Aus der AT 401 026 B ist eine Blechbiegemaschine mit einer Manipulatorvorrichtung und einer Steuereinrichtung um Werkstücke in aufeinander folgenden Biegepositionen zwischen Biegewerkzeugen zu positionieren ; bekannt. Bei dieser bekannten Biegemaschine wird ein vorbestimmter Fertigungsablauf in die Steuereinrichtung eingegeben und danach das Werk- stück aufgrund der Daten in einer ersten Biegeoperation in der Biegemaschine positioniert und die Positionierung des Werkstückes in der Biegepresse für jede weitere Biegeoperation aus Daten der vorhergehenden Position bestimmt und danach die weitere Positionierung vor- genommen. Nachteilig dabei ist, dass es bei Ungenauigkeiten beim Erfassen des Werkstückes durch die Greifvorrichtung aus einer Ablageposition zu Biegeungenauigkeiten kommt, die sich in Folge bei jeder der Folgeoperationen auswirkt und damit das Werkstück unbrauchbar ist.

Aus der AT 402 372 B ist für das Zuführen von Werkstücken zu einer Biegepresse mittels Manipulator eine an der Fertigungseinrichtung angebrachte Detektorvorrichtung bekannt, mittels der die Lage einer Werkstückkante hinsichtlich der Parallelität zu einer Arbeitsebene gemessen wird und bei Auftreten einer Winkellage eine Nachjustierung durch die Manipulati- onsvorrichtung vorgenommen wird. Ausgehend von der so ermittelten Referenzlage werden die nachfolgenden Biegeoperationen durch Positionsberechnung und Neupositionierung durchgeführt. Dabei kann es beim Verfahren in die Biegeposition durch die dabei auftreten- den Beschleunigungskräfte bei der endgültigen Positionierung zwischen den Biegewerkzeu- gen zu Werkstückverschiebungen in der Greifeinrichtung kommen, wodurch ebenfalls beim Biegen Ungenauigkeiten auftreten können.

Aus DE 34 07 445 AI sind zur Werkteilpositionierung für das Ergreifen durch eine Greifein- richtung eines Manipulators an der Biegepresse angeordnete steuerbare, in drei Achsrichtun- gen verstellbare Konsolen mit Festanschlägen bekannt gegen die die Werkteile zwecks einer Vorpositionierung vor dem Ergreifen für den Biegevorgang gedrückt werden. Die Vorrich- tungen sind sehr aufwendig und wird durch diesen Vorgang die Taktzeit verlängert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fertigungseinrichtung zur Durchführung exakter Biegepro- zesse mit automatisierter Zuführung der Werkstücke und Minimierung der Taktzeit zu schaf- fen.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die im Anspruch 1 wiedergegebenen, kennzeich- nenden Merkmalen erreicht. Der überraschende Vorteil dabei ist, dass an die Platinenbereit- stellung keine hohen Positionsanforderungen gestellt werden müssen wodurch ein einfaches Zuführ-und Ablagesystem ausreicht wodurch eine Systemvereinfachung erreicht wird und dem durch die in der Anschlagvorrichtung erfolgende exakte Endpositionierung dem Ergrei- fungsvorgang der Platine größere Toleranzen zu Grunde gelegt werden können. Dies bewirkt weiters einen vereinfachten Steuerungsablauf für die Handhabungseinrichtung und damit eine Verringerung der Taktzeit bei hoher Positioniergenauigkeit.

Vorteilhaft sind dabei Ausbildungen gemäß den Ansprüchen 2 bis 5 weil damit eine Aus- richtung der Platine zur Erzielung geringster Fertigungstoleranzen durch eine Vorpositionie- rung mit anschließender Endpositionierung gegen Festanschlag erfolgt.

Vorteilhaft sind weiters die Ausbildungen gemäß den Ansprüchen 6 bis 15, wodurch kon- struktiv sehr aufwendige und kostenintensive mechanische Einrichtungen, die zudem mit ei- nem hohen Antriebs-und Steuerungsaufwand verbunden sind, entfallen können, und durch die damit erzielte berührungslose Positionierung der Platine sehr kurze Taktzeiten erreicht werden.

Von Vorteil sind aber auch Ausbildungen nach den Ansprüchen 16 bis 20 weil es damit mög- lich ist, bereits beim Aufnehmen der Platine mit der Greifeinrichtung einen geringen Tole- ranzbereich einzuhalten und gleichzeitig eine Überprüfung der aufzunehmenden Platine auf Übereinstimmung mit in der Steuer-und Überwachungseinrichtung hinterlegten Platinendaten vorzunehmen um bereits vor dem Biegevorgang etwaige Abweichungen festzustellen und gegebenenfalls fehlerhafte oder falsch bereitgestellte Platinen auszuscheiden. In aufeinander folgenden Schritten wird eine Platinengrob-und eine Platinenfeinerkennung vorgenommen, wobei mittels Kreuzlasertechnik und Triangulations-Rechenmethode die Abstandspositionie- rung des Greifarmes der Handhabungseinrichtung für die Bildverarbeitung erfolgt. Durch die Anwendung einer aus mehreren Beleuchtungsköpfen bestehenden Leuchteneinheit, die zur mehrfachen Bilderfassung der Platine diese aus unterschiedlichen Winkelrichtungen je Bild beleuchten werden die durch die Oberflächenbeschaffenheit der Platine unterschiedlich auf-

tretenden Reflexionen nach Generierung eines Gesamtbildes durch Überlagerung der Einzel- bilder im Rechner in Ihrer Wirkung weitestgehend eliminiert, womit die zu erfassende Um- risslinie der Platine oder eines Teilbereiches der Platine in für die Positionserfassung erfor- derlicher Reproduzierbarkeit gegeben ist. Weitere sehr vorteilhafte Ausbildungen zur Aufhe- bung störender Reflexionen und Fremdlichteinflüssen bestehen in der Anwendung eines Band- passfilters um den Frequenzbereich auf enge Grenzen einzuschränken oder von polarisiertem Licht mit einem Polarisationsfilter am Kameraobjektiv. Alle diese Ausführungen gewährleis- ten eine hohe Bildqualität und werden Erfassungsfehler damit wirkungsvoll vermieden.

Vorteilhafte Weiterbildungen beschreiben aber auch die Ansprüche 21 bis 25, weil damit eine uneingeschränkte Drehbewegung der Greifeinrichtung bei einer verlässlichen Signal-, Ener- gie-und/oder Mediumübertragung erreicht wird.

Die Erfindung betrifft aber auch eine Fertigungseinrichtung wie im Oberbegriff des Anspru- ches 26 beschrieben.

Um Fertigungsanlagen insbesondere Biegepressen in automatisierten Betriebsabläufen einzu- setzen werden zu dessen Beschickung mit Platinen und der Entnahme der fertig gebogenen Werkteile vielfach Handhabungsvorrichtungen sog. Roboter eingesetzt die vielfach in einem "Teach-in"Verfahren programmiert werden. Um jedoch Planungs-und Fertigungsdaten der gewünschten Werkteile direkt für den Biegeprozess übernehmen zu können ist die Methode der Offline-Programmierung zweckmäßig.

Die Aufgabe der Erfindung ist es nunmehr eine Fertigungseinrichtung zu schaffen die offline programmierbar ist und die unter Berücksichtigung vorgebbarer Werkteilparameter eine ho- hen Positioniergenauigkeit der zu biegenden Platinen in einem Arbeitsraum der Biegepresse ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 26 wiedergegebenen Merkmale erreicht. Der Vor- teil dieser Lösung liegt darin, dass in einer Einrichtphase die Positionierabweichungen des Roboters mit unterschiedlichen Belastungen ermittelt und zur Identifikation der Parameter des Roboters einschließlich der Verformungen durch die Elastizität der Roboterbauteile genutzt werden. Im Realbetrieb erfolgt dann in Abhängigkeit vom bekannten Platinen-bzw. Werk- teilgewicht eine Berechnung korrigierter Roboterposen, wodurch eine gleichbleibend genaue Positionierung und damit eine hohe Fertigungsqualität für die Werkteile sichergestellt wird.

