DE102023136070A1

DE102023136070A1 - Forming machine with multiple workstations

Info

Publication number: DE102023136070A1
Application number: DE102023136070.1A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Krüger; Bernd Walz; Lars Speidel; Stefan Fries
Original assignee: Wafios AG
Current assignee: Wafios AG
Priority date: 2023-12-20
Filing date: 2023-12-20
Publication date: 2025-06-26
Also published as: WO2025131716A1

Abstract

Eine numerisch gesteuerte Umformmaschine (100) zur Herstellung komplex gestalteter Formteile aus geraden Werkstücken (WS) umfasst mehrere Arbeitsstationen, die eine Ladestation (400) und wenigstens zwei dieser nachgeschaltete Bearbeitungsstationen (410, 420) umfassen, sowie ein Maschinengestell zum Montieren von werkzeugtragenden Arbeitseinheiten zur Bildung von Arbeitsstationen. Ein Transportsystem (500) zum Transportieren aufeinanderfolgender Werkstücke (WS) von der Ladestation (400) zu nachgeschalteten Arbeitsstationen unter der Steuerung durch die Steuereinheit weist mehrere Transporteinheiten (520) auf, die jeweils eine Greifeinheit (560) zum Greifen eines Werkstücks aufweisen und unter Steuerung durch die Steuereinheit (190) im Pendelbetrieb zwischen zwei jeweils einer Arbeitsstation zugeordneten Endpositionen (522-1, 522-2) eines Pendelhubs hin und her bewegbar sind. Die Umformmaschine umfasst Komponenten eines Koordinatenabgleichsystems zum Abgleichen von Koordinaten zwischen einem einer Transporteinheit zugeordneten Transport-Koordinatensystem (TKS) und einem einer jeweiligen Arbeitsstation zugeordneten Werkzeug-Koordinatensystem (WKS) zur Ermittlung von Koordinatentransformationsdaten. Die Steuereinheit ist dazu konfiguriert, eine Transporteinheit unter Verwendung der Koordinatentransformationsdaten derart zu steuern, dass eine Greifeinheit (560) der Transporteinheit positionsgenau auf eine im Werkzeug-Koordinatensystem vorgebbare Zielposition steuerbar ist.

A numerically controlled forming machine (100) for producing complexly shaped molded parts from straight workpieces (WS) comprises a plurality of workstations, each comprising a loading station (400) and at least two processing stations (410, 420) arranged downstream thereof, as well as a machine frame for assembling tool-carrying work units to form workstations. A transport system (500) for transporting successive workpieces (WS) from the loading station (400) to downstream workstations under the control of the control unit has a plurality of transport units (520), each of which has a gripping unit (560) for gripping a workpiece and, under the control of the control unit (190), can be moved back and forth in pendulum operation between two end positions (522-1, 522-2) of a pendulum stroke, each assigned to a workstation. The forming machine comprises components of a coordinate alignment system for aligning coordinates between a transport coordinate system (TKS) assigned to a transport unit and a tool coordinate system (WKS) assigned to a respective workstation to determine coordinate transformation data. The control unit is configured to control a transport unit using the coordinate transformation data such that a gripping unit (560) of the transport unit can be precisely controlled to a target position predefined in the tool coordinate system.

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIKFIELD OF APPLICATION AND STATE OF THE ART

Die Erfindung bezieht sich auf eine Umformmaschine zur Herstellung komplex gestalteter Formteile aus geraden Werkstücken aus Draht oder Rohr unter Steuerung einer computernumerischen Steuereinheit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf ein Verfahren zum Einrichten einer solchen Umformmaschine.The invention relates to a forming machine for producing complex shaped parts from straight workpieces made of wire or tube under the control of a computer numerical control unit according to the preamble of claim 1 and to a method for setting up such a forming machine.

Eine computernumerisch gesteuerte Umformmaschine der hier betrachteten Art weist mehrere Arbeitsstationen auf. Zu den Arbeitsstationen gehört eine Ladestation, über die die Umformmaschine mit den zu verarbeitenden, üblicherweise geraden Werkstücken beladen werden kann, sowie eine der Ladestation nachgeschaltete erste Bearbeitungsstation und wenigstens eine dieser ersten Bearbeitungsstation nachgeschaltete zweite Bearbeitungsstation. Eine Bearbeitungsstation ist eine Arbeitsstation, in der das Werkstück bearbeitet und dadurch in seinen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich seiner Form bzw. Gestalt, verändert wird. Wenigstens zwei der Bearbeitungsstationen sind als Umformstationen ausgelegt, an denen das Werkstück z.B. durch Biegen oder Pressen umgeformt wird. Mit der Umformmaschine werden unter der Steuerung durch die Steuereinheit mehrere Umformoperationen realisiert, zusätzlich können auch andere Bearbeitungen vorgesehen sein, z.B. eine spanende Bearbeitung.A computer-numerically controlled forming machine of the type considered here has several workstations. The workstations include a loading station, via which the forming machine can be loaded with the workpieces to be processed, usually straight ones, as well as a first processing station downstream of the loading station and at least one second processing station downstream of this first processing station. A processing station is a workstation in which the workpiece is processed and its properties, particularly with regard to its shape or form, are thereby changed. At least two of the processing stations are designed as forming stations, where the workpiece is formed, for example, by bending or pressing. The forming machine performs several forming operations under the control of the control unit; additional processing operations, such as machining, can also be provided.

Die zu verarbeitenden Werkstücke durchlaufen die Arbeitsstationen sukzessive. Hierzu weist die Umformmaschine ein Transportsystem zum Transportieren aufeinanderfolgender Werkstücke von der Ladestation zu nachgeschalteten Arbeitsstationen auf. Das Transportsystem arbeitet unter der Steuerung durch die Steuereinheit. Solche Mehrstationen-Umformmaschinen werden in der Regel eingesetzt, wenn es darum geht, große Stückzahlen gegebenenfalls komplex gestalteter Formteile in kurzer Zeit herzustellen.The workpieces to be processed pass through the workstations successively. For this purpose, the forming machine is equipped with a transport system for transporting successive workpieces from the loading station to downstream workstations. The transport system operates under the control of the control unit. Such multi-station forming machines are typically used when large quantities of possibly complex molded parts need to be produced in a short time.

Ein Formteil im Sinne dieser Anmeldung ist ein in der Regel überwiegend oder ausschließlich aus Metall bestehendes Zwischenprodukt oder Endprodukt, das ausgehend von einem Rohling hergestellt wird, wobei während des Herstellungsprozesses die ursprüngliche Gestalt bzw. Form des Rohlings durch Bearbeitung gezielt verändert wird. Die Bearbeitung umfasst dabei Umformoperationen, die die Gestalt im Wesentlichen ohne Materialabtrag verändern, wie z.B. Biegen oder Pressen oder Prägen. Zusätzlich können andere Bearbeitungen vorgesehen sein, insbesondere materialabtragende Bearbeitungen wie z.B. Stanzen, Lochen, Gewindeschneiden, Fräsen, Fasen und/oder Planen.A molded part, as defined in this application, is an intermediate or final product, usually consisting predominantly or exclusively of metal, manufactured from a blank, whereby the original shape or form of the blank is deliberately altered by machining during the manufacturing process. Machining includes forming operations that change the shape essentially without removing material, such as bending, pressing, or embossing. Other machining operations may also be provided, in particular material-removing operations such as punching, perforating, thread cutting, milling, chamfering, and/or facing.

Das Dokument US 2005/145003A1 beschreibt ein computernumerisch gesteuertes Biegesystem mit einer Reihe von Biegestationen, die jeweils mit einem Biegekopf ausgestattet sind. Die Werkstücke werden mithilfe von Greifern von einer Biegestation zur nächsten transportiert. Die Greifer sind an einem zweiachsigen Portal aufgehängt und greifen das Werkstück vorzugsweise in einem mittleren Bereich. Jeder Biegekopf greift das Rohr an einer anderen Zwischenposition. In der bevorzugten Ausführungsform ist jede Biegestation in der Lage, den Biegekopf so zu positionieren, dass das freie Ende des zu biegenden Werkstücks in der Biegeebene ohne Beeinträchtigung durch eine benachbarte Biegestation ausgerichtet werden kann.The document US 2005/145003A1 describes a computer-numerically controlled bending system with a series of bending stations, each equipped with a bending head. The workpieces are transported from one bending station to the next using grippers. The grippers are suspended from a two-axis gantry and preferably grip the workpiece in a central area. Each bending head grips the tube at a different intermediate position. In the preferred embodiment, each bending station is capable of positioning the bending head so that the free end of the workpiece to be bent can be aligned in the bending plane without interference from an adjacent bending station.

Die Firma Schmale Maschinenbau GmbH bietet unter der Bezeichnung „X2000NC“ eine rein servoelektrisch betriebene Drahtbiegemaschine an, die aufgrund eines modularen Aufbaus mit einer Arbeitswand und daran montierbaren Arbeitseinheiten eine variable Bestückung mit unterschiedlichsten Aggregaten erlaubt, um auch komplexe Umformprozesse zu realisieren (https://www.schmale-gmbh.de/maschinen/x2000nc.html). Mit Biegeschiebern, Stanz-, Stauch- und Prägepressen können viele geforderte Umformprozesse realisiert werden. Für den Werkstücktransport von Arbeitsstation zu Arbeitsstation ist ein Lineartransfer vorgesehen, der die verschiedenen Umformstationen gleichzeitig bedient und dadurch wesentlich schneller sein soll als gewöhnliche CNC-Drahtbiegemaschinen.Schmale Maschinenbau GmbH offers a purely servo-electric wire bending machine called the "X2000NC." Thanks to its modular design with a work wall and mountable work units, it can be flexibly equipped with a wide variety of units to implement even complex forming processes (https://www.schmale-gmbh.de/maschinen/x2000nc.html). With bending slides, punching, upsetting, and embossing presses, many required forming processes can be implemented. A linear transfer system is provided for transporting workpieces from workstation to workstation. This system serves the various forming stations simultaneously, making it significantly faster than conventional CNC wire bending machines.

Es wird weiterhin Bedarf an Umformmaschinen gesehen, die einerseits mit hoher Stückleistung arbeiten können und andererseits dem Nutzer große Flexibilität hinsichtlich der damit realisierbaren mehrstufigen Prozesse bieten.There is still a need for forming machines that can operate with high unit output on the one hand and, on the other hand, offer the user great flexibility with regard to the multi-stage processes that can be implemented with them.

AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Umformmaschine der in der Einleitung erwähnten Art bereitzustellen, die in der Lage ist, komplex gestaltete Formteile hoher Qualität in hoher Stückleistung zu fertigen und andererseits dem Nutzer hohe Flexibilität hinsichtlich der Realisierung unterschiedlicher mehrstufiger Umformprozesse bei günstigen Kosten bietet.Against this background, the object of the invention is to provide a forming machine of the type mentioned in the introduction, which is capable of producing complex shaped parts of high quality at a high unit output and, on the other hand, offers the user high flexibility with regard to the realization of different multi-stage forming processes at low costs.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Umformmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1. Weiterhin wird ein Verfahren zum Einrichten einer solchen Umformmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 9 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.To achieve this object, the invention provides a forming machine having the features of claim 1. Furthermore, a method for setting up such a forming machine having the features of claim 9 is provided. Advantageous further developments are specified in the dependent claims. The wording of all Claims are made by reference to the content of the description.

