专利名称：用于车身板件的成形工具的最终加工的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1所述的用于车身板件的成形工具的最
终加工的设备以及一种按权利要求15所述的用于车身板件的成形工具的 最终加工的方法。
背景技术：
在制造用于车身板件的拉深工具时一般实现工具表面的最后的最终 加工或者修整，以便在拉深过程期间避免车身板件的过高的局部的表面 压制。这种过高的表面印制会产生在车身板件中的裂紋。
因此例如对于工具表面的最后的最终加工在一个所谓的研磨过程 (Tuschiervorgang)中工具表面的待修整的表面区域能够被识别并且随 后例如能够以通过刮研和磨削被去除。
例如由DE43 11 154 C2已知一种同类的设备以及一种方法，其中在 一个用于识别工具表面的待修整的表面区域的第一工作步骤中首先用研 磨颜料涂敷板件。板件置入到研磨压力机内并且在工具的两个工具半部 之间进行压制或者拉深。借助于在相应的工具表面上的研磨的板件的颜 料印痕，可以识别具有过高的表面压制力的表面区域。也就是说具有高 的色度的颜料印痕(Farbabdmck)的表面区域施加过高的表面压制力并 且因此在一个第二工作步骤中必须通过相应的表面加工进行修整。
为了有效地利用研磨压力机，在研磨压力机之外进行工具表面的识 别的表面区域的最终加工。因此研磨压力机的占用节省时间地限制于真 正的研磨过程。但是工具表面在研磨过程之后在手动的最终加工中通过 刮研或者磨削继续进行加工。表面处理一方面是时间耗费的。另一方面 识别的表面区域的加工尤其是高度去除在于相应的加工人员的主观把 握。
与此对应地由DE 199 15 758A1已知一种用于制造工具的方法，其 中电脑支持地由成品工件的期望的几何形状出发(无研磨过程)借助于 几何计算可以确定工具的结构并且可以制造工具。这样制造的工具用上 述的研磨方法检测并且必要时进行修整。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种设备和一种方法，其中可以有效地执 行用于车身板件的成形工具的最终加工。
按本发明，该设备具有一种加工装置，该加工装置电子地探测具有 颜料印痕的工具表面并且根据颜料印痕的色度确定待修整的表面区域的 位置和尺寸并且相应地修整该表面区域。因此至今耗时且费钱地手动执 行的最终加工按本发明在自动化的工作过程中实现。
按权利要求2，加工装置具有一个分析单元，该分析单元优选光学地 探测工具表面连同颜料印痕并且由此产生工具表面的相应的图像数据。
识别的待修整的表面区域的修整例如可以通过借助于激光的去除、 通过腐蚀、砂带磨削或者通过用柔性的碟形砂轮的磨削执行。
按权利要求2，加工装置可以具有一个分析单元，该分析单元优选光 学地探测具有颜料印痕的工具表面并且由此产生工具表面的相应的图像 数据。借助于工具表面的由分析单元产生的图像数据，这些图像数据可 以按电子的方法进行评价和/或继续处理。
在此按权利要求3优点是，为了界定识别的待加工的表面区域，分 析单元确定待处理的表面区域的周边边缘。在此周边边缘的确定优选可 以借助于颜色识别进行，其中在不同的色度的基础上确定待修整的表面 的周边边缘。
按权利要求4，加工装置或者分析单元为了采集图像具有一个相应的 装置例如一个数码相机，该装置至少以一个视角拍摄工具表面并且借助 于由此产生的图像数据制成工具表面的三维模型。优选数码相机可以以 由不同角度多个视角拍摄工具表面，使得可以相应更精确地制成工具表 面的三维模型。
按权利要求5，加工装置根据在待修整的表面区域上的颜料印痕的色 度确定必要的材料去除。在确定的必要的材料去除的基础上在随后的修 整过程中以省时的方式形状精确地修整工具表面。
