DE69838336T2 - Vorrichtung und verfahren zur mehrteile-konstruktionsplanung für vorgänge zum metallblechbiegen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur mehrteile-konstruktionsplanung für vorgänge zum metallblechbiegen Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auslegungsplanung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 und ein Auslegungs-Planungssystem für eine Biegearbeitsstation nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 22.
  • Herkömmlicherweise umfasst die Herstellung von gebogenen Blechwerkstücken eine Reihe von Produktions- und Fertigungsstufen. Die erste Stufe ist eine Konstruktionsstufe, bei der ein Entwurf eines Blechteils auf der Grundlage der Spezifikationen eines Kunden erarbeitet wird. Normalerweise wird der Auftrag eines Kunden die notwendigen Erzeugnis- und Konstruktionsinformationen enthalten, so dass das Werkstück in einer Einrichtung hergestellt werden kann. Während der Konstruktionsstufe kann in einem Konstruktionsbüro der Herstellungseinrichtung mit Hilfe eines geeigneten rechnergestützten Konstruktionssystems (CAD) ein Entwurf eines Blechteils entwickelt werden. Auf der Grundlage der Spezifikationen des Kunden kann von einem Programmierer mit einem CAD-System ein zweidimensionales (2-D) Modell des Blechteils entwickelt werden. Das 2-D-Modell kann eine ebene Ansicht und eine oder mehrere andere perspektivische Ansichten des Blechteils mit Biegelinien- und/oder Maßinformationen aufweisen.
  • Ehe das eigentliche Biegen des Blechwerkstücks stattfinden kann, muß das Teil erst aus dem ursprünglichen Blech-Ausgangsmaterial ausgestanzt und/oder geschnitten werden. Typischerweise werden Systeme der rechnergeführten numerischen Steuerung (CNC) oder der numerischen Steuerung (NC) zur Steuerung und Bedienung von Ausschneidpressen und/oder Plasma- oder Laserschneidemaschinen verwendet, um das Ausgangsmaterial zu bearbeiten. Um die Bearbeitung des Ausgangsmaterials zu erleichtern, kann ein rechnergestütztes Fertigungs-(CAM-) System oder CAD/CAM-System von einem Konstruktionsprogrammierer genutzt werden, um ein Steuerprogramm auf der Grundlage des 2-D-Modells zu erzeugen. Das Steuerprogramm kann ein Teileprogramm enthalten, das in die Ausschneidpresse und/oder Schneidemaschinen importiert und von ihnen genutzt wird, um die Blechwerkstücke aus dem Ausgangsmaterial auszustanzen oder auszuschneiden.
  • Die nächste Stufe im Herstellungsverfahren ist eine Biegeplanungsstufe. Während dieser Stufe kann von einem Bediener der Biegemaschine, z. B. in der Fertigungsabteilung, ein Biegeplan entwickelt werden. Der Maschinenbediener wird normalerweise mit der Blaupause oder 2-D-Zeichnung des Werkstücks ausgestattet sein, zusammen mit einer oder mehreren Proben des ausgeschnittenen oder -gestanzten Ausgangsmaterials. Mit diesen Materialien wird der Bediener der Biegemaschine einen Biegeplan entwickeln, der eine Auslegung der Abkantpresse und einen Biegeplan umfasst, die die zu verwendende Werkzeuganordnung und die Abfolge der auszuführenden Biegungen festlegen. Die Biegearbeitsstation kann CNC-Metallbiegemaschinen umfassen, wie z. B. eine CNC-Abkantpresse, die es dem Bediener ermöglicht, Daten einzugeben und auf der Grundlage des Biegeplans eine Biegevorschrift oder ein Biegeprogramm zu entwickeln.