Gemäß einer Formulierung der Erfindung wird eine Umformmaschine zur Herstellung komplex gestalteter Formteile aus geraden Werkstücken bereitgestellt. Die Werkstücke können aus Draht oder Rohr bestehen. Der Herstellungsprozess verläuft unter der Steuerung einer computernummerischen Steuereinheit der Umformmaschine. Die Umformmaschine hat mehrere Arbeitsstationen. Dazu gehört eine Ladestation, eine der Ladestation in Werkstückflussrichtung nachgeschaltete erste Bearbeitungsstation und wenigstens eine der ersten Bearbeitungsstation nachgeschaltete zweite Bearbeitungsstation. Bearbeitungsstationen sind Arbeitsstationen, an denen eine Bearbeitung des Werkstücks stattfinden kann. Die Bearbeitung kann z.B. eine oder mehrere Umformoperationen umfassen. Eine Umformung kann z.B. durch Biegen oder Pressen erreicht werden. Damit kann das ursprünglich gerade Werkstück mithilfe mehrerer, nacheinander durchführbarer Bearbeitungsschritte umgeformt oder auf andere Weise in seiner Gestalt oder anderen Eigenschaften verändert werden.According to one formulation of the invention, a forming machine is provided for producing complexly shaped molded parts from straight workpieces. The workpieces can consist of wire or tube. The manufacturing process is controlled by a computer numerical control unit of the forming machine. The forming machine has several workstations. These include a loading station, a first processing station downstream of the loading station in the direction of workpiece flow, and at least one second processing station downstream of the first processing station. Processing stations are workstations at which the workpiece can be processed. The processing can, for example, comprise one or more forming operations. Forming can be achieved, for example, by bending or pressing. This allows the originally straight workpiece to be formed or otherwise altered in its shape or other properties using several sequential processing steps.

Die Umformmaschine weist ein Maschinengestell auf, das Montagestrukturen zum Montieren von werkzeugtragenden Arbeitseinheiten aufweist, die zur Bildung von Arbeitsstationen am Maschinengestell montiert werden können. Die betriebsfertig eingerichtete Umformmaschine hat weiterhin ein Transportsystem zum Transportieren aufeinanderfolgender Werkstücke von der Ladestation zu den nachgeschalteten Arbeitsstationen unter der Steuerung durch die Steuereinheit. Das Transportsystem umfasst mehrere Transporteinheiten. Eine Transporteinheit weist eine Greifereinheit zum Greifen eines Werkstücks auf und kann unter Steuerung durch die Steuereinheit im Pendelbetrieb zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition eines Pendelhubs hin und her bewegt werden. Dabei ist die erste Endposition einer der Arbeitsstationen zugeordnet und die zweite Endposition einer dieser nachgeschalteten anderen Arbeitsstation.The forming machine has a machine frame with mounting structures for assembling tool-carrying work units that can be mounted on the machine frame to form workstations. The fully operational forming machine also has a transport system for transporting successive workpieces from the loading station to the downstream workstations under the control of the control unit. The transport system comprises several transport units. A transport unit has a gripper unit for gripping a workpiece and can be moved back and forth between a first end position and a second end position of a pendulum stroke under the control of the control unit. The first end position is assigned to one of the workstations, and the second end position to another workstation downstream of this.

Gemäß der beanspruchten Erfindung umfasst die Umformmaschine Komponenten eines Koordinatenabgleichsystems zum Abgleichen von Koordinaten zwischen einem einer Transporteinheit zugeordneten Transport-Koordinatensystem und einem einer jeweiligen Arbeitsstation zugeordneten Werkzeug-Koordinatensystem zur Ermittlung von Koordinatentransformationsdaten. Die Steuereinheit ist dazu konfiguriert, Bewegungen einer Transporteinheit unter Verwendung der Koordinatentransformationsdaten derart zu steuern, dass die Greifeinheit der Transporteinheit positionsgenau auf eine im Werkzeug-Koordinatensystem vorgebbare Zielposition gesteuert werden kann.According to the claimed invention, the forming machine comprises components of a coordinate alignment system for aligning coordinates between a transport coordinate system assigned to a transport unit and a tool coordinate system assigned to a respective workstation to determine coordinate transformation data. The control unit is configured to control movements of a transport unit using the coordinate transformation data such that the gripping unit of the transport unit can be precisely controlled to a target position predefined in the tool coordinate system.

Bei der Zielposition kann es sich beispielsweise um eine Einlegeposition beziehungsweise Ablegeposition handeln, an die die das Werkstück haltende Greifeinheit bewegt werden muss, damit die Werkzeuge der zugehörigen Arbeitsstationen das Werkstück bearbeiten beziehungsweise weiterbearbeiten können. Eine Zielposition kann auch einer Abholposition entsprechen. Darunter wird diejenige Position verstanden, in die die Greifeinheit bewegt werden muss, um das an der Arbeitsstation bearbeitete Werkstück nach Ende der mindestens einen Bearbeitungsoperation zu greifen und dadurch aufzunehmen, so dass es an eine nachfolgende Arbeitsstation transportiert werden kann. Die Abholposition kann der Einlegeposition entsprechen, also die gleichen Koordinaten haben. Häufig ist es jedoch so, dass sich die Koordinaten von Einlegeposition und Abholposition unterscheiden, so dass das Werkstück beim Antransport zur Arbeitseinheit an einer anderen Stelle gehalten wird als für den Abtransport.The target position can, for example, be an insertion position or deposit position to which the gripping unit holding the workpiece must be moved so that the tools of the associated workstations can process or further process the workpiece. A target position can also correspond to a pick-up position. This is understood to be the position to which the gripping unit must be moved in order to grip the workpiece machined at the workstation after the end of at least one machining operation and thus pick it up so that it can be transported to a subsequent workstation. The pick-up position can correspond to the insertion position, i.e. have the same coordinates. Often, however, the coordinates of the insertion position and the pick-up position are different, so that the workpiece is held in a different place during transport to the work unit than for transport away.

Mit einer derart ausgestatteten Umformmaschine kann die Umformmaschine während des Einrichtens der Umformmaschine für den späteren produktiven Betrieb deutlich schneller als bisher mit hoher Präzision eingerichtet werden. Dabei ist es nicht unbedingt notwendig, die Einrichtarbeiten von erfahrenem, geschultem Personal durchführen zu lassen, da das Koordinatenabgleichsystem die Einrichtarbeiten unterstützt.With a forming machine equipped in this way, the forming machine can be set up for subsequent productive operation much faster than before, with high precision. It is not necessary to have the setup work performed by experienced, trained personnel, as the coordinate alignment system supports the setup work.

Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einrichten einer Umformmaschine der oben genannten Art. Dabei wird ein Maschinengestell bereitgestellt, das Montagestrukturen zum Montieren von werkzeugtragenden Arbeitseinheiten zur Bildung von Arbeitsstationen aufweist. Vorzugsweise sind die Montagestrukturen flexibel nutzbar, so dass verfügbare Montagepositionen nicht in allen Richtungen durch Anschläge oder dergleichen festgelegt sind. Durch Montieren von Arbeitseinheiten an Montagepositionen am Maschinengestell werden mehrerer Arbeitsstationen gebildet, die eine Ladestation, eine der Ladestation nachgeschaltete erste Bearbeitungsstation und wenigstens eine der ersten Bearbeitungsstation nachgeschaltete zweite Bearbeitungsstation umfassen. Weiterhin werden Komponenten eines Transportsystems der bereits erwähnten Art mit entsprechenden Transporteinheiten montiert. Zum Einrichten der Umformmaschine vor einem produktiven Betrieb wird eine Einrichtoperation durchgeführt. Diese umfasst eine Koordinatenabgleich-Operation, bei der Koordinaten zwischen einem einer Transporteinheit zugeordneten Transport-Koordinatensystem und einem einer jeweiligen Arbeitsstation zugeordneten Werkzeug-Koordinatensystem abgeglichen und aus dem Abgleich Koordinatentransformationsdaten ermittelt und derart verarbeitet und gespeichert werden. Im Produktionsbetrieb wird dann eine Steuerung von Bewegungen einer Transporteinheit unter Verwendung der Koordinatentransformationsdaten derart durchgeführt, dass eine Greifeinheit einer Transporteinheit positionsgenau auf eine im Werkzeug-Koordinatensystem vorgebbare Zielposition steuerbar ist.According to another aspect, the invention relates to a method for setting up a forming machine of the type mentioned above. A machine frame is provided which has mounting structures for mounting tool-carrying work units to form work stations. The mounting structures are preferably flexible in use, so that available mounting positions are not fixed in all directions by stops or the like. By mounting work units at mounting positions on the machine frame, several work stations are formed, which comprise a loading station, a first processing station downstream of the loading station, and at least one second processing station downstream of the first processing station. Furthermore, components of a transport system of the type already mentioned are mounted with corresponding transport units. To set up the forming machine before productive operation, a setup operation is carried out. This includes a coordinate comparison operation in which coordinates between a transport coordinate system assigned to a transport unit and a tool coordinate system assigned to a respective work station are compared, and coordinate transformation data is determined from the comparison and thus processed and stored. In production operation, a Control of movements of a transport unit using the coordinate transformation data in such a way that a gripping unit of a transport unit can be controlled with precise positioning to a target position that can be specified in the tool coordinate system.

Die Position der jeweiligen Greifeinheit im Transportkoordinatensystem ist dabei bekannt. Diese kann beim Anbauen der Greifereinheit an die sie tragende Komponente z.B. durch die Geometrie der Montagestrukturen vorgegeben sein und eventuell im Rahmen des Einrichtens durch Nachmessen bestimmt und beim Koordinatenabgleich berücksichtigt werden.The position of each gripper unit in the transport coordinate system is known. This position can be predetermined, for example, by the geometry of the assembly structures when attaching the gripper unit to the supporting component. It can also be determined by remeasuring during setup and taken into account during coordinate alignment.

Als Zielposition kann z.B. diejenige Position vorgegeben werden, die die Greifeinheit beim Antransport eines Werkstücks erreichen soll und/oder diejenige Position, auf die die Greifeinheit positioniert werden soll, um das Werkstück nach Abschluss der an einer Arbeitsstation vorzunehmenden Operation zu greifen und danach weiter zu transportieren.The target position can be, for example, the position that the gripping unit is to reach when transporting a workpiece and/or the position at which the gripping unit is to be positioned in order to grip the workpiece after completion of the operation to be carried out at a workstation and then transport it further.

Besonders große Vorteile bietet die beanspruchte Erfindung in solchen Fällen, in denen am Maschinengestell flexibel nutzbare Montagestrukturen vorgesehen sind, die es prinzipiell ermöglichen, die Arbeitseinheiten der verschiedenen Arbeitsstationen relativ zum Maschinengestell und auch relativ zueinander in gewissen Grenzen frei zu wählen.The claimed invention offers particularly great advantages in cases in which flexibly usable mounting structures are provided on the machine frame, which in principle make it possible to freely select the working units of the various workstations relative to the machine frame and also relative to each other within certain limits.

Beispielsweise kann es so sein, dass die Umformmaschine ein Maschinengestell mit einer Montagewand umfasst, die an einer Vorderseite flexibel nutzbare Montagestrukturen mit einer Vielzahl von Montagenuten und/oder Montagebohrungen zum Montieren von Arbeitseinheiten zur Bildung der Arbeitsstationen aufweist. Die Montagewand kann modular aufgebaut sein, beispielsweise um die Montagewand durch Anbauen einer oder mehrerer Montagewand-Module bei Bedarf zu erweitern.For example, the forming machine may comprise a machine frame with a mounting wall that has flexibly usable mounting structures on a front side with a plurality of mounting grooves and/or mounting holes for mounting work units to form the workstations. The mounting wall may be modular in design, for example, to allow the mounting wall to be expanded as needed by adding one or more mounting wall modules.