如果按权利要求6工具由一个工具上部和一个工具下部构成，它们 装配在相应的拉深压力机内，那么加工装置可以有利地探测具有相应的 颜料印痕的两个对置的工具表面。按这样的方式在压制过程中同时在对 置的工具表面上识别具有过高的表面压制力的表面区域。在此按权利要 求7，分析单元可以将第一工具表面的颜料印痕的和第二工具表面的颜 料印痕的图像数据彼此重叠。借助于由此构成的交集，分析单元可以确 定待修整的表面区域。也就是说相应的工具表面的具有高色度并且相交 的表面区域构成一个相交区域，分析单元将该相交区域确定为待修整的 区域。这种相交区域对于随后的修整是尤其重要的，因为在此板件在两 侧用过高的表面压制力加载并且从而构成有尤其较小的板厚度。
按权利要求8，加工装置具有一个控制单元，该控制单元借助于待修 整的表面区域的例如由分析单元探测的位置和尺寸产生用于操纵单元的 运动程序。在运动程序的基础上操纵单元可以修整相应的工具表面。从 而借助于分析单元、控制单元和操纵单元提供控制段，其中自动地实现 探测、评价和修整。
在此按权利要求9，在一个评价步骤中控制单元将工具表面的由分析
种比较的基础:i^别表面区域并且^相应的控制信号引导至操、纵单元f 按权利要求10，加工装置或者其控制单元在由分析单元探测的颜料 印痕的基本上均匀的颜料分布中(也就是说表面压制力在工具表面上基 本上恒定地分布)确定，随后的修整不是必要的并且从而用最终加工过 程结束。有选择地，如果控制单元确定工具表面的探测的作为实际状态 的颜料印痕与存储的额定状态基本上一致，可结束最终加工过程。
按权利要求11,加工装置在实现修整工具表面之后重新探测在工具 表面上的研磨的板件的另一颜料印痕并且必要时执行相应的表面加工。 按这样的方式修整过程可以重复地执行，直到实现例如具有均匀的色度
的颜料印痕的结果。
按权利要求12，操纵单元构成为一个工业机器人，该工业机器人优 选直接设置在 一个配设于工具的拉深压力机上。因此拉深工具可以直接 在压力机内进行最终加工，而工具不必由压力机拆卸。
按权利要求13，由于空间原因以及为了精确地探测图像数据，有利 的是，图像采集装置例如一个数码相机和/或一个在图像采集期间照明工 具表面的照明装置由该工业机器人带动。
由分析单元、控制单元以及操纵单元构成的控制段按权利要求14通 过附加的涂布单元进行扩展，该涂布单元自动地将研磨颜料涂布到板件 上。按这样的方式附加地使研磨颜料到板件的涂布也是自动化的。
按权利要求15，最终加工设备尤其可以实现用于成形工具的最终加 工的相应的方法，因此首先电子地探测在工具表面上的颜料印痕并且紧 接着根据颜料印痕的色度确定待修整的表面区域的位置和/或尺寸并且 相应地进行修整。
下面借助于附图描述本发明的实施例。其中
图1以示意图的形式显示用于车身板件的成形工具的最终加工的设
备，
图2以流程图的形式显示用于成形工具的最终加工的方法， 图3显示工具上部和工具下部的彼此重叠的相应的工具表面。
具体实施例方式
在图1中显示一种用于车身板件的成形工具的最终加工的设备l以 及配设的拉深压力机3。拉深压力机3构成有一个拉深工具，该拉深工具 由一个工具上部5和一个工具下部7构成。工具部分5、 7以其相应的工 具表面9、 ll通过一个自由空间13彼此间隔。对于压制过程， 一个板件 置入到压力机3的自由空间13内并且工具上部5用一个预定的压紧力压 靠到工具下部7上。
按图1最终加工设备1直接设置在压力机3之前。该最终加工设备 尤其具有一个工业机器人15，该工业机器人通过基本部件17以悬挂的形 式装配在横梁19上。横梁19又在其端侧上通过支柱21支承在底部上。 工业机器人15的基本部件17构成有一个驱动单元，通过该驱动单元使 基本部件17沿着横梁19的直线导向装置23在箭头方向上可以来回运动。 附加地在机器人基本部件17上可摆动地铰接一个机器人臂25,该机器人 臂构成有三个臂部分，所述臂部分分别通过活节彼此联接。在机器人臂 25的自由端上，该机器人臂具有一个磨具单元27，用该磨具单元可以修 整相应的工具表面9、 11。附加地在机器人臂25的自由端上以虚线表示 具有相应的照明装置的图像采集装置29，例如一个数码相机。磨具单元 27和图像采集单元29可以根据在机器人臂15的自由端上的安装情况或 者共同地或者有选择地根据待执行的工作步骤进行装配。
