuelle Messung) oder Laserscanner (Linien- oder Flächenmessung), mit verschiedenen Erfassungsprinzipien bekannt.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung kann mehrere unterschiedlich ausgebildete Messsensoren aufweisen (d. h. bspw. auch taktile und berührungslose Messsensoren), die insbesondere auch redundant betrieben werden können.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Messvorrichtung für die geometrische Überprüfung verschiedener und insbesondere ähnlicher Blechformteile ausgebildet ist. Dies kann bspw. dadurch bewerkstelligt werden, dass die Anzahl, Anordnung und Ausrichtung von Messsensoren verändert und/oder die Blechformteilabiage, bspw. durch einstellbare Bauteilaufnehmer, anpassbar ist. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Figuren beispielhaft und in nicht einschränkender Weise näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Fertigungslinie zur Herstellung von Blechformteilen in einer Seitenansicht.

Fig. 2 zeigt eine zur Fertigungslinie der Fig. 1 gehörende Messvorrichtung in einer Schnittansicht.

Fig. 1 zeigt eine als Pressenstraße ausgebildete Fertigungslinie 100 zur fortlaufenden Herstellung von Blechformteilen. Bei den hergestellten Blechformteilen handelt es sich insbesondere um Karosseriebauteile für ein Kraftfahrzeug. Die Pressentrasse 100 umfasst mehrere nacheinander angeordnete Pressen 20 bis 170. Jede Presse 120 bis 170 bildet eine Werkzeugstufe, wozu die Pressen 120 bis 160 jeweils mit einem nicht dargestellten Herstellungswerkzeug bestückt sind, mit denen im Takt der Fertigungslinie aufeinanderfolgende Umform- und/oder Schneidoperationen zur fortlaufenden Herstellung der Blechformteile ausführbar sind. Die Pressen 120 bis 170 bzw. die darin eingebauten Werkzeuge sind durch ein Transfersystem 110 für den taktweisen Teile- bzw. Werkstücktransport miteinander verkettet. Die Durchlaufrichtung der Werkstücke, gemäß Darstellung von rechts nach links, ist mit dem mit Pfeil DR veranschaulicht.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Fertigungslinie 100 eine Messvorrichtung 200 aufweist, mit der im Takt der Fertigungslinie 100 die Geometrie der hergestellten Blechformteile überprüft werden kann. Die Messvorrichtung 200 ist anstelle eines Herstellungswerkzeugs in der letzten Presse 170 angeordnet, so dass jedes hergesteilte Blechformteil im Takt der Fertigungslinie 100 mit dem Transfersystem 110 in die Messvorrichtung 200 eingelegt und nach der taktweisen Überprüfung wieder entnommen werden kann. Die werkzeugartig ausgebildete Messvorrichtung 200 ist auf einem Pressenwechseltisch 175 angeordnet. Die Ausschleusung der hergestellten und überprüften Blechformteile erfolgt in Durchlaufrichtung DR, also gemäß Darstellung nach links. Die Entnahme der hergestellten Blechformteile aus der letzten Pres- se 170 kann auch durch einen Entnahmeroboter oder dergleichen erfolgen, wobei dieser Entnahmeroboter Bestandteil des Transfersystems sein kann.

In Fig. 2 ist der werkzeugartige Aufbau der Messvorrichtung 200 veranschaulicht, wobei die gezeigte Messvorrichtung 200 beispielhaft nur einen einzelnen Messplatz aufweist. Die werkzeugartige Messvorrichtung 200 besteht in konstruktiver Anlehnung an ein Umform- und/oder Schneidwerkzeug lediglich aus einem unteren Werkzeugteil, das eine Grundplatte 210 mit einem Rahmenaufbau bzw. einer Rahmenstruktur 221/222 umfasst. Am Rahmen 221/222 sind mehrere einstellbare Bauteilbzw. Werkstückaufnehmer 230 angeordnet, die in ihrer Gesamtheit eine an die zu überprüfenden Blechformteile 300 angepasste Blechwerkstückaufnahme bzw. Blechformteilablage ausbilden. Mit 240 sind als Einführschrägen ausgebildete Einweishilfen bzw. Einweiser für die zu überprüfenden bzw. zu messenden Blechformteile 300 bezeichnet, damit diese stets in der selben vorgegebenen Lage bzw. Ausrichtung und Zentrierung auf der Blechformteilablage zum Liegen kommen. Aufgrund ihres Aufbaus kann die Messvorrichtung 200 auch als Messwerkzeug bezeichnet werden.