Die Montagestrukturen können eine Vielzahl von mit Abstand übereinander angeordnete und parallel zur Transportrichtung orientierte Montagenuten aufweisen, die derart gestaltet sind, dass Arbeitseinheiten und/oder andere Komponenten an beliebigen Position entlang der Montagenuten montierbar sind.The mounting structures may comprise a plurality of mounting grooves arranged at a distance one above the other and oriented parallel to the transport direction, which are designed such that working units and/or other components can be mounted at any position along the mounting grooves.

Flexibel nutzbare Montagestrukturen sind vorteilhaft unter anderem in Bezug auf optimale Raumnutzung, bringt aber das Problem mit sich, dass sich eine montierte Arbeitseinheit nach der Montage nicht automatisch an einer der Steuereinheit bekannten Position befindet. Manche Varianten haben am Maschinengestell keinen definierten Nullpunkt, auf den sich Steuerbefehle später beziehen können. Dadurch könnte es zu Fehlpositionierungen beim Anliefern oder Abholen von Werkstücken kommen.Flexible assembly structures are advantageous, among other things, in terms of optimal space utilization, but they pose the problem that an assembled work unit is not automatically located in a position known to the control unit after assembly. Some variants do not have a defined zero point on the machine frame to which control commands can subsequently refer. This could lead to incorrect positioning when delivering or picking up workpieces.

Mithilfe des Koordinatenabgleichsystems ist es nun möglich, mit relativ geringem zeitlichem Aufwand die Umformmaschine so einzurichten, dass die Transporteinheit beziehungsweise deren Greifer in jeder Prozessphase genau ihre jeweilige Zielposition anfahren können. Dies erhöht die Betriebssicherheit der Umformmaschine im Betrieb und trägt auch dazu bei, Werkstücke mit hoher Formgenauigkeit zu produzieren.With the help of the coordinate alignment system, it is now possible to set up the forming machine with relatively little time and effort so that the transport unit or its grippers can move precisely to their respective target positions in every process phase. This increases the operational reliability of the forming machine and also contributes to the production of workpieces with high dimensional accuracy.

Gemäß einer Weiterbildung ist das Koordinatenabgleichsystem für einen automatischen Abgleich zwischen dem Transport-Koordinatensystem und dem Werkzeug-Koordinatensystem konfiguriert. Dies bedeutet unter anderem, dass nach der Montage der Arbeitseinheiten am Maschinengestell und gegebenenfalls nach dem Anbringen von nur temporär nutzbaren Komponenten des Koordinatenabgleichsystems wesentliche Schritte der Koordinatenabgleichs-Operation selbsttätig beziehungsweise ohne Bedienereingriff erfolgen können. Ein solcher (voll)automatischer Koordinatenabgleich bietet im Vergleich zu einem rein manuellen oder halbautomatisch durchgeführten Koordinatenabgleich eine erhebliche Zeitersparnis, ohne dass Einbußen bei der erzielten Präzision der Einrichtung zu befürchten sind. Beim halbautomatischen Einrichten kann so vorgegangen werden, dass eine Transporteinheit „manuell“ zu einem Referenzpunkt an einer Arbeitsstation bewegt wird und bei Annäherung an diesen Punkt langsamer wird und diesen Punkt dann z.B. einmal links und einmal rechts überfährt. Auf diese Weise findet ein Einlernen (Teaching) statt. Die eingelernten Punkte können dann in der Steuerung der Maschine genutzt werden. Die Übermittlung der Koordinatentransformationsdaten und der Erhalt der Informationen zur Zielposition erfolgt dann in der Regel automatisch.According to a further development, the coordinate aligning system is configured for automatic aligning between the transport coordinate system and the tool coordinate system. This means, among other things, that after the work units have been mounted on the machine frame and, if necessary, after attaching components of the coordinate aligning system that are only temporarily usable, key steps of the coordinate aligning operation can be performed automatically or without operator intervention. Such (fully) automatic coordinate aligning offers considerable time savings compared to purely manual or semi-automatic coordinate aligning, without any loss of setup precision. Semi-automatic setup can be performed by moving a transport unit "manually" to a reference point at a workstation. Upon approaching this point, the unit slows down and then, for example, passes over this point once to the left and once to the right. This is how teaching takes place. The taught points can then be used in the machine control system. The transmission of the coordinate transformation data and the receipt of information on the target position then usually takes place automatically.

Es ist möglich, zur Bildung einer Arbeitsstation eine oder mehrere Arbeitseinheiten der Arbeitsstation direkt an zugehörigen Montagepositionen des Maschinengestells zu montieren. Im Einrichtbetrieb müssten dann die am Maschinengestell montierten Arbeitseinheiten relativ zum Maschinengestell und gegebenenfalls relativ zueinander genauer eingestellt werden. Dadurch kann es relativ lange dauern, bis die Umformmaschine für einen neuen Prozess aufgebaut und eingerichtet ist.To create a workstation, it is possible to mount one or more work units of the workstation directly at corresponding mounting positions on the machine frame. During setup, the work units mounted on the machine frame would then have to be adjusted more precisely relative to the machine frame and, if necessary, relative to each other. This can make it take a relatively long time until the forming machine is assembled and set up for a new process.

Gemäß einer Weiterbildung ist dagegen vorgesehen, dass wenigstens eine der Arbeitsstationen ein an dem Maschinengestell montiertes oder montierbares Werkzeugmodul aufweist, das einen am Maschinengestell montierten oder montierbaren Grundträger umfasst, der zwei oder mehr, insbesondere alle Arbeitseinheiten der Arbeitsstation trägt. Dabei können alle ggf. werkzeugtragenden Arbeitseinheiten mit Bezug auf einen gemeinsamen Referenzpunkt in einem trägerfesten beziehungsweise modulfesten Werkzeug-Koordinatensystem eingerichtet werden. Diese Ausgestaltung kann bei einer einzigen Arbeitsstation, bei mehreren der Arbeitsstationen oder auch bei allen Arbeitsstationen vorgesehen sein.According to a further development, however, it is provided that at least one of the workstations has a tool module mounted or mountable on the machine frame, which comprises a base support mounted or mountable on the machine frame, which has two or more, in particular This system supports all work units of the workstation. All work units, possibly carrying tools, can be aligned with reference to a common reference point in a tool coordinate system fixed to the support or module. This configuration can be used for a single workstation, for several workstations, or even for all workstations.

Während des Aufbaus der Umformmaschine und der Arbeiten zum Einrichten kann dann so vorgegangen werden, dass zunächst ein Werkzeugmodul oder mehrere Werkzeugmodule abseits des Maschinengestells vormontiert werden. Dabei umfasst ein Werkzeugmodul einen am Maschinengestell montierbaren Grundträger, der dann mit einer Arbeitseinheit oder mehreren Arbeitseinheiten bestückt wird und diese dann trägt. Alle werkzeugtragenden Arbeitseinheiten eines Werkzeugmoduls werden dann mit Bezug auf einen Referenzpunkt im trägerfesten beziehungsweise modulfesten Werkzeug-Koordinatensystem eingerichtet. Das vorab vormontierte Werkzeugmodul wird danach an geeigneter Position am Maschinengestell montiert. Da innerhalb des Werkzeugmoduls schon alle Arbeitseinheiten (eine oder mehrere) mit Bezug auf einen gemeinsamen Referenzpunkt eingerichtet sind, ist beim Einrichten der Umformmaschine dann nur noch dafür zu sorgen, dass die Position des Werkzeugmoduls festgestellt und diese Position repräsentierende Daten beim Koordinatenabgleich der Steuereinheit zur Verfügung gestellt werden. Für den Koordinatenabgleich wird lediglich noch die Position des Referenzpunkts benötigt.During the assembly and setup of the forming machine, one or more tool modules can be pre-assembled away from the machine frame. A tool module comprises a base support that can be mounted on the machine frame, which is then equipped with and supports one or more work units. All tool-carrying work units of a tool module are then aligned with reference to a reference point in the support-fixed or module-fixed tool coordinate system. The pre-assembled tool module is then mounted in a suitable position on the machine frame. Since all work units (one or more) within the tool module are already aligned with reference to a common reference point, all that remains to be done when setting up the forming machine is to ensure that the position of the tool module is determined and that data representing this position is made available to the control unit during coordinate alignment. Only the position of the reference point is required for coordinate alignment.

Ausgehend von dem Referenzpunkt können gewisse interessierende Punkte an einer Arbeitseinheit oder am Werkzeugmodul bemaßt werden. Der Referenzpunkt kann im Prinzip an beliebiger Stelle eines Werkzeugs oder einer Arbeitseinheit oder des Grundträgers liegen. Die Lage kann nach Zweckmäßigkeitsgesichtspunkten gewählt werden. Bei den hier genannten gewissen Punkten kann es sich zum Beispiel um die Ablegeposition und Aufnahmeposition der Greifeinheit der Transporteinheit handeln.Starting from the reference point, certain points of interest on a work unit or tool module can be dimensioned. The reference point can, in principle, be located anywhere on a tool, work unit, or base support. The location can be chosen based on practical considerations. The specific points mentioned here could, for example, be the deposit position and pick-up position of the gripping unit of the transport unit.

Es ist möglich, den Bezug zwischen dem Werkzeug-Koordinatensystem und dem Transport-Koordinatensystem dadurch herzustellen, dass unmittelbar die Lage des Referenzpunktes im Transport-Koordinatensystem ermittelt wird. Bei dem Referenzpunkt handelt es sich jedoch häufig um einen virtuellen Punkt, dessen Lage nicht unbedingt sichtbar oder markiert sein muss. Für die praktische Durchführung des Koordinatenabgleichs ist bei bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen, dass eine Arbeitseinheit oder ein Werkzeugmodul eine optisch, mechanisch oder auf andere Weise antastbare Hilfsstruktur aufweist, die einen Hilfsnullpunkt definiert, der gegenüber dem Referenzpunkt einen über Versatzdaten beschreibbaren Versatz beziehungsweise Offset aufweist, und dass das Koordinatenabgleichsystem eine Einrichtung zum Speichern der Versatzdaten oder daraus abgeleiteter Daten aufweist.It is possible to establish the relationship between the tool coordinate system and the transport coordinate system by directly determining the position of the reference point in the transport coordinate system. However, the reference point is often a virtual point, the position of which does not necessarily have to be visible or marked. For the practical implementation of the coordinate adjustment, preferred embodiments provide for a work unit or a tool module to have an optically, mechanically, or otherwise tangible auxiliary structure that defines an auxiliary zero point that has an offset relative to the reference point that can be described using offset data, and for the coordinate adjustment system to have a device for storing the offset data or data derived therefrom.

Die Hilfsstruktur kann beispielsweise eine optisch sichtbare Markierung (z.B. Glasmaßstab) aufweisen, die an einer Arbeitseinheit oder einem Werkzeug oder einem Werkzeugmodul an gut sichtbarer Stelle angebracht ist und beim Einrichtbetrieb berührungslos (z.B. optisch) oder taktil angetastet werden kann. Gegebenenfalls können auch ausgewählte Kanten des Grundträgers oder eine über einen Messtaster antastbare definierte Bohrung im Grundträger oder andere antastbare Konturen am Werkzeugmodul als Hilfsstruktur genutzt werden.The auxiliary structure can, for example, comprise a visually visible marking (e.g., a glass scale) attached to a work unit, tool, or tool module in a clearly visible location and can be contacted during setup using a non-contact (e.g., optical) or tactile method. If necessary, selected edges of the base support or a defined bore in the base support that can be contacted using a measuring probe or other contactable contours on the tool module can also be used as an auxiliary structure.