按图1，图像采集单元29构成加工装置31的部分并且通过信号线 33与该加工装置31联接。加工装置31由一个分析单元35构成，该分析 单元配设图像采集单元29。分析单元35探测图像采集单元29的信号并 且产生相应的由图像采集单元29拍摄的工具表面9、 11的相应的图像数 据。工具表面9、 11的这样产生的图像数据传输至加工装置31的控制单 元37，该控制单元在图像数据的基础上将控制信号引导至操纵单元，即 工业机器人15。根据控制信号，工业机器人以其磨具单元27加工相应的 工具表面9、 11。
在图2中在一个流程图中描述用于工具部分5、 7的工具表面9、 11 的最终加工的方法。附加地在一个工作步骤39中将一个在图1中未描述 的板件用研磨颜料(Tuschierfarbe)涂敷。研磨颜料涂布到板件上可以 手动地或者自动地借助于涂布单元实现。紧接着在工作步骤41中研磨的 板件置入压力机3的工具上部5与工具下部7之间并且开始压制过程。 在过程结束之后在相应的工具表面9、 11上可见研磨的板件的颜料印痕， 例如在图3中描述的那样。
过程之后分别具有颜料印痕，其中具有高的色度的表面区域43在图3中 描述。在图3中工具表面11的表面区域43虛线地表示。
根据图3,在一个工作步骤42中，分析单元35借助于由图像采集单 元29获得图像数据产生工具表面9、 11的三维模型并且重叠相应的工具 表面9、 11的具有高的色度的表面区域43。在此分析单元35将每个表面 区域43用周边边缘曲线44界定，以便精确地表示较高的色度的相应的 表面区域43。在具有高的色度的表面区域43中实现具有过高的表面压制 的上述的拉深过程。
借助于重叠的表面区域43,分析单元35识别在图3中阴影线表示的 作为待修整的表面区域的相交区域45。相交区域45显示这样的位置，在 所述位置上板件在两侧用过高的表面压制力加载并且因此尤其是薄壁 的。
在另一步骤47中，控制单元37评价分析单元35的图像数据。在此 控制单元37为了评价可以将工具表面9、 11的作为实际状态探测的颜料 印痕与存储的额定状态进行比较并且在这种基础上决定需要修整哪些表 面区域。对于这种情况即控制单元37在工作步骤47中确定相应的工具 表面9、 11的颜料印痕的基本上均匀的颜料分布，控制单元37按工作步 骤49结束最终加工过程。相反如果控制单元37确定按图3的相交区域 45,那么控制单元37在一个工作步骤51中借助于探测的图像数据产生 用于工业机器人15的运动程序。紧接着控制单元37将相应的控制信号 引导至机器人15的基本部件17，该机器人在一个过程步骤53中修整两 个工具表面9、 11的相交区域45。
紧接着按工作步骤53的修整过程，重新重复地执行根据图2描述的 工作步骤39至53，直到控制单元37在工作步骤47中确定，借助于颜料 印痕探测的实际状态与存储的额定状态基本上一致。在这种情况下按工 作步骤49结束最终加工过程。
权利要求
1.用于车身板件的成形工具(5、7)的最终加工的设备，其中在一个用于识别工具表面(9、11)的待修整的表面区域(45)的第一工作步骤中用研磨颜料涂布的拉深的板件可以在一个压制过程中借助于工具(5、7)成形并且借助于在工具表面(9、11)上的板件的颜料印痕探测待修整的表面区域(45)，并且紧接着在一个第二步骤中待修整的表面区域(45)可以通过相应的表面处理进行修整，其特征在于该设备具有一个加工装置(31)，该加工装置电子地探测在工具表面(9、11)上的颜料印痕并且根据颜料印痕的色度确定待修整的表面区域(45)的位置和/或尺寸并且相应地修整该表面区域。
2. 按权利要求l所述的设备，其特征在于加工装置(31)具有一 个分析单元(35)，该分析单元优选光学地探测具有颜料印痕的工具表 面(9、 11)并且产生工具表面的相应的图像数据。
3. 按权利要求2所述的设备，其特征在于为了界定待加工的表面 区域(45)，分析单元(35)优选借助于颜色识别来确定待修整的表面 区域(45)的周边边缘(44)。