Von Vorteil sind dabei auch Ausführungen wie in den Ansprüchen 27 bis 33 beschrieben, weil dadurch das Simulationsverfahren für eine hohe Anzahl von Verfahrabläufen rasch und reproduzierbar unter Ausschaltung von Bedienerfehler ermöglicht wird und bewährtes techni- sches Equipment zur Anwendung gelangen kann. Dies gewährleistet auch eine nachträgliche Kalibrierung z. B. nach einem Störfall, wenn angenommen werden muss, dass dieser einen Einfluss auf die Positioniergenauigkeit gehabt haben könnte.

Die Erfindung betrifft aber auch ein Verfahren wie im Oberbegriff des Anspruches 34 be- schrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es aber auch ein Verfahren zum Betrieb einer Fertigungseinrich- tung zu schaffen, mit dem ein vereinfachter Zuführvorgang für bereitgelegte Platinen für die Biegeoperation an einer Biegepresse zur Erzielung einer kurzen Taktzeit bei hoher Positio- niergenauigkeit erreicht wird.

Diese Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Maßnahmen im Anspruch 34 gelöst. Der überraschende Vorteil dabei ist, dass durch das Positionieren in zwei Schritten Toleranzen beim Aufnehmen der Platine mit der Greifeinrichtung in einem ersten Schritt durch das Vermessen und Errechnen einer Winkellage und Regulierung der Winkellage der Greifeinrichtung mittels der Dreheinheit und in einem zweiten Schritt durch das Anlegen der Platine an die gemäß den Programmvorgaben in Position gebrachten Festanschlägen, ausge- glichen werden und damit eine Zwischenablage für die Platinen in der diese bereits in einer exakten Position vor dem Ergreifen positioniert werden entfallen kann. Auch ist ein zwischen zeitliches Lösen der Greifeinrichtung bzw. Verringerung der Haltekraft der Greifeinrichtung nicht erforderlich, da die erreichten Toleranzen in Bezug auf die Endposition in einem Be- reich liegen, der durch die Elastizität der die Platine haltenden Greifmittel wie z. B. der Saug- näpfe eines Vakuumgreifers oder elastische Ein-bzw. Zwischenlagen an Zangengreifern, Magnetgreifern o. ä. ausgeglichen wird.

Die Erfindung betrifft aber auch ein Verfahren, wie im Oberbegriff des Anspruches 35 be- schrieben. Der überraschende Vorteil gemäß den kennzeichnenden Maßnahmen im Anspruch 35 ist, dass dadurch einerseits aufwendige Zuführ-und Bereitstellungseinrichtungen zum Aufnehmen der Platine durch die Greifeinrichtung der Handhabungseinrichtung entfallen können und andererseits eine Vorkontrolle durch einen Ist/Sollvergleich vorgenommen wird, womit Qualitätserfordernisse sichergestellt werden.

Vorteilhafte Maßnahmen beschreiben auch die Ansprüche 36 bis 39 weil dadurch fehlerhafte Erfassungsdaten wirkungsvoll vermieden werden.

Schließlich ist auch ein Vorgehen nach Anspruch 40 vorteilhaft weil dadurch eine Werkzeug- identifikation und Positionsbestimmung erfolgt wodurch Produktionsausfälle durch Fehlbie- gungen vermieden werden und zur Taktzeitoptimierung Verfahrwege eingespart werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 eine erfindungsgemäße Fertigungseinrichtung in schematischer Darstellung ; Fig. 2 eine Handhabungseinrichtung der erfindungsgemäßen Fertigungseinrichtung in schematischer Darstellung ; Fig. 3 eine Positioniereinrichtung der erfindungsgemäßen Fertigungseinrichtung in schematischer Darstellung ; Fig. 4 ein Detail der Positioniereinrichtung geschnitten gemäß den Linien IV-IV in Figur 5 ; Fig. 5 die Positioniereinrichtung gemäß Figur 4 in Draufsicht ; Fig. 6 eine schaubildliche Darstellung zum Positionieren der Platine in der Positionier- einrichtung ; Fig. 7 eine Detaildarstellung eines Drehübertragers für Steuersignale und einem Medium der Handhabungseinrichtung der erfindungsgemäßen Fertigungseinrichtung ge- schnitten ; Fig. 8 eine Detaildarstellung einer Erfassungseinrichtung der erfindungsgemäßen Ferti- gungseinrichtung ;

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Positioniervorrichtung der erfindungsgemä- ßen Fertigungseinrichtung ; Fig. 10 eine erfindungsgemäße Anordnung eines Messsystems für die Kalibrierung der Handhabungsvorrichtung der Fertigungseinrichtung in schematischer Darstellung ; Fig. 11 eine Detailansicht des Messsystems und eines Referenzkörpers der Fertigungsein- richtung.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer- den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei- che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer- den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z. B. oben, un- ten, 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 unter- schiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsge- mäße Lösungen darstellen.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Fertigungseinrichtung 1 mit einer Biegepresse 2, für das Umfor- men, insbesondere von Platinen 3, z. B. zu Gehäuseteilen, Profilen etc. und mit einer Handha- bungsvorrichtung 4 gezeigt, wobei durchaus derartige Fertigungseinrichtungen 1 auch für die Herstellung langgestreckter Profile, z. B. Winkelprofil, U-Profil, Z-Profil etc. mit einem im allgemeinen sehr großen Längen/Querschnittsverhältnis Verwendung finden.

Ein Maschinengestell 5 der Fertigungseinrichtung 1 besteht im wesentlichen aus zwei parallel und in Abstand zueinander angeordneten, C-förmig gestalteten Ständer-Seitenwangen 6,7, die direkt oder bei Bedarf z. B. über Dämpfungselemente 8 auf einer Aufstandsfläche 9 abge- stützt oder in einer weiteren Ausführungsform, wie beispielhaft gezeigt, auf einer gemeinsa- men Bodenplatte 10 befestigt, insbesondere mit dieser verschweißt sind. Weiters sind die Ständer-Seitenwangen 6,7 miteinander in einem Abstand 11 über zu einer Mittelebene 12 senkrecht verlaufende Wandteile 13 verbunden.

In bezug auf eine zu der Aufstandsfläche 9 senkrecht verlaufenden Biegeebene 14 weist die

Fertigungseinrichtung 1 zwei in der Biegeebene 14 einander gegenüberliegende Pressenbal- ken 15,16 auf, die sich über eine Länge 17 erstrecken, die generell von der vorgesehenen Ma- schinengröße bzw. der vorgesehenen Arbeitslänge für das Biegen der Platine 3 festgelegt ist.

Der der Aufstandsfläche 9 zugewandte Pressenbalken 15 ist über eine Befestigungsanordnung 19 am Maschinengestell 5, bevorzugt direkt an Stirnflächen 20 von der Bodenplatte 10 zuge- ordneten Schenkeln 21 der C-förmigen Seitenwangen 6,7 befestigt, insbesondere mittels Schweißverbindung. An Seitenflächen 22,23 der von der Aufstandsfläche 9 beabstandeten Schenkeln 24 der C-förmigen Ständer-Seitenwangen 6,7 sind durch ein Druckmedium beauf- schlagbare Stellantriebe 25,26 der Antriebsanordnung 27, gebildet aus doppelt wirkenden Hydraulikzylindern 28, angeordnet. Stellelemente 29, z. B. Kolbenstangen der Hydraulikzy- linder 28, sind mit dem in Führungsanordnungen 30 des Maschinengestells 5 in der Biege- ebene 14 verstellbar gelagerten Pressenbalken 16 über Gelenklager 31 und z. B. Bolzen 32 antriebsverbunden. Der Pressenbalken 15 und der Pressenbalken 16 erstrecken sich über die Länge 17 in etwa symmetrisch und in senkrechter Richtung zur Mittelebene 12, wobei die Länge 17 geringfügig größer als der Abstand 11 ist.