Der Offset beziehungsweise der Versatz kann zum Beispiel beim Einrichten der Komponenten des Werkzeugmoduls bestimmt werden, die Versatzdaten werden später im Rahmen des Koordinatenabgleichs benötigt. Der Hilfsnullpunkt und der Referenzpunkt können zusammenfallen (so dass der Versatz dann gleich null ist), in der Regel liegen Referenzpunkt und Hilfsnullpunkt mit Abstand zueinander.The offset can be determined, for example, when setting up the tool module components; the offset data will be needed later for coordinate alignment. The auxiliary zero point and the reference point can coincide (so that the offset is then zero); typically, the reference point and auxiliary zero point are spaced apart.

Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Koordinatenabgleichsystem wenigstens eine an einem Transportmodul lagerichtig montierte oder montierbare und im montierten Zustand mit der Transporteinheit verfahrbare Antasteinrichtung zum Antasten der Hilfsstruktur, die an einer Arbeitseinheit oder einem Teil des Werkzeugmoduls angebracht oder ausgebildet sein kann. Über die Antastung ist dann eine Verknüpfung der Koordinatensysteme (von Transporteinheit und Werkzeugseite) möglich. Es kann sein, dass die Antasteinrichtung nur im Einrichtbetrieb genutzt und vor Beginn des produktiven Betriebs wieder abgebaut wird. Die Antasteinrichtung kann aber auch dauerhaft an der Transporteinheit montiert sein und ggf. auch während des produktiven Betriebs genutzt werden.According to a further development, the coordinate alignment system comprises at least one probing device for probing the auxiliary structure, which is mounted or can be mounted in the correct position on a transport module and, in the mounted state, is movable with the transport unit. This probing device can be attached or formed on a work unit or a part of the tool module. The probing then makes it possible to link the coordinate systems (of the transport unit and the tool side). The probing device can be used only during setup mode and removed again before the start of productive operation. However, the probing device can also be permanently mounted on the transport unit and, if necessary, also used during productive operation.

Eine Antasteinrichtung kann taktil arbeiten und dazu z,B. wenigstens eine Messpitze und zugehörige Sensorik aufweisen. Es gibt auch berührungslos arbeitende Antasteinrichtung, die z.B. nach einem optischen Funktionsprinzip arbeiten. Dabei kann z.B. eine Messkamera und/oder ein Lasersystem, z.B. mit einem Laserpointer, zum Einsatz kommen.A probing device can operate tactilely and, for example, have at least one measuring tip and associated sensors. There are also non-contact probing devices that operate according to an optical principle, for example. This can involve a measuring camera and/or a laser system, e.g., with a laser pointer.

Für die Speicherung von Versatzdaten für den späteren Gebrauch beim Koordinatenabgleich gibt es mehrere Möglichkeiten. Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Werkzeugmodul oder eine Arbeitseinheit einen vorzugsweise automatisiert auslesbaren Datenträger aufweist, der die Versatzdaten oder Zugriffsdaten zum Zugreifen auf die Versatzdaten aufweist. Die Versatzdaten können beispielsweise in einem für die Steuereinheit der Umformmaschine zugreifbaren Datenspeicher gespeichert sein. In diesem Fall kann es ausreichen, am Werkzeugmodul oder einer Arbeitseinheit eine entsprechende Identifikation des Werkzeugmoduls oder der Arbeitseinheit vorzuhalten, um damit einen Zugriff auf die zugehörigen gespeicherten Versatzdaten zu ermöglichen.There are several options for storing offset data for later use in coordinate alignment. In some embodiments, the tool module or a work unit preferably stores a An automatically readable data carrier containing the offset data or access data for accessing the offset data. The offset data can be stored, for example, in a data storage device accessible to the control unit of the forming machine. In this case, it may be sufficient to provide a corresponding identification of the tool module or work unit on the tool module or work unit in order to enable access to the associated stored offset data.

Wenn eine Transporteinheit zumindest während eines Einrichtbetriebs eine mit der Transporteinheit verfahrbare Ausleseeinrichtung zum Auslesen von in dem Datenträger enthaltenen Daten aufweist, kann die Ausleseoperation gegebenenfalls zeitgleich mit der Antastoperation ablaufen, ohne dass ein Bediener eingreifen muss.If a transport unit has a read-out device that can be moved with the transport unit at least during a setup operation for reading out data contained in the data carrier, the read-out operation can possibly take place simultaneously with the probing operation without the need for an operator to intervene.

Die beanspruchte Erfindung kann bei unterschiedlich aufgebauten Umformmaschinen nutzbringend angewendet werden. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die einzelnen Transporteinheiten unter Steuerung durch die Steuereinheit mit individuellem Bewegungsprofil bewegbar, so dass sie unabhängig voneinander ihre Transportaufgaben in individuellem Rhythmus, gegebenenfalls in unterschiedlichen Hin- und Her-Bewegungen über unterschiedliche Längen eines Pendelhubs, erledigen können. In diesem Fall ist es günstig, für jede Transporteinheit eine eigene Abgleichprozedur durchzuführen. Dann kann an jeder Arbeitsstation ein hochpräziser Antransport und Abtransport von Werkstücken sichergestellt werden.The claimed invention can be advantageously applied to differently constructed forming machines. In a particularly preferred embodiment, the individual transport units are movable under the control of the control unit with individual movement profiles, so that they can independently perform their transport tasks at individual rhythms, possibly in different back-and-forth movements over different lengths of a pendulum stroke. In this case, it is advantageous to perform a separate calibration procedure for each transport unit. This ensures highly precise transport and removal of workpieces at each workstation.

Es ist jedoch auch möglich, die Erfindung bei Umformmaschinen zu nutzen, bei denen mehrere Transporteinheiten untereinander fest gekoppelt sind und nach dem gleichen Bewegungsprofil parallel zu einer Transportrichtung hin und her bewegt werden. Ein Beispiel dafür sind Umformmaschinen, bei denen die einzelnen Transporteinheiten des Transportsystems an festen Positionen mit Abstand zueinander auf einem gemeinsamen balkenförmigen Träger installiert sind. Dann könnte für eine der Transporteinheiten ein exakter Koordinatenabgleich durchgeführt werden, bei den anderen Arbeitsstationen wären dann gegebenenfalls individuell weitere Einrichtarbeiten notwendig, um die Werkstücke möglichst positionsgenau zu positionieren oder abzuholen. Es wäre möglich, die Transporteinheiten zwar an festen Positionen auf einem gemeinsamen Träger zu montieren, jedoch die Greifeinheiten in gewissem Umfang relativ zur Montageposition am Träger so einstellbar zu gestalten, dass die parallel zur Transportrichtung vorliegenden Abstände zwischen den Greifeinheiten individuell korrigiert werden können, um zu den Abständen zwischen den Arbeitsstationen zu passen.However, it is also possible to use the invention in forming machines in which several transport units are firmly coupled to one another and moved back and forth parallel to a transport direction according to the same movement profile. One example of this is forming machines in which the individual transport units of the transport system are installed at fixed positions and a distance from one another on a common beam-shaped support. In this case, an exact coordinate adjustment could be carried out for one of the transport units, while at the other workstations, additional individual setup work would then be necessary in order to position or pick up the workpieces with the greatest possible precision. It would be possible to mount the transport units at fixed positions on a common support, but to design the gripping units to be adjustable to a certain extent relative to the mounting position on the support so that the distances between the gripping units parallel to the transport direction can be individually corrected to match the distances between the workstations.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.

1 zeigt eine schematische schrägperspektivische Ansicht einer Umformanlage zum Herstellen komplex gestalteter Formteile aus Draht oder Rohr gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 zeigt ein Detail der Umformmaschine aus 1;
3 zeigt ein anderes Detail der Umformmaschine aus 1; und
4 zeigt ein Detail einer Umformmaschine gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel mit einer Biegestation und einer Pressenstation.

Further advantages and aspects of the invention emerge from the claims and from the description of embodiments of the invention, which are explained below with reference to the figures.

1 shows a schematic oblique perspective view of a forming system for producing complex shaped parts from wire or tube according to an embodiment;
2 shows a detail of the forming machine from 1 ;
3 shows another detail of the forming machine from 1 ; and
4 shows a detail of a forming machine according to another embodiment with a bending station and a press station.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

Die 1 zeigt eine schematische schrägperspektivische Ansicht einer Umformanlage 100 zum Herstellen komplex gestalteter Formteile aus Draht oder Rohr gemäß einem Ausführungsbeispiel. Es handelt sich um eine computernumerisch gesteuerte Mehrstationen-Umformanlage, an der komplex gestaltete Formteile überwiegend durch Umformen hergestellt und gegebenenfalls zusätzlich auch durch andere Bearbeitungsoperationen modifiziert werden können. Die computernumerische Steuereinheit 190 zur Steuerung aller daran angeschlossenen Komponenten kann beispielsweise in einem Schaltkasten untergebracht sein.The 1 shows a schematic oblique perspective view of a forming system 100 for producing complexly shaped molded parts from wire or tube according to one exemplary embodiment. It is a computer-numerically controlled multi-station forming system on which complexly shaped molded parts can be produced primarily by forming and, if necessary, additionally modified by other processing operations. The computer-numerical control unit 190 for controlling all connected components can be housed, for example, in a control box.

Das metallische Ausgangsmaterial W (Draht oder Rohr) liegt in Form eines nicht dargestellten aufgewickelten Materialvorrats (coil) vor. Die Umformanlage umfasst eine Konfektioniermaschine 200 zur Herstellung von gerade gerichteten Werkstücken WS vorgebbarer Länge aus dem zunächst noch gekrümmten Ausgangsmaterial sowie eine der Konfektioniermaschine 200 nachgeschaltete Umformmaschine 300 zum Herstellen komplex gebogener und/oder auf andere Weise in ihrer Gestalt gezielt veränderte Umformteile aus den geraden Werkstücken.The metallic starting material W (wire or tube) is in the form of a coiled material supply (not shown). The forming system comprises a finishing machine 200 for producing straightened workpieces WS of a predefined length from the initially curved starting material, as well as a forming machine 300 downstream of the finishing machine 200 for producing complexly bent and/or otherwise specifically modified formed parts from the straight workpieces.

Die Konfektioniermaschine weist eine Einzugseinrichtung 270 zum Einziehen von Werkstückmaterial von dem aufgewickelten Materialvorrat, eine Richteinrichtung 275 zum Richten des Werkstückmaterials W sowie eine nachgeschaltete Schnitteinrichtung 280 zum Abtrennen von gerichteten Werkstückabschnitten WS vom zugeführten Werkstückmaterial auf.The assembly machine comprises a feed device 270 for feeding workpiece material from the wound material supply, a straightening device 275 for straightening the workpiece material W and a downstream cutting device 280 for separating straightened work piece sections WS from the supplied workpiece material.

Unmittelbar bei der Schnitteinrichtung 280 findet die Übergabe der abgetrennten geraden Werkstücke zur nachgeschalteten Umformmaschine 300 statt. Dort befindet sich die Ladestation 400 der Umformmaschine.Directly at the cutting device 280, the separated straight workpieces are transferred to the downstream forming machine 300. The loading station 400 of the forming machine is located there.