4. 按上述权利要求任一项所述的设备，其特征在于加工装置(31) 优选分析单元(35)具有一个图像采集装置(29),该图像采集装置至 少以一个视角拍摄工具表面(9、 11)并且借助于由此产生的图像数据制 成工具表面(9、 11)的三维模型。
5. 按上述权利要求任一项所述的设备，其特征在于加工装置(31) 根据颜料印痕的色度确定在待修整的表面区域(45)上的必要的材料去 除。
6. 按上述权利要求任一项所述的设备，其特征在于加工装置(31) 在具有一个工具上部(5)和一个工具下部(7)的工具中探测具有相应 的颜料印痕的彼此对应的第一和第二工具表面(9、 11)。
7. 按权利要求6所述的设备，其特征在于分析单元(35)将第一工具表面(9)的颜料印痕和第二工具表面(11)的颜料印痕的图^象数据 重叠并且将由此构成的相交区域确定为待修整的表面区域(45)。
8. 按上述权利要求任一项所述的设备，其特征在于加工装置(31) 具有一个控制单元(37)，该控制单元借助于待修整的表面区域(45) 的探测的位置和尺寸产生用于配设的操纵单元(15)的运动程序，用于 相应的工具表面(9、 11)的最终加工。
9. 按上述权利要求任一项所述的设备，其特征在于加工装置(31) 尤其是控制单元(37)将工具表面(9、 11)的作为实际状态探测的颜料 印痕与存储的额定状态进行比较并且在这种基础上相应地识别和加工待 修整的表面区域(45)。
10. 按上述权利要求任一项所述的设备，其特征在于在工具表面 (9、 11)上的颜料印痕的颜料分布或者色度基本上均匀的情况下，或者在实际状态和存储的额定状态基本上一致的情况下，加工装置(31)结 束最终加工过程。
11. 按上述权利要求任一项所述的设备，其特征在于加工装置(31) 在实现修整工具表面(9、 11)之后重新确定研磨的板件在工具表面(9、 11)上的另一颜料印痕并且必要时执行相应的表面加工。
12. 按权利要求8至11任一项所述的设备，其特征在于操纵单元 (15)是一个工业机器人，该工业机器人优选设置在一个配设于工具的压力机(3)上。
13. 按权利要求8至12任一项所述的设备，其特征在于图像采集 装置(29)例如一个数码相机和/或一个用于在图像采集期间照明工具表 面(9、 11)的照明装置装配在工业机器人(15)上并且由该工业^/L器人 带动。
14. 按上述权利要求任一项所述的设备，其特征在于加工装置具 有一个涂布单元，该涂布单元自动地将研磨颜料涂布到板件上。
15. 用于车身板件的成形工具(5、 7)的最终加工的方法，其中在 一个用于识别工具表面(9、 11)的待修整的表面区域(45)的第一步骤 中，将一个用研磨颜料涂布的板件在一个过程中借助于工具(5、 7)压 制并且借助于在工具表面(9、 11)上的板件的颜料印痕来探测待修整的 表面区域(45)，并且在一个第二工作步骤中将待修整的表面区域(45) 通过相应的表面加工进行修整，其特征在于电子地探测在工具表面(9、 11 )上的颜料印痕并且根据颜料印痕的色度来确定待修整的表面区域 (45)的位置和/或尺寸并且相应地进行修整。
全文摘要
本发明涉及一种用于车身板件的成形工具(5、7)的最终加工的设备，其中在一个用于识别工具表面(9、11)的待修整的表面区域(45)的第一工作步骤中将一个用研磨颜料涂布的拉深的板件可以在一个压制过程中借助于工具(5、7)成形并且借助于在工具表面(9、11)上的板件的颜料印痕探测待修整的表面区域(45)，并且紧接着在一个第二工作步骤中待修整的表面区域(45)可以通过相应的表面处理进行修整。按本发明，该设备具有一个加工装置(31)，该加工装置电子地探测具有颜料印痕的工具表面(9、11)并且根据颜料印痕的色度确定待处理的表面区域(45)的位置和/或尺寸并且相应地修整该表面区域。
文档编号B23P15/24GK101356025SQ200680050895
公开日2009年1月28日 申请日期2006年12月15日 优先权日2006年1月13日
发明者H·瓦尔特尔, H·马丁, M·克施纳, N·马勒 申请人:奥迪股份公司