Auf einander zugewandten und zur Arbeitsebene 14 parallel verlaufenden Stirnflächen 33,34 weisen die Pressenbalken 15,16 Werkzeugaufnahmen 35 zur Abstützung und lösbaren Be- festigung von Biegewerkzeugen 36,37 auf. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, bilden diese Biegewerkzeuge 36,37 im allgemeinen ein als Matrize ausgebildetes Biegegesenk und einen als Patrize ausgebildeten Biegestempel aus. Aus dem Stand der Technik ist es weiters bekannt, die Biegewerkzeuge 36,37 in Sektionen zu unterteilen, wodurch sich eine leichte Variierbarkeit für eine Werkzeuglänge ergibt, um diese den jeweiligen Erfordernissen anpas- sen zu können bzw. auch um die Umrüstung der Fertigungseinrichtung 1 oder den Austausch der Biegewerkzeuge 36,37 einfacher vornehmen zu können.

Die Werkzeugaufnahmen 35 in den Pressenbalken 15,16 sind einerseits zur lösbaren Befesti- gung der Biegewerkzeuge 36,37 ausgebildet, andererseits bilden sie Stützflächen 43 zur Über- tragung der Biegekräfte-gemäß Pfeil 44-aus.

Wie insbesondere der Fig. 2 zu entnehmen besteht die Handhabungsvorrichtung 4 im wesent- lichen aus über Schwenkvorrichtungen 46,47 zu einer Schwenkarmanordnung 48 schwenkbar verbundenen Gelenkarmen 49,50, 51, wovon ein Gelenkarm 49 in einem Endbereich 52 auf einem auf Seiten-und Höhenführungsbahnen 53 parallel zur Arbeitsebene 14 linear verfahr-

baren Fahrwerk 54 um eine Schwenkvorrichtung 55 schwenkbar gelagert ist, wobei eine Schwenkachse 56 parallel zur Biegeebene 14 verläuft. Eine zweite und dritte Schwenkachse 57,58, der die Gelenkarme 49,50, 51 lagernden Schwenkvorrichtungen 46,47 verlaufen pa- rallel zur Schwenkachse 56. In einem weiteren Endbereich 59 der Schwenkarmanordnung 48, ist eine Dreheinrichtung 60 mit einer Greifeinrichtung 61 angeordnet, wobei die Drehein- richtung 60 eine Drehachse 62 ausbildet, die senkrecht zu den Schwenkachsen 56,57, 58 verläuft. Weiters ist am Gelenkarm 51 eine Erfassungseinrichtung 63 für die Identifizierung und Lageerkennung der auf einer Ablage bzw. Zuführeinrichtung bereitgelegten bzw. zuge- führten Platinen 3 befestigt.

Des weiteren weist die Fertigungseinrichtung 1 eine am Maschinengestell 5 oder am festste- henden Pressenbalken 15 angeordnete Auflagevorrichtung 64 für die Platinen 3 auf, die von der Greifeinrichtung 61 der Auflagevorrichtung 64 entnommen werden bzw. in dieser für ei- nen Umgreifvorgang abgelegt und entnommen werden.

Weiters ist in Zuführrichtung-gemäß Pfeil 65-der Platinen 3 hinter der Arbeitsebene 14 eine Positioniereinrichtung 66 für die Platine 3 bzw. Werkteil angeordnet die mit einer Steuer- und Überwachungseinrichtung 67 bzw. einem Positionierregelglied 68 der Steuer-und Über- wachungseinrichtung 67 leitungsverbunden ist und am Maschinengestell 5 in einer zur Biege- ebene 14 parallelen Ebene und zu dieser senkrechten Richtung in einer Verstelleinrichtung 69 verstellbar gelagert ist. Eine Antriebsanordnung der Verstelleinrichtung 69 ist als Positionier- antrieb ausgelegt womit die Positioniereinrichtung 66 über Positionsvorgaben der Steuer-und Überwachungseinrichtung 67 gemäß dem Fertigungsprogramm zur Erfassung und Positionie- rung der Platine 3 bzw. des Werkteils für den Biegevorgang in die vorgegebene Stellung bringbar ist.

Weiters ist in der Fig. 2 die Erfassungseinrichtung 63 zu entnehmen die in einer zur Greifein- richtung 61 definierten Position im Endbereich 59 der Schwenkarmanordnung 48 bzw. am Gelenkarm 51 angeordnet ist. Bevorzugt ist die Erfassungseinrichtung 63 auf einer der Dreh- einrichtung 60 für die Greifeinrichtung 61 entgegensetzt angeordneten Stirnfläche 71 des Ge- lenkarms 51 befestigt. Eine Wirkrichtung gemäß-Pfeil 72-zum Aufnehmen von Informati- on über die Platine, wie Umriss, Lage etc., ist damit in exakt entgegengesetzter Richtung zu einer Aktionsrichtung der Greifeinrichtung 61.

Die Erfassungsvorrichtung 63 weist als Bilderfassungsmittel bevorzugt eine Groberkennungs-

kamera 73 und eine Feinerkennungskamera 74 auf, sowie weiters einen Diodenlaser 75 und eine Beleuchtungseinrichtung 76, zur Aussendung von Lichtblitzen im Infrarot-Frequenzbe- reich mittels LED-Leuchteneinheiten 77.

Die Groberkennungskamera 73 wirkt bevorzugt in einem Abstandsbereich zwischen der Pla- tine 3 und der Groberkennungskamera 73 von etwa 500 mm bis 2.000 mm. Die Feinerken- nungskamera 74 wirkt in einem Abstand von etwa 300 mm. Die für die Positionierung der Erfassungseinrichtung 63, auf den jeweiligen für die Grob-und Feinerkennung vorgesehenen Abstand, erforderlichen Daten, werden mittels Triangulationsberechnung aus ermittelten Win- keldaten eines auf die Platine 3 mit dem Diodenlaser 75 projizierten Laserkreuzes ermittelt.

Die Groberkennungskamera 73 und Feinerkennungskamera 74 sind mit entsprechend dem Wirkabstand unterschiedlichen Objektiven 78 ausgestattet. Die Groberkennung und Feiner- kennung der Platine 3 erfolgt nach CAD-Daten aus der Planung bzw. Konstruktion, die in einem Rechner 79 der Steuer-und Überwachungseinrichtung 67 abgespeichert sind. Von die- sen Daten werden Muster generiert. Das entsprechende Muster wird im aufgenommenen Bild gesucht und bei Übereinstimmung in der anschließenden Feinerkennung nach Verstellung der Schwenkarmanordnung 48 in eine Position für die Feinerkennung die Lage der Platine 3 be- stimmt.

Um die Platine positionsgenau zu ergreifen, sind besondere Anforderungen an die Bildverar- beitung zu stellen. Wesentlich dabei ist die Beleuchtungseinrichtung 76 und das Auswertever- fahren. Grundsätzlich sind für die Beleuchtungseinrichtung 76 mehrere im gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel drei der LED-Leuchteneinheiten 77 auf der Erfassungseinrichtung 63 angeord- net, die aufeinanderfolgend die Platine mit Lichtblitzen bei winkelig zueinander verlaufenden Strahlenfeldern beleuchten und je aktivierter LED-Leuchteneinheit 77 ein Bild mit der Fein- erkennungskamera 74 von der Platine 3 bzw. einem Platinenausschnitt erfassen. Im Rechner 79 werden die im konkreten Ausführungsbeispiel erstellten drei Digitalbilder zu einen Sum- menbild generiert. Durch die winkelige Ausrichtung der Strahlenfelder zur Beleuchtung der Platine 3 und Erstellung des Digitalbildes, so wie der Bildung eines Summenbildes aus den Einzelbildern werden Reflexionen und Streulichteinflüsse weitestgehend ausgeschaltet, wobei weiters selbstverständlich Ausbildungen, wie z. B. Anwendung von Licht in einem engen Infrarot-Wellenbereich von etwa 820 bis 880 nm, Anordnung eines Bandpassfilters an der Feinerkennungskamera 74 aber auch weitere Maßnahmen zur exakten Lage Erfassung und Erstellung der Positionsdaten für das Ergreifen mit der Greifeinrichtung gesetzt werden kön- nen. Eine dieser weiteren Möglichkeiten zur Vermeidung störender Lichtreflektionen ist das

emitierte Licht linear zu polarisieren. Das direkt reflektierte Licht behält seine Polarisations- richtung bei und wird mit Hilfe eines 90° gedrehten Analysators am Objektiv 78 der Feiner- kennungskamera 74 herausgefiltert, wobei diffuses Licht ungehindert passieren kann.