Die Umformmaschine 300 hat ein verwindungssteifes Maschinengestell 310, das eine vertikale Montagewand 312 umfasst, deren vertikale Vorderseite 313 parallel zur x-z-Ebene des Maschinenkoordinatensystems MKS liegt. Die horizontale y-Richtung verläuft senkrecht zur Vorderseite 313. An der Vorderseite sind flexibel nutzbare Montagestrukturen mit einer Vielzahl von mit Abstand übereinander angeordneten, horizontalen Montagenuten 314 mit T-Profil ausgebildet. Diese erlauben es, an jeder beliebigen Position in der x-Richtung Komponenten der Umformmaschine anzubringen, insbesondere die Komponenten von werkzeugtragenden Bearbeitungseinheiten, die die Arbeitsstationen der Mehrstationen-Umformmaschine bilden sollen. Zusätzlich zu den horizontalen Montagenuten können Montagebohrungen und andere Strukturen zur Befestigung von Komponenten vorliegen. Die horizontale x-Richtung wird hier auch als Längsrichtung bezeichnet, die horizontale y-Richtung als Querrichtung und die z-Richtung als Höhenrichtung.The forming machine 300 has a torsionally rigid machine frame 310 comprising a vertical mounting wall 312 whose vertical front side 313 is parallel to the x-z plane of the machine coordinate system MKS. The horizontal y-direction runs perpendicular to the front side 313. Flexible mounting structures with a plurality of horizontal, T-profile mounting grooves 314 arranged at a distance one above the other are formed on the front side. These allow components of the forming machine to be attached at any position in the x-direction, in particular the components of tool-carrying processing units that are intended to form the workstations of the multi-station forming machine. In addition to the horizontal mounting grooves, mounting holes and other structures for fastening components may be present. The horizontal x-direction is also referred to here as the longitudinal direction, the horizontal y-direction as the transverse direction, and the z-direction as the vertical direction.

Die Umformmaschine 300 hat in der dargestellten Ausbaustufe vier Arbeitsstationen, nämlich die Ladestation 400, die bei der Schnitteinrichtung 280 liegt, sowie drei in horizontaler Reihe aufeinanderfolgende Umformstationen, nämlich eine erste Umformstation 410, eine zweite Umformstation 420 und eine dritte Umformstation 430.In the illustrated configuration, the forming machine 300 has four work stations, namely the loading station 400, which is located next to the cutting device 280, and three forming stations arranged in a horizontal row, namely a first forming station 410, a second forming station 420 and a third forming station 430.

Die erste Umformstation 410 ist als Biegestation zum Biegen des Werkstücks ausgebildet. Sie weist dazu vier Arbeitseinheiten 412-1, 412-2, 412-3, 412-4 auf, die jeweils einen mittels eines Servomotors linear verfahrbaren Schieber umfassen. Die vertikal übereinander angeordneten und vertikal verfahrbaren Schieber 412-1 und 412-2 tragen jeweils an ihren Vorderseiten je ein Klemmwerkzeug zum Einklemmen bzw. Einspannen des Werkstücks WS in einer gewünschten räumlichen Lage. Das Werkzeug des unteren Schiebers 412-2 dient als Gegenelement zu den Biegeschiebern und gibt Teile der resultierenden Form vor. Die beiden schräg von oben zustellbaren Arbeitseinheiten 412-3, 412-4 tragen an ihren Vorderseiten Biegewerkzeuge, die in einem Arbeitshub am eingespannten Werkstück angreifen und dadurch Biegungen am Werkstück erzeugen.The first forming station 410 is designed as a bending station for bending the workpiece. It has four work units 412-1, 412-2, 412-3, and 412-4, each comprising a slide that can be moved linearly by means of a servo motor. The vertically stacked and vertically movable slides 412-1 and 412-2 each carry a clamping tool on their front sides for clamping or holding the workpiece WS in a desired spatial position. The tool of the lower slide 412-2 serves as a counter element to the bending slides and defines parts of the resulting shape. The two work units 412-3 and 412-4, which can be advanced at an angle from above, carry bending tools on their front sides that engage the clamped workpiece in a working stroke, thereby creating bends in the workpiece.

Die zweite Umformstation 420 ist mit drei oberhalb der Transportstrecke angeordneten, parallel zueinander ausgerichteten Arbeitseinheiten 425-1, 425-2, 425-3 mit linear verfahrbaren Biegeschiebern ausgestattet, die es erlauben, die dort ankommenden, bereits gebogenen Werkstücke mittels Biegeschiebern zu biegen. Das Werkzeug des unteren Schiebers 412-4 dient als Gegenelement zu den Biegeschiebern und gibt Teile der resultierenden Form vor.The second forming station 420 is equipped with three parallel working units 425-1, 425-2, and 425-3 arranged above the transport line. These units feature linearly movable bending slides, allowing the already bent workpieces arriving there to be bent using the bending slides. The tool of the lower slide 412-4 serves as a counter element to the bending slides and defines parts of the resulting shape.

An der dritten Umformstation 430 sind drei in Winkeln zueinander angeordnete Biegeschieber angebracht. Zusätzlich ist noch ein von unten zustellbares Gegenwerkzeuge angebracht, das als Gegenelement zu den Biegeschiebern dient und Teile der resultierenden Form vorgibt.At the third forming station 430, three bending slides arranged at angles to each other are mounted. Additionally, a counter-tool that can be fed from below is mounted, which serves as a counter element to the bending slides and defines parts of the resulting shape.

Die Arbeitseinheiten (z.B. Biegeschieber) der einzelnen Arbeitsstationen können variabel verfahren werden. Beispielsweise können sie gekoppelt oder voneinander getrennt verfahren und dabei kraftgesteuert, positionsgesteuert oder weggesteuert betrieben werden.The work units (e.g., bending slides) of the individual workstations can be moved variably. For example, they can be moved coupled or separately and operated force-controlled, position-controlled, or displacement-controlled.

Die Arbeitseinheiten einer Arbeitsstation sind nicht direkt bzw. unmittelbar an der Montagewand 312 montiert, sondern mittelbar unter Zwischenschaltung eines gemeinsamen Grundträgers. Das wird beispielhaft anhand der ersten Arbeitsstation 410 erläutert.The work units of a workstation are not mounted directly or immediately on the mounting wall 312, but indirectly via a common base support. This is explained using the example of the first workstation 410.

Alle Arbeitseinheiten 412-1 bis 412-4 der ersten Arbeitsstation 410 sind an der Vorderseite eines gemeinsamen plattenförmigen Grundträgers 415 montiert, der hier auch als Werkzeugträgerplatte 415 bezeichnet wird. An der gegenüberliegenden Rückseite des Grundträgers 415 sind die zu den Montagestrukturen der Montagewand 312 passenden Befestigungselemente angebracht.All work units 412-1 to 412-4 of the first work station 410 are mounted on the front side of a common plate-shaped base support 415, which is also referred to herein as the tool support plate 415. The fastening elements matching the mounting structures of the mounting wall 312 are attached to the opposite rear side of the base support 415.

Der Grundträger 415 und die davon getragenen Arbeitseinheiten 412-1 bis 412-4 werden vor der Befestigung an der Montagewand komplett vormontiert und eingerichtet und bilden dann ein erstes Werkzeugmodul 450-1, das als Ganzes an der Montagewand montiert wird. Der Grundträger 415 definiert ein trägerfestes Werkzeug-Koordinatensystem WKS. Alle werkzeugtragenden Arbeitseinheiten des Werkzeugmoduls sind mit Bezug auf einen gemeinsamen Referenzpunkt RP-1 im trägerfesten bzw. modulfesten Werkzeug-Koordinatensystem eingerichtet (vgl. 3).The base support 415 and the work units 412-1 to 412-4 carried by it are completely pre-assembled and set up before being attached to the mounting wall and then form a first tool module 450-1, which is mounted as a whole on the mounting wall. The base support 415 defines a support-fixed tool coordinate system (WKS). All tool-carrying work units of the tool module are set up with reference to a common reference point RP-1 in the support-fixed or module-fixed tool coordinate system (see Fig. 3 ).

Zum Transfer bzw. Transport der Werkstücke zwischen den Arbeitsstationen weist die Umformmaschine ein Transportsystem 500 auf. Dieses ist modular aufgebaut und umfasst im dargestellten Beispielsfall vier Transportmodule 550-1, 550-2, 550-3 und 550-4. Jedes der Transportmodule ist eine gesondert vormontierte Baugruppe, die z.B. über eine Tragekonsole an der Vorderseite der Montagewand oder unabhängig von der Montagewand 310 montiert werden kann.For transferring or transporting the workpieces between the workstations, the forming machine has a transport system 500. This is modular in design and, in the example shown, comprises four transport modules 550-1, 550-2, 550-3 and 550-4. Each of the transport modules is a separately pre-assembled unit, which is attached, for example, via a carrying console to the front of the assembly wall or independently of the mounting wall 310.

Alle Transportmodule sind nominell identisch oder weitgehend identisch aufgebaut und sorgen gemeinsam für einen sukzessiven Transfer aufeinanderfolgender Werkstücke von der Ladestation 400 zu allen drei nachfolgenden Bearbeitungsstationen und danach zu einem Abtransport. Diese Haupt-Transportrichtung verläuft in x-Richtung.All transport modules are nominally identical or largely identical in design and together ensure the successive transfer of consecutive workpieces from loading station 400 to all three subsequent processing stations and then to a removal station. This main transport direction runs in the x-direction.

Das erste Transportmodul 550-1 ist für den Transport von abgeschnittenen geraden Werkstücken zwischen Ladestation 400 bzw. Schnitteinrichtung 280 und erster Arbeitsstation bzw. Umformstation 410 vorgesehen. Das zweite Transportmodul 550-2 sorgt für den Transport zwischen erster Umformstation 410 und zweiter Umformstation 420 u.s.w..The first transport module 550-1 is intended for transporting cut straight workpieces between the loading station 400 or cutting device 280 and the first work station or forming station 410. The second transport module 550-2 ensures transport between the first forming station 410 and the second forming station 420, etc.

Am Beispiel des zweiten Transportmoduls 550-2 wird dessen Aufbau näher erläutert (vgl. 2). Ein Transportmodul hat eine horizontal in x-Richtung langgestreckte, schmale Tragestruktur 510. Die Länge beträgt nur einen Bruchteil der Gesamtlänge des Transportsystems zwischen Ladestation 400 und Abholung, z.B. weniger als 50%, z.B. zwischen 10% und 40% (abhängig von der Anzahl von Transportmodulen in der gesamten Transportstrecke). Die Tragstruktur kann mit einer nicht dargestellten Konsole in einem gewissen Abstand zur Vorderseite 313 der Montagewand 312 befestigt sein oder frei stehen.The structure of the second transport module 550-2 is explained in more detail using the example of the module (see 2 ). A transport module has a narrow support structure 510 that is horizontally elongated in the x-direction. The length is only a fraction of the total length of the transport system between the loading station 400 and the pickup, e.g., less than 50%, e.g., between 10% and 40% (depending on the number of transport modules in the entire transport route). The support structure can be attached to a bracket (not shown) at a certain distance from the front side 313 of the mounting wall 312, or it can stand freely.

