Spatially curved Al-extrusion profiles are often used for lightweight frame structures in vehicle manufacturing. Within the Collaborative Research Centre SFB/ Transregio 10, an automated product-flexible process chain is established in order to produce and machine such profiles and to join them into frame structures. One of the biggest challenges of this process chain consists in handling, clamping and machining variably formed profiles with precision and without having to change the mechanical system. For this, both the contour of the profile and the position and orientation of the profile during the process have to be determined. In order to have this information provided from inside the process chain, a component-specific scale was developed and realised for the contour detection and precision positioning of multi-dimensionally curved extrusion profiles. The scale is applied onto the surface of the profile by a laser. To determine the contour, the scale is scanned using digital image processing and the profile is measured by a laser triangulation sensor. This establishes the relation between component scale and profile contour. If required, the position of the profile can be readjusted by scanning individual markings again during machining. It is not necessary to re-measure the entire profile contour. The process can be used for different profile contours and profile lengths without having to change the mechanical system. The first section of this article describes the approach for contour detection and precision positioning and its validation for straight profiles, 2D curved profiles and 3D curved profiles with a test rig.Then, the implementation of the validated process into a process chain is described, including the inline application of the scale, the inline profile measuring and the precision positioning of spatially curved profiles during machining.
Kurzfassung
Der stetig wachsende Bedarf an leichten Tragwerksstrukturen, wie sie häufig in der Verkehrstechnik zur Anwendung kommen, fordert neuartige Prozessketten zur kostengünstigen, automatisierten und produktflexiblen Kleinserienfertigung von Space-Frame-Rahmenstrukturen. Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs Transregio 10 (SFB/TR 10) mit dem Titel „Integration von Umformen, Trennen und Fügen für die flexible Fertigung von leichten Tragwerkstrukturen“ entstand in der ersten Bewilligungsphase seit November 2002 eine Prozesskette mit neuartigen Maschinen- und Handhabungskonzepten zur Herstellung und Bearbeitung räumlich gekrümmter Strangpressprofile. Der folgende Artikel stellt die prototypisch realisierte Maschinentechnik vor und gibt einen Ausblick auf eine in die Prozesskette zu integrierende Qualitätssicherung.
Kurzfassung
In der Verkehrstechnik nimmt die Bedeutung leichter, selbst tragender Rahmenstrukturen, so genannter Space-Frame-Rahmen, kontinuierlich zu. Die Rahmenbauweise bietet ein hohes Leichtbaupotenzial, bringt jedoch auch hohe fertigungstechnische Herausforderungen mit sich. Ein im Sonderforschungsbereich Transregio 10 erarbeiteter neuartiger Maschinenprototyp ermöglicht die produktflexible Bearbeitung dreidimensional gerundeter Rohrprofile mit geringem technischen Aufwand. Um eine gute Bearbeitungsqualität zu gewährleisten, ist die präzise Positionierung des Werkstücks erforderlich. In ersten Versuchen zur Positionierungsgenauigkeit konnte gezeigt werden, dass die absolute Genauigkeit jedoch noch nicht dem angestrebten Ziel entspricht. Aus diesem Grund wurde ein Ansatz zur Feinpositionierung erarbeitet, bei dem Sensorwerte an die Steuerung übergeben werden und anschließend die Ausgleichsbewegung berechnet und durchgeführt wird. Durch die Feinpositionierung kann die Genauigkeit deutlich erhöht werden.
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