Die Messvorrichtung 200 weist mehrere beispielhaft als Messtaster ausgebildete Messsensoren 251 bis 255 auf, die gegen definierte Referenzpunkte an der Unterseite eines abgelegten Blechformteils 300 messen und hierdurch relevante Geometriedaten des Blechformteils 300 erfassen können, wobei die von den Messtastern 251 bis 255 registrierten Werte zur Auswertung und Weiterverarbeitung an eine nicht gezeigte Computereinrichtung übermittelt werden. Die geometrische Überprüfung des abgelegten Blechformteils 300 kann sofort nach dem Ablegen in der Messvorrichtung 200 erfolgen.

Anstatt der Messtaster 251 bis 255 oder ergänzend hierzu können auch berührungslose Messsensoren, wie bspw. Lasersensoren oder Laserscanner, vorgesehen sein, wie obenstehend erläutert.

Veränderungen und Abweichungen von der Sollgeometrie können noch innerhalb der Fertigungslinie bzw. Pressenstraße 100 in Echtzeit erfasst werden, wobei alle hergestellte Blechformteile 300 im Takt der Fertigungslinie 100 überprüft werden können. Eine zeitnahe Aussage zur Blechformteilgeometrie im Rahmen einer Inline- Überprüfung ist somit möglich, so dass bei unzulässigen Toleranzabweichungen (bzw. bei Nicht-Einhaltung von vorgegebenen Fertigungstoleranzen) und/oder Fehlern sofort in den Herstellungsprozess eingegriffen werden kann. Insbesondere können auch kleinste sukzessive Veränderungen erfasst und dokumentiert werden, so dass auch hierauf reagiert werden kann. Ferner kann eine bauteilindividuelle Dokumentation der Überprüfung erfolgen. Die Überprüfung ailer hergestellten Blechformteile ermöglicht zudem weitergehende Auswertungen, wie bspw. eine Korrelationsanalyse zwischen erfassten geometrischen Werten und Pressen- und Materialparametern. Ferner werden auch statistische Auswertungen ermöglicht, die auf Basis bislang durchgeführter Stichproben nicht möglich sind.

Die Messvorrichtung 200 ist als Ablagevorrichtung bzw. Ablagestation (bzw. Messablage) ohne aktive Bewegungs- und/oder Stelleinrichtungen konzipiert. Das Ablegen und Entnehmen der zu überprüfenden Blechformteile bzw. Karosseriebauteile 300 erfolgt mit Hilfe des zur Fertigungslinie 100 gehörenden Transfersystems 1 10. Die Entnahme kann auch durch einen Entnahmeroboter oder dergleichen erfolgen, wobei dieser Entnahmeroboter Bestandteil des Transfersystems sein kann.

Bezugszeichenliste

Fertigungslinie zur Herstellung von Blechformteilen mit wenigstens einer Messvorrichtung zur Überprüfung der hergestellten Blechformteile

100 Fertigungslinie, Pressenstraße

110 Transfersystem

120 Presse

130 Presse

140 Presse

150 Presse

160 Presse

170 Presse

175 Pressenwechseltisch

200 Messvorrichtung (Messwerkzeug)

210 Grundplatte

221 Rahmen

222 Rahmen

230 Bauteilaufnehmer

240 Einweiser

251 Messsensor (Messtaster)

252 Messsensor (Messtaster)

253 Messsensor (Messtaster)

254 Messsensor (Messtaster)

255 Messsensor (Messtaster)

DR Durchlaufrichtung