Jede Tragestruktur trägt eine einzige Transporteinheit 520, die mittels eines Schlittens 521 auf zwei an der Oberseite der Tragestruktur angebrachten Führungsschienen in x-Richtung verschiebbar geführt ist. Zum Bewegen der Transporteinheit 520 in x-Richtung (Haupt-Transportrichtung) ist ein Modul-eigenes Antriebssystem vorgesehen, das einen Transportantrieb 530 umfasst, der im Beispielsfall als Servomotor mit vertikaler Drehachse ausgebildet ist und an einem Ende der Tragestruktur montiert ist. Der Servomotor treibt einen horizontal umlaufenden Zahnriemen 524 an, der in den axialen Endbereichen der Tragestruktur über Umlenkrollen geführt ist. Der Schlitten ist am Zahnriemen befestigt und kann mithilfe des Transportantriebs 530 zwischen einem dem Transportantrieb 530 nächsten ersten Ende 521-1 und einem am weitesten davon entfernten zweiten Ende 521-2 im Pendelbetrieb hin- und her bewegt werden. Die Strecke zwischen den Enden 521-1 und 521-2 wird hier als Modul-Transportstreckte bezeichnet und entspricht dem maximalen Hub der Pendelbewegung in x-Richtung. Mithilfe dieses Antriebskonzepts können auch Pendelbewegungen mit kürzerem Pendelhub in x-Richtung realisiert werden.Each support structure carries a single transport unit 520, which is guided displaceably in the x-direction by means of a carriage 521 on two guide rails attached to the top of the support structure. To move the transport unit 520 in the x-direction (main transport direction), a module-specific drive system is provided, which comprises a transport drive 530, which in the example is designed as a servomotor with a vertical axis of rotation and is mounted at one end of the support structure. The servomotor drives a horizontally rotating toothed belt 524, which is guided over deflection pulleys in the axial end regions of the support structure. The carriage is attached to the toothed belt and, with the aid of the transport drive 530, can be moved back and forth in pendulum operation between a first end 521-1 closest to the transport drive 530 and a second end 521-2 furthest away from it. The distance between ends 521-1 and 521-2 is referred to here as the module transport distance and corresponds to the maximum stroke of the pendulum movement in the x-direction. Using this drive concept, pendulum movements with a shorter pendulum stroke in the x-direction can also be realized.

Eine Pendelbewegung muss nicht über die gesamte Modul-Transportstrecke verlaufen. Der Pendelhub der tatsächlich genutzten Pendelbewegung verläuft zwischen einer ersten Endposition der Pendelbewegung und der gegenüberliegenden zweiten Endposition der Pendelbewegung.A pendulum movement does not have to cover the entire module transport path. The pendulum stroke of the actually used pendulum movement runs between a first end position of the pendulum movement and the opposite second end position of the pendulum movement.

Auf dem mithilfe des Transport-Antriebs 530 horizontal in x-Richtung verfahrbaren Schlitten 521 ist ein Grundträger 540 befestigt, der einen senkrecht zur Modul-Transportstrecke horizontal in y-Richtung verfahrbaren Greifarm 545 mit Rechteckprofil trägt. Dieser trägt an seinem der Vorderwand zugewandten Ende eine beispielsweise pneumatisch betätigbare mechanische Greifeinheit 560 zum Greifen eines Werkstücks. Die in y-Richtung laufende Horizontalbewegung (Querhub) des Greifarms wird mithilfe eines Antriebs 542 erzeugt, der am Grundträger der Transporteinheit 520 angebracht ist und mit diesem in x-Richtung verfahren kann. Eine Transporteinheit kann z.B. mithilfe einer geeignet dimensionierten einbaufertigen Linearachse in Form eines Omegamoduls aufgebaut werden.A base support 540 is attached to the carriage 521, which can be moved horizontally in the x-direction using the transport drive 530. This base support supports a gripper arm 545 with a rectangular profile that can be moved horizontally in the y-direction perpendicular to the module transport path. At its end facing the front wall, this gripper arm supports a mechanical gripping unit 560, which can be pneumatically actuated, for example, for gripping a workpiece. The horizontal movement (transverse stroke) of the gripper arm in the y-direction is generated by a drive 542, which is attached to the base support of the transport unit 520 and can move with it in the x-direction. A transport unit can be constructed, for example, using a suitably dimensioned, ready-to-install linear axis in the form of an omega module.

Bei manchen Varianten ist die Greifeinheit fest am horizontal verfahrbaren Greifarm montiert. Bei anderen Varianten ist die Greifeinheit mithilfe einer zwischen Greifeinheit und Greiferarm eingebauten Drehgruppe um 180° um eine in y-Richtung orientierte Greifeinheits-Drehachse drehbar. Der zusätzliche Aufbau bzw. die zusätzliche Länge dieser Einheit in y-Richtung kann durch den variablen Hub in y-Richtung kompensiert werden. Vorzugsweise sind die Greifarme gesteuert höhenverstellbar. Für die Funktionen Drehen und Heben/Senken kann jeweils z.B. ein pneumatischer oder servoelektrischer Antrieb vorgesehen sein. Die Bewegungen können über die Steuereinrichtung frei programmiert werden.In some variants, the gripping unit is permanently mounted on the horizontally movable gripper arm. In other variants, the gripping unit can be rotated 180° around a gripping unit rotation axis oriented in the y-direction using a rotating assembly installed between the gripping unit and the gripper arm. The additional structure or length of this unit in the y-direction can be compensated for by the variable stroke in the y-direction. The gripper arms are preferably height-adjustable. A pneumatic or servo-electric drive, for example, can be provided for the rotation and lifting/lowering functions. The movements can be freely programmed via the control unit.

Die Transportmodule sind in der horizontalen x-y-Ebene in zwei Reihen hintereinander angeordnet. Durch die zweireihige Anordnung mit Versatz in Haupt-Transportrichtung ergibt sich, dass die Transportstrecken unmittelbar aufeinanderfolgender Transportmodule im Bereich einer Arbeitsstation innerhalb eines Überlappungsbereichs überlappen. Die Länge des Überlappungsbereichs kann dabei bis zu fast der Hälfte der Länge der Modul-Transportstrecke betragen, so dass es vor jeder Arbeitsstation einen relativ breiten Bereich gibt, der sowohl von der Transporteinheit eines vorgeschalteten Transportmoduls als auch von der Transporteinheit des nachgeschalteten Transportmoduls angefahren werden kann.The transport modules are arranged in two rows, one behind the other, in the horizontal x-y plane. Due to the two-row arrangement with an offset in the main transport direction, the transport routes of immediately consecutive transport modules overlap within an overlap zone in the area of a workstation. The length of the overlap zone can be up to almost half the length of the module transport route, so that there is a relatively wide area in front of each workstation that can be accessed by both the transport unit of an upstream transport module and the transport unit of the downstream transport module.

Das modular aufgebaute Transportsystem 500 ist hinsichtlich der Manipulationsmöglichkeiten hochgradig flexibel. Der Hub in x-Richtung (Haupt-Transportrichtung bzw. Richtung der x-Pendelbewegung) ist an jeder Arbeitsstation unabhängig von den anderen Arbeitsstationen steuerbar. Gleiches gilt für den Hub in y-Richtung, die auch als Querrichtung bezeichnet wird und die Bewegung der Greifeinheiten zu den Arbeitsstationen hin und von diesen weg realisiert. Durch die gegenseitige Überlappung der Pendelhübe benachbarter Transporteinheiten ist in x-Richtung an jeder Arbeitsstation ein Überhub möglich. Es besteht auch die Möglichkeit, eine Arbeitsstation von zwei unterschiedlichen Seiten (in x-Richtung) zu bedienen.The modular transport system 500 is highly flexible in terms of manipulation options. The stroke in the x-direction (main transport direction or direction of the x-pendulum movement The stroke (or traverse) can be controlled at each workstation independently of the other workstations. The same applies to the stroke in the y-direction, which is also referred to as the transverse direction and realizes the movement of the gripping units toward and away from the workstations. Due to the mutual overlap of the pendulum strokes of adjacent transport units, an overstroke is possible in the x-direction at each workstation. It is also possible to operate a workstation from two different sides (in the x-direction).

Bei jedem Transportmodul kann deren Greifeinheit 560 aufgrund der separaten Antriebe für den x-Hub und den y-Hub unabhängig von den Greifeinheiten der anderen Transportmodule flexibel in x-Richtung und y-Richtung verfahren werden. Damit ergibt sich u.a. eine hohe Flexibilität für die Teilung zwischen den Arbeitsstationen. Als „Teilung“ wird hier der in x-Richtung gemessene Abstand zwischen benachbarten Arbeitsstationen bzw. deren Werkstückhalteeinrichtungen bezeichnet.Thanks to the separate drives for the x-stroke and y-stroke, each transport module's gripping unit 560 can be flexibly moved in the x- and y-directions independently of the gripping units of the other transport modules. This results in, among other things, a high degree of flexibility for the spacing between workstations. "Spacing" here refers to the distance measured in the x-direction between adjacent workstations or their workpiece holding devices.

Das Konzept ist nicht nur hinsichtlich unterschiedlicher Abstände zwischen Arbeitsstationen hoch flexibel. Die Montagewand kann auch ein oder mehrere Module ergänzt werden. Dann können bei Bedarf weitere Transportmodule angebracht werden.The concept is not only highly flexible in terms of varying distances between workstations, but the assembly wall can also be expanded with one or more modules. Additional transport modules can then be attached as needed.

Die Umformmaschine ist bezüglich der x-Position der einzelnen Arbeitsstationen hochflexibel, so dass sie optimal auf die Abfolge und Art von Prozessschritten eines Umformprozesses abgestellt werden kann. Allerdings würde normalerweise relativ viel Zeit benötigt, um die Umformmaschine nach Montage der Werkzeugmodule so genau einzurichten, dass die Werkstücke mithilfe der Transporteinheit 520 exakt an die richtige Ablegeposition beziehungsweise Einlegeposition der von der Transporteinheit bedienten Arbeitsstation abgelegt und dann auch an der richtigen Stelle wieder gegriffen werden, um weitertransportiert zu werden. Erfolgt dies nicht präzise genug, so kann es zu Störungen im Betriebsablauf und/oder zu nicht mehr akzeptablen Fehlern in der Formteilgeometrie führen.The forming machine is highly flexible with regard to the x-position of the individual workstations, allowing it to be optimally adapted to the sequence and type of process steps of a forming process. However, it would normally require a relatively long time to set up the forming machine after assembly of the tool modules so precisely that the workpieces are placed precisely in the correct depositing or insertion position of the workstation served by the transport unit using the transport unit 520 and then picked up again at the correct location for further transport. If this is not done precisely enough, it can lead to disruptions in the operating process and/or to unacceptable errors in the part geometry.

Um hier Abhilfe zu schaffen, wird ein Koordinatenabgleichsystem zum Abgleichen von Koordinaten zwischen dem der Transporteinheit 520 zugeordneten Transport-Koordinatensystem TKS und dem einer jeweiligen Arbeitsstation oder einem Werkzeugmodul zugeordneten Werkzeug-Koordinatensystem WKS bereitgestellt. Mithilfe des Koordinatenabgleichsystems können Koordinatentransformationsdaten ermittelt werden, die von der Steuereinheit 190 im produktiven Betrieb dazu genutzt werden können, jede der Transporteinheiten 520 bzw. deren Greifeinheiten exakt so zu steuern, dass eine Greifeinheit der Transporteinheiten positionsgenau auf eine im Werkzeug-Koordinatensystem vorgebbare Zielposition gesteuert werden kann, also beispielsweise diejenige Position, die die Greifeinheit beim Antransport eines Werkstücks erreichen soll (Ablageposition) und/oder diejenige Position, zu der die Greifeinheit fahren muss, um das Werkstück nach Abschluss der an einer Arbeitsstation vorzunehmenden Operation zu greifen und danach weiter zu transportieren. Dies wird anhand der 3 und 4 näher erläutert.To remedy this situation, a coordinate synchronization system is provided for synchronizing coordinates between the transport coordinate system TKS assigned to the transport unit 520 and the tool coordinate system WKS assigned to a respective workstation or tool module. With the aid of the coordinate synchronization system, coordinate transformation data can be determined, which can be used by the control unit 190 during productive operation to precisely control each of the transport units 520 or their gripping units in such a way that a gripping unit of the transport units can be precisely controlled to a target position specified in the tool coordinate system, for example, the position that the gripping unit is to reach when transporting a workpiece (deposit position) and/or the position to which the gripping unit must travel in order to grip the workpiece after completion of the operation to be performed at a workstation and then transport it further. This is done using the 3 and 4 explained in more detail.