Die Positionsbestimmung mittels der Feinerkennung der Platine 3 ermöglicht nunmehr eine exakte Aufnahme bzw. exaktes Aufsetzen der Greifeinrichtung 61 auf die Platine 3, wie es für die Positionierung der Platine 3 in der Biegepresse 2 zur Durchführung einer Biegeoperation erforderlich ist. Zusätzlich kann mit der Erfassungseinrichtung 63 eine Kalibrierung eines Ab- standes zwischen der Erfassungseinrichtung 63 und der Biegepresse 2 vorgenommen werden.

Diese Kalibrierung wird mittels einer an der Biegepresse 2 angeordneten Kalibrierplatte 83 erreicht, welche beispielsweise mit Markierpunkten 84 mit definierter Größe und definierten Abstand zueinander versehen ist. Durch Vergleich des je Abstand unterschiedlichen Größen- und Abstandsverhältnis der Markierpunkte mit den vordefinierten und im Rechner 79 hinter- legten Werten, sowie anhand der Position der einzelnen Markierpunkte 84 wird eine Refe- renzposition in X-und Y-Richtung festgestellt und die erforderliche Verstellung der Handha- bungsvorrichtung 4 gesteuert um die Platine 3 in Bearbeitungsposition zu bringen.

Weiters ist nach einer bevorzugten Ausführung vorgesehen, die Erfassungseinrichtung 63, insbesondere die Kamera 74, für die Feinerkennung der Platine 3 für eine Werkzeugerken- nung bzw. Überprüfung der Daten des jeweils in der Biegepresse 2 eingesetzten Werkzeug- satzes heranzuziehen. Dazu weisen die Biegewerkzeuge 36,37 Codierungen auf, die mit in der Steuer-und Überwachungseinrichtung 67 hinterlegten Codes verglichen werden.

Erwähnt wird noch, dass auch das Ablegen der Platinen 2 nach einem erfolgten Biegeprozess zur Bereitstellung von Folgeoperationen bzw. zum Abtransport der fertigen Werkstücke mit- tels der Erfassungseinrichtung 63 auf bereitgestellte Paletten vorgenommen wird, wie auch ein erforderliches Umgreifen der Greifeinrichtung 61 durch Ablage der Platine 3 auf der Auf- lagevorrichtung 64 und neuerliche Positionierung im Bezug auf die neue Greifposition der Greifvorrichtung, wie zuvor zur Positionierung insgesamt beschrieben vorgenommen wird.

In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Greifeinrichtung 61 durch eine Vakuumgreifeinrichtung 85 gebildet. Diese besteht aus einer mit Saugnäpfen 86 bestückten, mit dem erforderlichen Versorgungskanälen ausgestatteten Greiferplatte 87, die über einen Drehübertrager 88 für endlose Drehbewegung mit der Dreheinrichtung 60 des Gelenkarms 51 rotatorisch gekuppelt ist. Der Drehübertrager 88 ist mit Übertragungselementen 89 für eine

Energieübertragung und/oder Steuer-und Überwachungssignalübertragung und einem Druck- medium wie z. B. Druckluft bzw. zum Anlegen eines Vakuums für die Vakuumgreifeinrich- tung 85 ausgelegt. Durch die Zwischenschaltung des Drehübertragers 88 ist sowohl eine Ver- sorgung der Vakuumgreifeinrichtung 85 mit der erforderlichen Druckluft oder auch mit Un- terdruck möglich, wie auch eine etwaige Sensorik vorgesehen sein kann, um eine unterbre- chungsfreie Übertragung von Steuer-und/oder Überwachungssignalen zur Steuer-und Über- wachungseinrichtung 67 der Fertigungseinrichtung 1 zu gewährleisten. Bevorzugt ist der Drehübertrager 89 busfähig, bevorzugt wird ein AS-i-Bussystem zur Anwendung kommen.

Für die elektrische Energieübertragung ist eine mehrpolige zumindest jedoch zweipolige Aus- führung vorgesehen.

Die Greifeinrichtung 61, wie im gezeigten Ausführungsbeispiel, die durch eine Vakuumgreif- einrichtung 85 gebildet ist, kann selbstverständlich auch in anderen Ausführungsvarianten zum Einsatz kommen. Selbstverständlich ist es möglich, die Greifeinrichtung 61 auch als Zan- gengreifer, Magnetgreifer etc. für die erfindungsgemäße Fertigungseinrichtung 1 auszubilden.

In der Fig. 3 ist eine mögliche Ausführung der Positioniereinrichtung 66 für das Positionieren der Platine 3 zur Durchführung eines Biegevorganges gezeigt. Diese wird durch eine An- schlagvorrichtung 90 gebildet mit zumindest zwei voneinander unabhängigen in Richtung der Längserstreckung der Biegewerkzeuge auf einer Führungsanordnung 91 gemäß-Doppelpfeil 92-verfahrbaren Stelleinheiten 93. Jede Stelleinheit 93 ist weiters mit einer Schlittenanord- nung 94 und einer Vorschubvorrichtungen 95 ausgestattet, womit ein in Richtung der Biege- ebene 14 ausragender Anschlagfinger 96 senkrecht zur Biegeebene 14 gemäß einem Doppel- pfeil 97 und in zur Aufstandsfläche 9 senkrecht verlaufender Richtung-gemäß Doppelpfeil 98-verstellbar ist. Damit ist eine dreiachsige Bewegung des Anschlagfingers 96 erreicht.

In den Fig. 4 und 5 ist nun im Detail der Anschlagfinger 96 der Positioniereinrichtung 66 ge- zeigt. In der Schlittenanordnung 94 ist ein Fingerträger 99 befestigt, der in Richtung der Bie- geebene 14 auskragt. Der Fingerträger 99 ist im wesentlichen durch ein U-förmiges Profil mit einem Basisschenkel 100 und Seitenschenkeln 101 gebildet. In einem der Biegeebene 14 zu- gewandten Endbereich 102 ist in einer durch Führungsnuten 103 gebildeten Längsführung ein den Fingerträger 99 überragender Fingereinsatz 104 gegen die Wirkung einer Federanordnung 105, z. B. einer Spiraldruckfeder, in zur Biegeebene 14 senkrechter Richtung verstellbar gela- gert dessen ausgefahrene Endstellung durch eine Anschlaganordnung 106 begrenzt ist. Der Fingereinsatz 104 weist an einem den Fingerträger 99 überragenden Ende 107 eine treppen-

förmige Ausnehmung 108 auf, durch die eine zur Biegeebene 14 parallel verlaufende An- schlagfläche 109 für die Platine 3 ausgebildet wird. Weiters ist im Fingereinsatz 104 in zur Anschlagfläche 109 entgegengesetzten Richtung ein etwa im Bereich einer Längsmittelachse 110 sich erstreckender Taststift 111 bewegungsfest angeordnet, der von der Spiraldruckfeder der Federanordnung 105 umfasst ist. Dem Taststift 111 bzw. einer in einem Endbereich 112 gebildeten Stirnfläche 113 ist in einem Abstand 114 im Fingerträger 99 ein Kontaktschalter ev. ein Näherungssensor oder Abstands-Messsensor 115 zugeordnet, der beispielsweise über eine Leitung 116 mit der Steuer-und/oder Überwachungseinrichtung 67 leitungsverbunden ist. Selbstverständlich ist auch eine drahtlose Signalübertragung mit entsprechenden Sende- und Empfangseinrichtungen vom Abstands-Messsensor 115 zur Steuer-und Überwachungs- einrichtung 67 möglich.

Wie weiters zu entnehmen, bildet der Fingereinsatz 104 mit der Anschlagfläche 109 einen variablen Anschlag der in eine Fixposition verstellbar ist die nach den Fertigungsdaten für den Werkteil eingestellt ist.

