Optische Messung der Werkzeugablenkung in der inkrementellen Blechumformung

Abstract

Zusammenfassung Zum Umformen großer Bleche in kleinen Stückzahlen stellt die inkrementelle Blechumformung eine wirtschaftliche Alternative zum Tiefziehen dar. Auftretende Werkzeugablenkungen führen jedoch zu erhöhten Formabweichungen. Mit einer von der Maschinenkinematik unabhängigen In-Prozess-Messung der Werkzeugablenkung könnten diese kompensiert und somit die geometrischen Abweichungen minimiert werden. Deshalb wird ein optisches Multi-Sensorsystem konzipiert, um eine berührungslose Messung der Werkzeugposition mit der geforderten Messunsicherheit von 15 µm in einem Messabstand bis 2 m zu ermöglichen. Das Sensorsystemkonzept sieht eine Vielzahl preiswerter Sensoren vor, die jeweils einen Winkel zu einer Punktlichtquelle am Werkzeug erfassen. Basierend auf den gemessenen Winkeln aller zueinander kalibrierten Sensoren lässt sich die Position des Werkzeugs im dreidimensionalen Fertigungsvolumen per Multiangulation berechnen. Die mit dem Gesamtsystem erreichbare Messunsicherheit wurde mittels einer experimentellen Charakterisierung eines realisierten Angulationssensors sowie einer Unsicherheitsfortpflanzung abgeschätzt. Im Ergebnis erfüllt das Multi-Sensorkonzept sämtliche Anforderungen an die In-Prozess-Messung der Werkzeugablenkung bei der inkrementellen Blechumformung.