Das Koordinatenabgleichsystem umfasst Komponenten, die den einzelnen Arbeitseinheiten zugeordnet sind, sowie Komponenten, die dem Transportsystem bzw. den einzelnen Transporteinheiten mit deren Greifeinheiten zugeordnet sind.The coordinate alignment system includes components that are assigned to the individual work units, as well as components that are assigned to the transport system or the individual transport units with their gripping units.

3 zeigt links die Ladestation 400 mit der Schnitteinrichtung 280 und rechts die im Materialfluss folgende erste Arbeitsstation 410, die als Umformstation in Form einer Biegestation ausgelegt ist. Die vier Arbeitseinheiten 412-1 bis 412-4 sind an der Vorderseite einer rechteckförmigen Werkzeugträgerplatte 415 befestigt und bilden gemeinsam mit der sie tragenden Werkzeugträgerplatte ein erstes Werkzeugmodul 450-1. 3 On the left, it shows the loading station 400 with the cutting device 280, and on the right, the first work station 410, which follows in the material flow and is designed as a forming station in the form of a bending station. The four work units 412-1 to 412-4 are attached to the front of a rectangular tool carrier plate 415 and, together with the tool carrier plate supporting them, form a first tool module 450-1.

Die Arbeitseinheiten sind nach Befestigung auf der Werkzeugträgerplatte in Bezug zu dieser Werkzeugträgerplatte und in Bezug relativ zueinander bezüglich eines Referenzpunkts RP-1 eingerichtet worden, so dass das Werkzeugmodul in sich komplett eingerichtet war, bevor es an der Montagewand 310 befestigt wurde. Der Referenzpunkt RP-1 hat bezüglich des Werkzeug-Koordinatensystems WKS bekannte Koordinaten, wobei hier in der Regel nur die Koordinaten in x-Richtung (Haupttransportrichtung) und in z-Richtung (Vertikalrichtung) interessieren.After being mounted on the tool carrier plate, the work units were aligned relative to this tool carrier plate and relative to each other with respect to a reference point RP-1, so that the tool module was completely aligned before being mounted on the mounting wall 310. The reference point RP-1 has known coordinates with respect to the tool coordinate system WCS, whereby generally only the coordinates in the x-direction (main transport direction) and in the z-direction (vertical direction) are of interest.

Die vorgeschaltete Schnitteinrichtung 280 hat einen entsprechenden Referenzpunkt RP-0 in Bezug auf das Werkzeug-Koordinatensystem. Mit Bezugszeichen 560 ist die Greifeinheit der Transporteinheit des ersten Transportmoduls 550-1 bezeichnet, das für den Transport des vom Drahtvorrat abgeschnittenen Werkstücks WS von der Ladestation 400 beziehungsweise der Schnitteinrichtung zur ersten Arbeitsstation zuständig ist. Um diesen Transport zielgenau zu bewerkstelligen, muss die Greifeinheit an einer exakt vorgebbaren Stelle im vorderen Werkstückbereich angreifen, bevor das gerade Werkstück WS vom zugeführten Draht abgetrennt wird. Dann wird das Werkstück mithilfe der linear verfahrbaren Transporteinheit 520 parallel zur Drahtzuführrichtung bzw. zur Maschinenmittellinie 317 und zur x-Richtung in Richtung der ersten Arbeitsstation 410 transportiert und dabei geringfügig nach oben abgehoben, so dass es im Bereich der ersten Arbeitsstation 410 bezüglich Höhenrichtung und Haupttransportrichtung genau so positioniert werden kann, dass die auf den Referenzpunkt RP-1 eingerichteten Arbeitseinheiten die Biegungen genau an den vorgesehenen Abschnitten des noch geraden Werkstücks einbringen können. Dazu wird das Werkstück WS in seine Bearbeitungsposition im Eingriffsbereich der Arbeitseinheiten der ersten Arbeitsstation nach vorn transportiert. Dann werden die vertikalen Schieber der Arbeitseinheiten 412-1, 412-2 in Richtung Werkstück zugestellt, bis das Werkstück dazwischen eingeklemmt ist. Dann wird der Greifer 560 der ersten Transporteinheit geöffnet und in y-Richtung zurückgefahren. Danach findet die Umformoperation beziehungsweise Biegeoperation durch Zustellen der schräg gestellten Arbeitseinheiten statt.The upstream cutting device 280 has a corresponding reference point RP-0 in relation to the tool coordinate system. Reference numeral 560 designates the gripping unit of the transport unit of the first transport module 550-1, which is responsible for transporting the workpiece WS cut from the wire supply from the loading station 400 or the cutting device to the first work station. In order to accomplish this transport precisely, the gripping unit must engage at a precisely predeterminable point in the front workpiece area before the straight workpiece WS is severed from the fed wire. The workpiece is then transported with the aid of the linearly movable transport unit 520 parallel to the wire feed direction or to the machine center line 317 and to the x-direction in the direction of the first work station 410 and is lifted slightly upwards in the process, so that it is positioned in the area of the first work station 410 in terms of height direction and main transport direction exactly as it is. It can be ensured that the work units aligned to the reference point RP-1 can apply the bends precisely to the intended sections of the still straight workpiece. To do this, the workpiece WS is transported forward into its processing position within the engagement area of the work units of the first work station. The vertical sliders of the work units 412-1, 412-2 are then advanced toward the workpiece until the workpiece is clamped between them. The gripper 560 of the first transport unit is then opened and retracted in the y-direction. The forming or bending operation then takes place by advancing the inclined work units.

Danach soll das umgeformte Werkstück mithilfe der zweiten Transporteinheit in Richtung der nachfolgenden zweiten Arbeitsstation 420 transportiert werden. Dazu ist gemäß dem Prozess vorgesehen, dass die Greifeinheit 560-2 der zweiten Transporteinheit das gebogene Werkstück an einer genau vorgegebenen Stelle (Abholposition) greift, durch einen Y-Hub aus dem Arbeitsbereich der Arbeitseinheiten bewegt und danach in z-Richtung zur nachfolgenden Arbeitsstation weitertransportiert.The formed workpiece is then to be transported by means of the second transport unit toward the subsequent second work station 420. For this purpose, the process provides that the gripping unit 560-2 of the second transport unit grips the bent workpiece at a precisely specified location (pick-up position), moves it out of the work area of the work units via a Y-stroke, and then transports it further in the Z-direction to the subsequent work station.

Um diese Arbeitsoperation des Transportsystems lagegenau durchführen zu können, muss die Steuereinheit 190 wissen, zu welchen Positionen in dem Transport-Koordinatensystem die Transporteinheiten beziehungsweise deren Greifeinheiten verfahren werden müssen, um die angestrebte Zielposition im Werkzeug-Koordinatensystem zu erreichen.In order to be able to carry out this work operation of the transport system with precise positioning, the control unit 190 must know to which positions in the transport coordinate system the transport units or their gripping units must be moved in order to reach the desired target position in the tool coordinate system.

Hierzu wird in einer Einrichtoperation mithilfe der Komponenten des Koordinatenabgleichsystems eine Koordinatenabgleich-Operation durchgeführt. Hierzu wird im Beispielsfall auf den horizontal verfahrbaren Arm der ersten Transporteinheit 520-1 eine taktil arbeitende Antasteinrichtung 610 montiert, die eine Tastspitze aufweist, deren Position im Transport-Koordinatensystem bekannt ist. Mithilfe dieser Tastspitze wird zunächst die vertikale Vorderkante KV und danach die horizontal ausgerichtete Unterkante KU der Werkzeugträgerplatte 415 angetastet. Es kann auch mit umgekehrter Reihenfolge angetastet werden. Durch die Antastoperation sind die x-Koordinate der Vorderkante und die z-Koordinate der Unterkante im Transport-Koordinatensystem bekannt.For this purpose, a coordinate alignment operation is performed in a setup operation using the components of the coordinate alignment system. In the example case, a tactile probing device 610 is mounted on the horizontally movable arm of the first transport unit 520-1. This probing device has a probe tip whose position in the transport coordinate system is known. Using this probe tip, the vertical front edge KV and then the horizontally aligned bottom edge KU of the tool carrier plate 415 are first probed. The probe can also be probed in the reverse order. The probing operation determines the x-coordinate of the front edge and the z-coordinate of the bottom edge in the transport coordinate system.

Die für die Antastung vorgesehenen Kanten der Werkzeugträgerplatte dienen als antastbare Hilfsstruktur am Werkzeugmodul. Sie definieren einen Hilfsnullpunkt HP, der hier z.B. auf der Ecke liegt, an der die angetasteten Kanten einander treffen. Die relative Lage der Kanten zum Referenzpunkt RP kann durch den Versatz VX in x-Richtung in Bezug auf die Vorderkante KV sowie den Versatz VZ zur antastbaren Unterkante angegeben werden.The edges of the tool carrier plate intended for probing serve as a probable auxiliary structure on the tool module. They define an auxiliary zero point HP, which in this case, for example, is located at the corner where the probing edges meet. The relative position of the edges to the reference point RP can be specified by the offset VX in the x-direction with respect to the leading edge KV and the offset VZ with respect to the probable lower edge.

Statt die Kanten einer Werkzeugträgerplatte einzeln anzufahren, wäre es auch möglich, dass der taktile Messtaster eine definierte Bohrung in oder an der Werkzeugträgerplatte anfährt. Hier dient dann die Bohrung als Hilfsstruktur.Instead of approaching the edges of a tool carrier plate individually, it would also be possible for the tactile measuring probe to approach a defined hole in or on the tool carrier plate. The hole then serves as an auxiliary structure.

Mithilfe dieser Versatzdaten ist es nun möglich, das Werkzeug-Koordinatensystem WKS und das Transport-Koordinatensystem TKS miteinander abzugleichen. Beispielsweise ergibt sich die x-Position des Referenzpunkts RP aus der Summe der Koordinaten der Vorderkante KV im Transport-Koordinatensystem und dem Versatz VX zwischen der Vorderkante und dem Referenzpunkt.Using this offset data, it is now possible to align the tool coordinate system (WKS) and the transport coordinate system (TKS). For example, the x-position of the reference point (RP) results from the sum of the coordinates of the leading edge (KV) in the transport coordinate system and the offset (VX) between the leading edge and the reference point.

Um es der Steuereinheit zu ermöglichen, die Bewegungen der Transporteinheit unter Verwendung der Versatzdaten so zu steuern, dass im Werkzeug-Koordinatensystem exakt definierbare Zielpositionen genau angefahren werden können, benötigt die Steuereinheit neben denjenigen Angaben, die sich durch Antasten von Hilfsstrukturen am Werkzeugmodul ergeben, auch die Versatzdaten.In order to enable the control unit to control the movements of the transport unit using the offset data in such a way that precisely definable target positions in the tool coordinate system can be approached precisely, the control unit requires the offset data in addition to the information obtained by probing auxiliary structures on the tool module.