In der Fig. 6 ist schematisch ein Positioniervorgang dargestellt. In Verbindung mit der Er- mittlung einer etwaigen Abstandsdifferenz an zumindest zwei voneinander beabstandeter An- schlagfinger 96 der Anschlaganordnung 106 wird eine Lagekorrektur der Platine 3 mit der Dreheinrichtung 60 in einem ersten Positionierschritt vorgenommen bei dem die Platine 3 im bezug auf die Biegeebene 14 z. B. mit einer Stirnfläche 116 in eine vorgegebene Lage, die parallel jedoch auch winkelig verlaufen kann, durch entsprechende Durchführung einer Dreh- bewegung der Vakuumgreifeinrichtung 65 mit der Dreheinheit 60, gebracht. Nach dieser Vor- einstellung der Stirnfläche 116 im Bezug auf die Biegeebene 14 wird die Platine 3 mit der Greifeinrichtung 61 gemäß einem Pfeil bei Einfederung des Fingereinsatzes 104 gegen eine- wie beispielhaft dargestellt-parallel zur Biegeebene 14 ausgerichtete Anschlagebene 18 ver- stellt und damit eine exakte und für den Biegevorgang vorgesehene Biegedistanz 119 zwi- schen der Stirnkante 114 und der Biegeebene 14 erreicht. Durch das Andrücken der Stirn- kante 114 an die durch den Fingerträger 99 ausgebildeten Anschlagebene 118 können weiters bestehende Ungenauigkeiten, die nach dem Verdrehvorgang mit der Dreheinrichtung 60 noch bestehen, durch die Elastizität der Saugnäpfe 86 ausgeglichen werden, ohne dass weitere ge- steuerte Verstellvorgänge erforderlich werden, wodurch es zu einer Reduzierung der Taktzeit im Fertigungsablauf kommt. Zur Ermittlung der unterschiedlichen, an den Anschlagfingern 96 mittels der Abstands-Messsensoren 115 festgestellten Verstellwege dient eine Vergleicher- schaltung 120 einer Wegemeßeinrichtung 121, die mit den Abstands-Messsensoren 115 und

der Steuer-und Überwachungseinrichtung 67 über Leitungen verbunden ist oder die wie be- reits vorhergehend ausgeführt, für drahtlose Signalübertragung konzipiert ist.

Die Lagekorrektur der Platine 3 mit ihrer Stirnfläche 116 in bezug auf die Biegeebene 14 wird üblich und in einer vereinfachter Ausführung durch einen Kontaktschalter 115 in der An- schlagsanordnung 106 gebildet sind. Bei einer winkeligen Annäherung der Stirnkante 116 an die Fingereinsätze 104 wird vorerst einer der zueinander beabstandeten Kontaktschalter an- sprechen. Entsprechend einem abgegebenen Signal dieses Kontaktschalters wird eine Dreh- bewegung der Dreheinheit 60 in Richtung des weiteren Kontaktschalters 115 bewirkt und damit die Platine 3 zum Ausgleich der winkeligen Lage solange gedreht wird, bis dieser wei- tere Kontaktschalter ebenfalls anspricht womit die Vorpositionierung der Platine 3 bzw. deren Stirnkante 116 vollzogen ist. Bei einer derartigen Ausführung ist der steuerungstechnische Aufwand, der bei der Anwendung von Messsensoren mit der erforderlichen Vergleicherschal- tung 120 umfangreicher ist, vereinfacht und bei einem gleichen technischen Effekt mit gerin- gerem Kostenaufwand realisiert..

In der Figur 7 ist weiters im Detail der Drehübertrager 88 für Übertragung von Steuersignalen und/oder Energie und Versorgung der Vakuumgreifeinrichtung 85 bei unbegrenzter Drehbe- wegung der Greifeinrichtung 61 gezeigt. Gebildet wird dieser durch ein rohrförmiges Mantel- gehäuse 122 das am Gelenkarm 51 über eine flanschförmige Ausbildung befestigt ist. In die- sem ist ein Dreheinsatz 123 über eine weiters nicht im Detail dargestellte Lageranordnung drehbar gelagert und mit einem Drehantrieb 124 drehfest gekuppelt. Auf einer vom Drehan- trieb 124 entgegengesetzter Stirnfläche 125 des Dreheinsatzes 123 ist die mit den Saugnäpfen 86 bestückte Greiferplatte 87 befestigt.

Um nun zumindest zweipolig Energie aber auch Signale zu übertragen sind zumindest zwei Schleifringanordnungen 126 vorgesehen, die ringförmig im Mantelgehäuse 122 und dem Dreheinsatz 123 umfassend angeordnet sind und eine permanente Leitungsverbindung zwi- schen feststehenden Anschlussmitteln 127 am Mantelgehäuse 122 und Anschlussmitteln 128 z. B. auf der drehbewegten Greiferplatte 87 ausbilden.

Zur Beaufschlagung der Saugnäpfe 86 mit dem erforderlichen Vakuum sind ortsfeste Versor- gungsleitungen 129 am Mantelgehäuse 122 für Druckluft angeschlossen die über in radialer Richtung verlaufende Bohrungen 130 und umlaufenden Nuten 131 in einer den Dreheinsatz 123 aufnehmenden Bohrung 132 des Mantelgehäuses 122 leitungsverbunden sind. Den Nuten

131 zugeordnet sind im Dreheinsatz 123 weiters Anschlussbohrungen 133 zur Herstellung einer Strömungsverbindung mit Anschlussmitteln 128 der Greiferplatte 87, die mit weiteren Versorgungsbohrungen 134 für die Beaufschlagung der Saugnäpfe 86 versehen ist, vorgese- hen. Erwähnt sei noch, dass zur dichten Abschottung zwischen den Nuten 131 wie auch zwi- schen den Nuten 131 und der äußeren Umgebung den Dreheinsatz 123 umgebende Dich- tungsringe 135 im Mantelgehäuse 122 angeordnet sind. Diese bestehen aus einem einen ge- ringen Reibungsfaktor aufweisendem Material. Weiters ist selbstverständlich, dass die Schleifringanordnungen 126 gegenüber dem Mantelgehäuse 122 und dem Dreheinsatz 123 entsprechend isoliert angeordnet sind.

In der Fig. 8 ist nun im Detail die auf dem Gelenkarm 51 angeordnete Erfassungseinrichtung 63 ohne einer Schutzverkleidung gezeigt. Auf einer mit dem Gelenkarm 51 bewegungsfest verbundenen Trägerplatte 135 sind über Montagewinkel 136 die Beleuchtungseinrichtung 76 bildende mit LED's 137 bestückte Beleuchtungsköpfe 138 befestigt. Strahlenfelder definie- rende Längsachsen 139 bilden zwischen zwei der insgesamt drei Beleuchtungsköpfe 138 zu- einander einen rechten Winkel und bilden mit der Längsachse 139 des dritten Beleuchtungs- kopfes 138 jeweils einen Winkel von etwa 45° aus. Eine Lichtaustrittsfläche 140 der Be- leuchtungsköpfe 138 ist jeweils gegenüber einer rechtwinkelig auf eine Längsachse des Ge- lenkarms 51 senkrecht verlaufenden Ebene in einem Winkelbereich von etwa 15° bis 45° der- art geneigt, dass die Strahlenfelder bei zunehmender Entfernung von der Erfassungseinrich- tung 63 konisch aufeinander zulaufend ausgerichtet sind.

Weiters weist die Erfassungseinrichtung 63, wie bereits vorhergehend beschrieben die Grob- erkennungskamera 73 mit dem Objektiv 78, bevorzugt mit einer Brennweite von 6 mm, sowie die Feinerkennungskamera 74 mit dem Objektiv 78, bevorzugt mit einer Brennweite von 16 mm, auf.

Des weiteren ist auf der Trägerplatte 135 der Diodenlaser 75 für die Projektion eines Laser- kreuzes auf der Oberfläche der Platine 3 angeordnet. welches zur Abstandsermittlung zwi- schen der Erfassungseinrichtung 63 und der aufzunehmenden Platine 3, wie ebenfalls vorher- gehend beschrieben, herangezogen wird.