Bei einer Ausführungsform sind die Versatzdaten codiert in einem optisch auslesbaren Datenträger DT am Werkzeugmodul enthalten. Beispielsweise kann dort ein QR-Code aufgeklebt oder auf andere Weise angeordnet sein. An der Transporteinheit 520-1 oder 520-2 kann ein QR-Scanner oder eine Kamera montiert sein, die Bilddaten an die Steuereinheit 190 liefert. Diese kann Decodiersoftware enthalten, um die im QR-Code codierten Versatzdaten zu ermitteln und in einem Speicher abzulegen. Die Versatzdaten können auch in Klartext angegeben und durch eine Kamera an der Transporteinheit erfasst und mittels Bildverarbeitung (Texterkennung) in speicherbare Versatzdaten gewandelt werden. Alternativ könnte auch ein RFID-Chip als Datenträger genutzt werden, der mittels eines an der Transporteinheit montierten Lesekopfs ausgelesen werden könnte.In one embodiment, the offset data is encoded in an optically readable data carrier DT on the tool module. For example, a QR code can be affixed there or arranged in some other way. A QR scanner or camera can be mounted on the transport unit 520-1 or 520-2, which delivers image data to the control unit 190. This can contain decoding software to determine the offset data encoded in the QR code and store it in a memory. The offset data can also be specified in plain text and captured by a camera on the transport unit and converted into storable offset data using image processing (text recognition). Alternatively, an RFID chip could be used as a data carrier, which could be read by a read head mounted on the transport unit.

Auf diesen Speicher kann die Steuereinheit 190 bei der späteren Steuerung im produktiven Betrieb zurückgreifen. In analoger Weise können bei allen Arbeitsstationen die beiden Koordinatensysteme (Werkzeug-Koordinatensystem und Transport-Koordinatensystem) miteinander abgeglichen werden.The control unit 190 can access this memory for subsequent control during productive operation. In a similar manner, the two coordinate systems (tool coordinate system and transport coordinate system) can be synchronized with each other at all workstations.

Als ein weiteres Beispiel zeigt 4 links die erste Arbeitsstation 410 und rechts daneben eine zweite Arbeitsstation 470, die nicht als Biegestation, sondern als Pressstation 440 ausgelegt ist. Die Presseinheit hat eine unten liegende Matrize und einen oben angeordneten Schieber, der in Zusammenarbeit mit der darunterliegenden Matrize den dazwischen eingelegten Abschnitt des bereits vorgebogenen Werkstücks WS durch Pressen umformt. Die Darstellung veranschaulicht, dass ein Ausrichten der beiden Werkzeugträgerplatten zur Maschinenmittellinie 317 nicht erforderlich ist. Für die Steuerung ist es ausreichend, wenn die Koordinaten der entsprechenden Referenzpunkte RP1, RP2 im Transport-Koordinatensystem bekannt sind.As another example, 4 On the left is the first work station 410 and on the right is a second work station 470, which is not designed as a bending station but as a pressing station 440. The pressing unit has a die located at the bottom and a slider located at the top, which in conjunction In conjunction with the underlying die, the section of the already pre-bent workpiece WS inserted between them is formed by pressing. The illustration shows that aligning the two tool carrier plates to the machine centerline 317 is not necessary. For control purposes, it is sufficient if the coordinates of the corresponding reference points RP1, RP2 in the transport coordinate system are known.

Die Ausstattung der Umformmaschine ist nur ein Beispiel. Zusätzlich zu zwei oder mehr Umformstationen können noch andere Bearbeitungsstationen und/oder andere Arbeitsstationen vorgesehen sein. Beispielsweise kann es sein, dass am zu erzeugenden Formteil ein Abschnitt mit Gewinde, Rillen, Rändel oder Ähnlichem zu fertigen ist. Die Erzeugung eines Gewindes kann beispielsweise mit einer Flachbackenwalze geschehen, die z.B. zwischen der Schnittvorrichtung 280 und der ersten Umformbearbeitung an der ersten Umformstation 410 angeordnet sein kann. Eine Gewindeherstellung mittels eines Rollierkopfs kann am Ende der Operation, also hinter der dritten Umformeinheit 430, vorgesehen sein. Bei Bedarf kann auch eine spanende Bearbeitung am abgetrennten Werkstück vorgenommen werden, beispielsweise durch Anfasen, Planieren oder Anspitzen. Eine entsprechende spanende Bearbeitungsstation kann beispielsweise zwischen der Schnittvorrichtung 280 und der ersten Umformstation 410 angeordnet sein, damit die spanende Bearbeitung am noch geraden Werkstück durchgeführt werden kann. Mindestens eine Arbeitsstation kann bei Bedarf eine CNC-Presse aufweisen, beispielsweise um an einem Formteil aus Rundmaterial einen abgeflachten Abschnitt zu erzeugen. Es kann auch eine Messstation vorgesehen sein, z.B. um die Geometrie des gemessenen Formteils mittels einer Kamera und Bildverarbeitung optisch zu bestimmen.The equipment of the forming machine is only one example. In addition to two or more forming stations, other processing stations and/or other workstations may be provided. For example, a section with a thread, grooves, knurl, or the like may be required on the molded part to be produced. A thread can be produced, for example, using a flat-jaw roller, which can be arranged, for example, between the cutting device 280 and the first forming operation at the first forming station 410. Thread production using a rolling head can be provided at the end of the operation, i.e., downstream of the third forming unit 430. If necessary, machining can also be performed on the separated workpiece, for example by chamfering, leveling, or pointing. A corresponding machining station can be arranged, for example, between the cutting device 280 and the first forming station 410, so that machining can be performed on the still straight workpiece. At least one workstation can, if necessary, include a CNC press, for example, to produce a flattened section on a molded part made of round material. A measuring station can also be provided, for example, to optically determine the geometry of the measured molded part using a camera and image processing.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2005/145003A1 [0005]

Claims

A forming machine (100) for producing complex shaped parts from straight workpieces (WS) made of wire or tube under the control of a computer numerical control unit (190), comprising: a plurality of work stations comprising a loading station (110), a first processing station (410) downstream of the loading station, and at least one second processing station (420) downstream of the first processing station (410); a machine frame with mounting structures for mounting tool-carrying work units to form work stations; a transport system (500) for transporting successive workpieces (WS) from the loading station (400) to downstream work stations under the control of the control unit (190); wherein the transport system has a plurality of transport units (520), each of which has a gripping unit (560) for gripping a workpiece and, under the control of the control unit (190), can be moved back and forth in a pendulum operation between a first end position (522-1) and a second end position (522-2) of a pendulum stroke, wherein the first end position is assigned to one of the work stations and the second end position is assigned to a work station downstream of this work station; characterized in that the forming machine has components of a coordinate adjustment system for adjusting coordinates between a transport coordinate system assigned to a transport unit and a tool coordinate system assigned to a respective work station for determining coordinate transformation data, and the control unit (190) is configured to control a transport unit using the coordinate transformation data in such a way that a gripping unit (560) of the transport unit can be precisely controlled to a target position that can be specified in the tool coordinate system.

Forming machine according to Claim 1 , characterized in that flexibly usable mounting structures are provided on the machine frame, wherein preferably the forming machine comprises a machine frame with a mounting wall (310) which has on a front side (313) flexibly usable mounting structures with a plurality of mounting grooves (314) and/or mounting holes for mounting work units to form the work stations, wherein preferably the mounting structures have a plurality of mounting grooves (314) arranged at a distance one above the other and oriented parallel to a transport direction of the transport system, which are designed such that work units and/or other components can be mounted at any position along the mounting grooves.

Forming machine according to Claim 1 or 2 , characterized in that the coordinate adjustment system is configured for an automatic adjustment between the transport coordinate system (TKS) and the tool coordinate system (WKS).

Forming machine according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the work stations, in particular several or all work stations, has a tool module (450) mounted on the machine frame, which comprises a base support (415) mounted on the machine frame, which supports two or more, in particular all, work units of the work station, wherein the work units carried by the base support are set up with reference to a common reference point (RP-1) in the support-fixed (module-fixed) tool coordinate system.

Forming machine according to one of the preceding claims, characterized in that a working unit or a tool module (450) has an auxiliary structure (VK, UK) which can be touched optically, mechanically or in another way and which has an offset relative to the reference point (RP-1) which can be described via offset data (VX, VZ), and in that the coordinate adjustment system has a device for storing the offset data or data derived therefrom.

Forming machine according to one of the preceding claims, characterized in that the coordinate adjustment system has at least one probing device for probing the auxiliary structure, which is mounted or can be mounted in the correct position on a transport unit and can be moved with the transport unit in the mounted state.

Forming machine according to one of the preceding claims, characterized in that the tool module (450) has a preferably automatically readable data carrier (DT) which has the offset data or access data for accessing the offset data, wherein the data carrier preferably has a QR code or a barcode or a text marking or an RFID chip, and wherein a reading device compatible with the data carrier is mounted on a transport unit responsible for the workstation (at least during a setup operation).

Forming machine according to one of the preceding claims, characterized in that the transport units are controlled by the Control unit (190) can be moved independently of each other with an individual movement profile.

A method for setting up a forming machine for producing complexly shaped shaped parts from straight workpieces (WS) made of wire or tube under the control of a computer numerical control unit (190), comprising the following steps: providing a machine frame with (flexibly usable) mounting structures for mounting tool-carrying work units to form work stations; mounting work units on the machine frame to form a plurality of work stations comprising a loading station (110), a first processing station (410) downstream of the loading station, and at least one second processing station (420) downstream of the first processing station (410); mounting components of a transport system (500) for transporting successive workpieces (WS) from the loading station (400) to downstream work stations under the control of the control unit (190); wherein the transport system has a plurality of transport units (520), each of which has a gripping unit (560) for gripping a workpiece and, under the control of the control unit (190), can be moved back and forth in a pendulum operation between a first end position (522-1) and a second end position (522-2) of a pendulum stroke, wherein the first end position is assigned to one of the work stations and the second end position is assigned to a work station downstream of this work station; characterized in that , to set up the forming machine, a set-up operation is carried out which comprises a coordinate comparison operation in which coordinates between a transport coordinate system assigned to a transport unit and a tool coordinate system assigned to a respective work station are compared, and coordinate transformation data are determined from the comparison and processed and stored in such a way that, during production, movements of a transport unit can be controlled using the coordinate transformation data in such a way that a gripping unit of a transport unit can be precisely controlled to a target position predeterminable in the tool coordinate system.

Procedure according to Claim 9 , characterized in that the target position is specified as the position which the gripping unit is to reach when transporting a workpiece and/or the position at which the gripping unit is to be positioned in order to grip the workpiece after completion of the operation to be carried out at a work station and then to transport it further.

Procedure according to Claim 9 or 10 , characterized in that when setting up the forming machine at least one tool module is pre-assembled and set up away from the machine frame and that the tool module is then mounted on the machine frame, wherein for setting up a tool module a base support configured for mounting on the machine frame is equipped with a plurality of working units and all working units of the tool module are set up with reference to a common reference point in a support-fixed tool coordinate system.

Procedure according to Claim 11 , characterized in that when setting up the forming machine, the position of the tool module mounted on the machine frame is determined and data representing this position are made available to the control unit during coordinate adjustment.

Procedure according to Claim 9 , 10 , 11 or 12 , characterized in that the transport units are movable under the control of the control unit with an individual movement profile and that a separate adjustment procedure is carried out for each transport unit.