In der Fig. 9 ist nun eine weitere Ausführung der Positioniervorrichtung 66 für ein berüh- rungsloses Positionieren der Platine 3 mit der Handhabungsvorrichtung 4 zwischen den Bie- gewerkzeugen 36,37 in einer möglichen Ausbildung als optisch-elektronische Messvorrich-

tung 141 gezeigt, sowie an Hand dieser Fig. ein Verfahren zum Positionieren der Platine 3 beschrieben. Im wesentlichen wird die optisch-elektronische Messvorrichtung 141 durch zu- mindest ein Bilderfassungsmittel 142, z. B. eine CCD-Kamera 143 und einem Rechner 144, der mit dem Bilderfassungsmittel 142 und der Steuer-und Überwachungseinrichtung 67, der Biegepresse 2 leitungsverbunden ist, gebildet. Das Bilderfassungsmittel 142 ist beispielsweise kombiniert mit einem Laserscanner 145 und der Beleuchtungseinrichtung 76. Die so gebildete Einheit ist zur berührungslosen Erfassung einer IST-Position eines Konturbereiches der in einen in Bezug auf die Biegeebene 14 definierten Pressenraum 146 mit der Handhabungsvor- richtung 4 für eine Biegeoperation zwischen den Biegewerkzeugen 36,37 eingeführten Plati- ne 3 ausgelegt., und können wahlweise mehrere derartige Einheiten fix installiert sein. Im ge- zeigten Beispiel ist eine Einheit auf einer Zweikoordinaten-Linearschlittenanordnung 147 ver- fahrbar angeordnet. Möglich ist aber auch die Anwendung eines Mehrachs-Manipulators für den Einsatz der Einheit.

Eine verfahrbare Anordnung ermöglicht eine vereinfachte technische Ausrüstung für die op- tisch-elektronische Messvorrichtung 141, da entsprechend dem Fertigungsprogramm das Bil- derfassungsmittel 142 in Position nahe der in den Pressenraum 146 eingeführten Platine 3 zur Ermittlung der Positionsdaten der Platine in Stellung gebracht werden kann.

Bei einer Festinstallation werden entsprechend der Größe des Pressenraumes 146 mehrere Bilderfassungsmittel 142 erforderlich sein.

Die Positionierung der Platine 3, zwischen den Biegewerkzeugen 36,37, zur Vornahme einer Abkantung, erfolgt durch Erfassung des für den Biegevorgang maßgebenden Konturbereiches der Platine 3 gemäß Vorgaben im Fertigungsprogramm zur Herstellung des Werkteils, die be- vorzugt in einem Onlinebetrieb aus dem CAD-Bereich übernommen werden. Mittels der Po- sitioniervorrichtung 66 wird das Einlegen der Platine 3 mit der Handhabungsvorrichtung 4 bis zur Übereinstimmung einer Ist-Lage des entsprechenden Umrissbereiches mit der in einem Speicher des Rechners 144, oder der Steuer-und Überwachungseinrichtung 67 hinterlegten Referenzdaten einer Soll-Lage des entsprechenden Konturbereiches durch Ansteuerung der Verstelleinrichtung 69 der Handhabungsvorrichtung 4 zur Vornahme der Bewegungsabläufe.

Weitere Möglichkeiten einer berührungslosen Positionierung der Platine 3 zwischen den Bie- gewerkzeugen 36,37, welche über die Ermittlung von Raumkoordinaten mittels einer Koor- dinaten-Erfassungsvorrichtung 148 der Platine 3 erfolgt, bestehen in der Anwendung von

aus dem Stand der Technik bekannten Triangulationssensoren 149 oder Lichtschnittsensoren 150 anstelle der vorhergehend beschriebenen Bilderfassungsmittel.

Beide Verfahren ermöglichen eine kontaktlose Messung bzw. Positionserfassung, wobei ein Strahl einer Laserdiode durch eine Linse auf das Werkstück fokussiert wird. Das unter einem bestimmten Winkel abgestrahlte Streulicht wird über eine Blende von einer Detektoreinrich- tung z. B. einem CCD-Zeilenarray aufgenommen. Durch trigonometrische Berechnungen des Strahlen-und Streulichtverlaufes werden die jeweiligen Ist-Daten der Position z. B. eines Kon- turverlaufes der Platine 3 ermittelt und durch Ansteuerung der Handhabungseinrichtung 4 und/ oder der Greifeinrichtung 61 in Übereinstimmung mit den hinterlegten Soll-Daten gebracht.

Das Lichtschnittverfahren unter Anwendung des Lichtschnittsensors 150 verwendet ebenfalls zur berührungslosen Datenerfassung ein von einer Laserdiode über eine Fokuslinse auf die Platine 3 projizierten linear aufgeweiteten Laserstrahl. Das Streulicht wird über eine Abbil- dungslinse auf eine CCD-Matrix projiziert, wobei an Stelle des Zeilenarrays ein Flächenarray verwendet wird. Dieses Verfahren eignet sich neben der Ermittlung der Raumkoordinaten eines Konturbereiches auch für eine Kontrolle von Biegewinkel vorhergehender Biegeopera- tionen.

Anhand der nunmehr in den Fig. 10 und 11 beschriebenen Anlagenanordnung der aus der Biegepresse 2 und der Handhabungsvorrichtung 4 gebildeten Fertigungseinrichtung 1 werden erfindungsgemäße Komponenten zur Kalibrierung der Handhabungsvorrichtung 4 und weiters das Verfahren zur Kalibrierung erläutert. Um eine Offline-Programmierung durchführen zu können, ist zusätzlich zur Grundkalibrierung der Handhabungsvorrichtung 4 eine Kompensa- tion von lastbedingten Positionsabweichungen wie sie im Realbetrieb auftreten erforderlich.

Die Handhabung von Werkstücken beim Biegen auf einer Abkantpresse stellt besondere An- forderungen an die Genauigkeit der Handhabungsvorrichtung 4, um die Werkteile, z. B. die Platine 3, von der Aufnahme aus der Bereitstellung über die Positionierung der Platine 3 im Arbeitsraum der Biegepresse 2 sowie das Führen der Platine 3 beim Biegevorgang und wei- ters dem orientierten Ablegen des bearbeiteten Biegeteils zu handhaben. Insbesondere die Absolutgenauigkeit bei Positionierung und Führung des Biegeteils wirken sich direkt auf die Fertigungsgenauigkeit aus. Um nun für all diese Vorgänge eines Fertigungsablaufes die ent- sprechende Absolutgenauigkeit bei der Positionierung des Werkteils im Arbeitsraum ist eine vorgelagerte Kalibrierung von Handhabungsvorrichtung 4 und Biegepresse 2 vorteilhaft vor-

zusehen wozu erfindungsgemäß die Handhabungsvorrichtung 4 an einem die Greifeinrichtung 61 üblich positionierenden Positioniermittel 155 ein Messsystem 156 bestückt wird. In der Biegepresse 2 wird bevorzugt in der Anschlagvorrichtung 90, in vorgegebener Position der Z- Achse-gemäß Doppelpfeil 157-ein mit mit hoher Maßgenauigkeit gefertigter Referenzkör- per 158 gespannt, der der Handhabungsvorrichtung 4 zugewandt mit einer Vielzahl von Refe- renzmittel 159 versehen ist, die im bezug auf die eingenommene Position der Anschlagvor- richtung 90 exakt vorgegebene und festgelegte Raumlagen und Raumkoordinaten aufweisen.

Die Referenzmittel 159 werden bevorzugt durch Bohrungen 160 in einer Mehrzahl von Trä- gerblechen 161 gebildet, die in Art einer Trommel längs eines Umfangs winkelig aneinander gereiht, mit dem Messsystem zugewandten Oberflächen und den in diesen vorgesehenen Re- ferenzmittel 159 einen Messbereich 162 für den Kalibriervorgang ausbilden.

Das Messsystem 156 besteht aus einer Trägerplatte 163, welche bewegungsfest auf der Dreh- einrichtung 60 der Handhabungsvorrichtung 4 montiert ist. Auf einer dem Referenzkörper 158 zugewandten Planfläche 164 ist auf der Trägerplatte 163 exzentrisch zu der Drehachse 62 der Dreheinrichtung 60 z. B. eine Kamera 165, insbesondere eine CCD-Kamera 166, deren Objektiv 167 von einer Ringleuchte 168 umgeben ist, angeordnet. Weiters ist auf der Träger- platte 163 zur Ermittlung des exakten Abstandes im bezug auf den Referenzkörper 158 ein Laser-Abstandsmesser 169 vorgesehen.

Weiters ist der Fig. 11 zu entnehmen, dass auf der Trägerplatte 163 zur Simulation eines Echt- Betriebes, bei dem die Handhabungsvorrichtung 4 mit einer Platine 3 belastet ist, zur Ermitt- lung der durch das Werkteilgewicht und der damit verbundenen elastischen Verformung der Handhabungsvorrichtung 4 bedingten Auswirkungen auf den Positioniervorgang die Anord- nung eines Referenzgewichtes 170 vorgesehen. In zumindest zwei Simulationsverfahren mit unterschiedlichen Referenzgewichten 170 werden die Referenzmittel 159 der Reihe nach an- gefahren und aus dem Soll/Ist-Vergleich der Positionierung in einer Kompensationsmatrix in der Steuereinrichtung bzw. Speicher eines Rechners die belastungsbedingten Kompensations- werte abgespeichert. Im Echtbetrieb werden gemäß dem tatsächlichen und bekannten Gewicht des zu bearbeitenden Werkteils daraus die tatsächlichen Kompensationswerte durch Interpola- tion ermittelt und korrigierte Roboterposen erstellt, wodurch eine gleichbleibend genaue Po- sitionierung der Platinen 3 bzw. des Werkteile im Arbeitsraum der Biegepresse 2 sicherge- stellt wird.

Nachfolgend wird noch generell der Vorgang der Kalibrierung unter Berücksichtigung der

Belastung der Handhabungsvorrichtung 4, insbesondere Roboters gegliedert, nach den Vor- gängen 1. Modellierung des Roboters 2. Generierung eines Verfahrprogramms 3. Messen der Positionierabweichungen des Roboters 4. Parameteridentifikation des Robotermodells 5. Korrektur des Verfahrprogramms näher erläutert.

1. Modellierung des Roboters Diese erfolgt im einfachsten Fall mit Hilfe einer Kalibriersoftware, die prinzipiell in der Lage ist, die zu kompensierenden Einflüsse bzw. deren Auswirkungen auf die Bestandteile des Ro- boters zu berücksichtigen. Einflüsse sind in diesem Fall Montage und Fertigungstoleranzen des Roboters sowie der gesamten Anordnung, mit Auswirkung auf : Koordinatentransformationen zwischen den Komponenten der Anordnung (Roboter, Ma- schine und Referenzkörper), die kinematische Kette und das Übertragungsverhalten der Antriebe des Roboters, sowie Lasteinwirkungen durch die Einzelmassen der Elemente der kinematischen Kette des Ro- boters und am Handgelenk des Roboters angeflanschter Nutz-oder Zusatzlasten mit Aus- wirkungen auf die Positioniergenauigkeit des Roboters aufgrund nicht oder unzureichend bekannter Elastizitäten der Antriebe und Elemente der kinematischen Kette des Roboters.

Die Erstellung des mathematischen Modells kann auch unabhängig von einer vorgegebenen Software erfolgen.

Mit dem mathematischen Modell muss es möglich sein, das Positionierverhalten des Robo- ters, in Abhängigkeit von den zu kompensierenden Einflüssen bzw. deren Auswirkungen auf die Bestandteile des Roboters, im Arbeitsraum darzustellen.

(Anmerkung : Dieser Schritt ist zu 100% Bestandteil der normalen Vorgehensweise zur Kalib- rierung einer kinematischen Kette)

2. Generierung eines Verfahrprogramms zur Messung der Positionierfehler aufgrund von Ein- flüssen durch Last sowie Montage-und Fertigungstoleranzen Hierzu werden die Positions-und Orientierungsdaten im Raum-, Maschinen-oder Roboterba- siskoordinatensystem bekannter Punkte (bekannt durch Vermessung oder Sicherstellung aus- reichend hoher Fertigungsgenauigkeit) beispielsweise auf einem Referenzkörper 161 zu ei- nem Roboterverfahrprogramm so verarbeitet, dass mit Hilfe des Verfahrprogramms mit einem am Roboter adaptierten Messsystem 159 die Positionierfehler des Roboters aufgrund der oben genannten Einflüsse an den Punkten gemessen werden können. Die Punkte müssen hierzu in Form geeigneter Messmerkmale, z. B. Bohrungen 163 als Referenzmittel 162, ausgestaltet sein.

Alternativ kann auch ein am Roboterflansch angebrachtes Messmerkmal mit einem externen <BR> <BR> Messsystem (z. B. Lasertracker, Theodolit, etc. ) verwendet werden. Diese Anordnung ermög- licht außerdem die Verwendung beliebiger Punkte im Arbeitsraum.

(Anmerkung : Dieser Schritt ist, soweit es die Verwendung beliebiger Punkte im Raum in Ver- bindung mit einem externen Messsystem betrifft, Bestandteil der normalen Vorgehensweise zur Kalibrierung einer kinematischen Kette. Die Generierung eines Verfahrprogramms an einem Referenzkörper wird in identischer Form im Rahmen einer Temperaturdriftkompensa- tion eingesetzt.) 3. Messen der Positionierabweichungen des Roboters anhand des Verfahrprogramms In diesem Schritt werden die Positionierfehler der kinematischen Kette an den Messpunkten mit Hilfe eines Messsystems und dem in 2. generierten Verfahrprogramm gemessen. Die Ausgabe der Messdaten erfolgt (ggf. auch durch Umrechnung) in einem raumfesten Koordi- natensystem mit möglichst bekanntem Bezug zum Roboterbasiskoordinatensystem.

Im Gegensatz zur herkömmlichen Vorgehensweise zur Kalibrierung kinematischer Ketten wird dieser Vorgang zweimal, mit unterschiedlichen, am Handgelenk des Roboters ange- flanschten Zusatzlasten, durchgeführt. Hierdurch erhält man unterschiedliche Messdaten in Abhängigkeit von der jeweiligen Zusatzlast.

4. Parameteridentifikation des Robotermodells (Parameteridentifikation : Ermittlung der tat- sächlichen Werte der Parameter des Robotermodells)

Zunächst wird, wie bei einer herkömmlichen Kalibrierung des Roboters üblich, die Koordina- tentransformation vom Koordinatensystem der verwendeten Messpunkte in das Roboterbasis- koordiantensystem ermittelt. Dies erfolgt anhand eines der Messdatensätze (Messdatensatz Nr. 1) aus Schritt 3. mit Hilfe beispielsweise eines Bestfit-Verfahrens oder einfach durch Er- mittlung der mittleren Abweichungen in den einzelnen Koordinatenrichtungen.

Mit Hilfe der ermittelten Koordinatentransformation wird der Messdatensatz Nr. 1 in das Ro- boterbasiskoordinatensystem transformiert.

Anschließend werden mit Hilfe der Kalibriersoftware zunächst die Elastizitätsparameter und in einem zweiten Schritt die übrigen, zu identifizierenden Parameter der kinematischen Kette anhand des transformierten Messdatensatzes Nr. 1 identifiziert.

(Anmerkung : Bis hier entspricht die Parameteridentifikation im Prinzip der normalen, zur Kalibrierung kinematischer Ketten üblichen Vorgehensweise. Als Besonderheit kann lediglich die Vorab-Identifikation der Elastizitätsparameter gesehen werden. Die nachfolgende Schleife bildet den eigentlichen, neuen Kern des Verfahrens).

Anhand des identifizierten Robotermodells sowie der zuvor ermittelten Koordinatentransfor- mation werden nun (mit der Kalibriersoftware) die unter folgenden Bedingungen zu erwar- tenden Positionierfehler im Sinne einer Simulation berechnet : a) Die identifizierten Parameter werden von der Robotersteuerung nicht berücksichtigt, wir- ken sich aber auf das Positionierverhalten der betrachteten kinematischen Kette aus. Sie wer- den daher zur Berechnung der von der simulierten, kinematischen Kette tatsächlich angefah- renen Positionen verwendet. b) Es wird das unter 2. generierte Verfahrprogramm in Verbindung mit den unter 3. zur Ver- messung verwendeten Punkten zugrunde gelegt. Hierbei werden (quasi in Form einer mathe- matischen Simulation) die Messpunkte mit exakt denselben, durch die Positionsgeberwerte der Kinematik vorgegebenen Posen angefahren, wie bei der realen Messung. c) Es wird das unter 3. zur Vermessung der Positionierfehler im zweiten Messdatensatz (Messdatensatz Nr. 2) verwendete Zusatzgewicht bei der Berechnung berücksichtigt. Dies entspricht einer Veränderung des Lastzustandes gegenüber den Identifikationsbedingungen,

deren reale Auswirkung durch die unter 3. durchgeführte Messung (Messdatensatz Nr. 2) be- kannt ist.

Diese berechneten Positionierfehler werden nun mit den unter 3. ermittelten, tatsächlichen Positionierfehlern aus dem Messdatensatz Nr. 2 verglichen. Es ist hierbei ausreichend, die Anteile der Differenz zwischen den Datensätzen (simulierte und gemessene Daten) in der Wirkrichtung der Schwerkraft auszuwerten.

Als Optimierungskriterium kann nun entweder die gemittelte Abweichung zwischen beiden Datensätzen oder die Summe der Fehlerquadrate dieser Abweichungen herangezogen werden.

Im Fall der gemittelten Abweichung muss diese möglichst nahe dem Wert Null sein, im Falle der Auswertung der Fehlerquadrate muss das Minimum der Summe der Fehlerquadrate ge- funden werden.

Danach wird die eingangs anhand des Messdatensatzes Nr. 1 ermittelte Koordinatentransfor- mation (vom Koordinatensystem der verwendeten Messpunkte in das Roboterbasiskoordian- tensystem) verändert, indem (mindestens) der Anteil der Transformation in Wirkrichtung der Schwerkraft schrittweise systematisch im Sinne eines Näherungsverfahrens variiert wird.

Nach jeder Variation wird die jeweils veränderte Transformation erneut auf den untransfor- mierten Messdatensatz Nr. 1 angewendet. Mit dem so transformierten Messdatensatz werden, wie oben bereits beschrieben, wiederum zunächst die Elastizitäten und anschließend die rest- lichen zu identifizierenden Parameter des Robotermodells identifiziert. Im Anschluss daran werden erneut die rechnerischen Positionierfehler mit dem neu identifizierten Modell für das unter 2. generierte Verfahrprogramm unter den oben genannten Bedingungen berechnet und mit den Abweichungen im Messdatensatz Nr. 2 verglichen.

Diese Schleife wird solange durchlaufen, bis eines der oben angeführten Optimierungskrite- rien erfüllt ist.

Hintergrund dieser Vorgehensweise ist folgender : Da die Messdatenaufnahme in der Regel nur in einem kleinen Bereich des Arbeitsraumes er- folgt, können durch Elastizitäten verursachte Positionierfehler oftmals kaum von den Auswir-

kungen anderer Einflüsse unterschieden werden. Der Roboter biegt sich im gesamten Messbe- reich ähnlich stark durch, so dass allein anhand der Messwerte eines Lastzustandes bei der Parameteridentifikation nicht zu erkennen ist, welcher Anteil der Abweichung Folge der Durchbiegung und welcher Anteil auf andere Parameter einschließlich der Koordinatentrans- formationen zurückzuführen ist. Der Roboter wird daher in der Regel steifer identifiziert, als er tatsächlich ist. Um dieses Defizit auszugleichen, wird das Ergebnis einer Parameteridentifi- kation anhand der Messdaten für einen anderen Lastzustand überprüft. Anschließend wird die Restabweichung aufgrund der Durchbiegung im Messdatensatz über die Veränderung der Ko- ordinatentransformation erhöht und über die ausschließliche Identifikation der Elastizitäten im ersten Schritt zuverlässig den Elastizitätsparametern zugeordnet. Auf der Basis der identifi- zierten Elastizitäten können dann die übrigen Parameter identifiziert werden.

5. Korrektur des Verfahrprogramms Die Korrektur des Verfahrprogramms erfolgt wieder wie bei der herkömmlichen Kalibrierung kinematischer Ketten üblich.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Fertigungseinrichtung diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Be- schreibung entnommen werden.

Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1 bis 11 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungs- gemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entneh- men.

Bezugszeichenaufstellung 1 Fertigungseinrichtung 2 Biegepresse 3 Platine 4 Handhabungsvorrichtung 5 Maschinengestell 6 Ständer-Seitenwange 7 Ständer-Seitenwange 8 Dämpfungselement 9 Aufstandsfläche 10 Bodenplatte 11 Abstand 12 Mittelachse 13 Wandteil 14 Biegeebene 15 Pressenbalken 16 Pressenbalken 17 Länge 18 19 Befestigungsanordnung 20 Stirnfläche 21 Schenkel 22 Seitenfläche 23 Seitenfläche 24 Schenkel 25 Stellantrieb 26 Stellantrieb 27 Antriebsanordnung 28 Hydraulikzylinder 29 Stellelement 30 Führungsanordnung 31 Gelenklager 32 Bolzen 33 Stirnfläche 34 Stirnfläche 35 Werkzeugaufnahme 36 Biegewerkzeug 37 Biegewerkzeug 43 Stützfläche 44 Pfeil 46 Schwenkvorrichtung 47 Schwenkvorrichtung 48 Schwenkarmanordnung 49 Gelenkarm 50 Gelenkarm 51 Gelenkarm 52 Endbereich 53 Seiten-und/oder Höhenführungsbahn 54 Fahrwerk 55 Schwenkvorrichtung 56 Schwenkachse 57 Schwenkachse 58 Schwenkachse 59 Endbereich 60 Dreheinrichtung 61 Greifeinrichtung 62 Drehachse 63 Erfassungseinrichtung 64 Auflagevorrichtung 65 Pfeil 66 Positioniervorrichtung 67 Steuer-und Überwachungseinrichtung 68 Positionsregelglied 69 Verstelleinrichtung 70 71 Stirnfläche 72 Pfeil 73 Groberkennungskamera 74 Feinerkennungskamera 75 Diodenlaser 76 Beleuchtungseinrichtung 77 LED-Leuchteneinheit 78 Objektiv 79 Rechner 80 Abstand 81 82 83 Kalibrierplatte 84 Markierpunkt 85 Vakuumgreifeinrichtung

86 Saugnapf 126 Schleifringanordnung 87 Greiferplatte 127 Anschlussmittel 88 Drehübertrager 128 Anschlussmittel 89 Übertragungselement 129 Versorgungsleitung 90 Anschlagvorrichtung 130 Bohrung 91 Führungsanordnung 131 Nut 92 Doppelpfeil 132 Bohrung 93 Stelleinheit 133 Anschlussbohrung 94 Schlittenanordnung 134 Versorgungsbohrung 95 Vorschubvorrichtung 135 Trägerplatte 96 Anschlagfinger 136 Montagewinkel 97 Doppelpfeil 137 LED 98 Doppelpfeil 138 Beleuchtungskopf 99 Fingerträger 139 Längsachse 100 Basisschenkel 140 Lichtaustrittsfläche 101 Seitenschenkel 141 Messvorrichtung 102 Endbereich 142 Bilderfassungsmittel 103 Führungsnut 143 CCD-Kamera 104 Anschlagelement 144 Rechner 105 Federanordnung 145 Laserscanner 106 Anschlaganordnung 146 Pressenraum 107 Ende 147 Linear-Schlittenanordnung 108 Ausnehmung 148 Koordinaten-Erfassungsvorrichtung 109 Anschlagfläche 149 Triangulationssensor 110 Längsmittelachse 150 Lichtschnittsensor 111 Taststift 155 Positioniermittel 112 Endbereich 156 Messsystem 113 Stirnfläche 157 Doppelpfeil 114 Abstand 158 Referenzkörper 115 Abstands-Messsensor 159 Referenzmittel 116 Stirnfläche 160 Bohrung 117 Pfeil 161 Trägerblech 118 Anschlagebene 162 Messbereich 119 Distanz 163 Trägerplatte 120 Vergleicherschaltung 164 Planfläche 121 Wegemesseinrichtung 165 Kamera 122 Mantelgehäuse 166 CCD-Kamera 123 Dreheinsatz 167 Objektiv 124 Drehantrieb 168 Ringleuchte 125 Stirnfläche 169 Laser-Abstandsmesser 170 Referenzgewicht