  • Sobald der Biegeplan erstellt ist, wird der Bediener die Arbeitsstation zur Ersterprobung der Biegeabfolge einrichten. Während dieser Erprobungsstufe wird das ausgestanzte oder -geschnittene Ausgangsmaterial manuell in die Abkantpresse eingebracht, und die Abkantpresse wird so betrieben, dass sie die programmierte Abfolge von Biegungen am Werkstück ausführt. Auf der Grundlage der Ergebnisse der Erstläufe der Abkantpresse kann der Bediener durch Bearbeitung des Biegeprogramms die Biegeabfolge abändern. Weitere Probeläufe werden typischerweise durchgeführt, bis das gebogene Blechwerkstück innerhalb der geforderten Konstruktionsspezifikationen liegt.
  • Eine der letzten Stufen beim Fertigungsverfahren ist die Biegestufe. Nachdem der Biegeplan erarbeitet und erprobt worden ist, wird der Bediener der Biegemaschine die erforderliche Werkzeugausrüstung an der Biegestation einsetzen und die Abkantpresse auf der Grundlage des Biegeplans und des gespeicherten Biegeprogramms bedienen. Eine Aufgaben-Zeitplanung wird ebenfalls vorgenommen, um zu gewährleisten, dass die erforderliche Menge an ausgestanztem oder -geschnittenem Ausgangsmaterial rechtzeitig an der Biegestation zur Verfügung steht und dass andere Arbeitsaufgaben bis zu den geforderten Lieferzeiten erledigt sind. Nachdem die letzten gebogenen Blechteile hergestellt worden sind, können die Teile dann zusammengestellt und für den Transport zum Kunden verpackt werden.
  • Das oben beschriebene herkömmliche Produktions- und Fertigungsverfahren weist mehrere Nachteile und Beeinträchtigungen auf. Beispielsweise wird normalerweise beträchtliche Fertigungszeit mit der Erarbeitung des Entwurfs des Blechteils und des Biegeplans verbracht, da der Entwurf des Teils und der Biegeplan in erster Linie vom Entwurfsprogrammierer und dem Bediener der Biegemaschine entwickelt werden und diese Entwicklung in hohem Maße vom Wissen, den Fertigkeiten und der Erfahrung des Einzelnen abhängt. Des weiteren sind herkömmliche Verfahren wie die oben beschrie benen nicht geeignet, ein großes Spektrum von Produktabweichungen und kundenspezifischen Arbeitsaufgaben effektiv für die Auftraggeber zu bewältigen. Solche bisherigen Versuche konzentrieren sich auf die Konstruktion und die Auslegung für einzelne Teile und sind nicht in der Lage, gleichzeitig die Auslegung für Vielfachteile zu berücksichtigen. Außerdem konnten frühere Versuche, die auf einer Standard- oder generischen Auslegung zur Bewältigung von Vielfachteilen beruhten, nicht die jedem Teil auferlegten Auslegungsbeschränkungen berücksichtigen. Als Folge davon können Teile häufig nicht mit einer solchen Standard-Auslegung gefertigt werden, und zusätzliche Fertigungszeit wird oft damit verbracht, eine Auslegung für unangepaßte Teile zu entwickeln.
  • In den letzten Jahren hat es Entwicklungen und Versuche gegeben, das herkömmliche Fertigungsverfahren für Bleche zu verbessern und den Wirkungsgrad des Gesamtprozesses zu erhöhen. Zum Beispiel sind rechnergestützte Systeme und Robotermanipulatoren und -steuerungen entwickelt worden, die ein höheres Automatisierungsniveau im Fertigungsverfahren von Blechteilen bieten. Weiterhin hat auf dem Gebiet von intelligenten/Experten-Systemen für die automatische Erzeugung und/oder Bereitstellung eines Biegeplans und anderer Fertigungsinformationen, die für die Herstellung von Blechwerkstücken erforderlich sind, Forschung und Entwicklung stattgefunden. Beispielsweise beschreiben U.S. 08/386,369 und dementsprechend WO 96/15481 mit dem Titel „Intelligent System For Generating And Executing A Sheet Metal Gending Plan" ein intelligentes automatisiertes Biegesystem, das einen Biegeplan für ein einzelnes Werkstück erzeugt und dann den erzeugten Biegeplan ausführt, um ein gebogenes Blechwerkstück zu produzieren. Das dort beschriebene System umfasst einen oder mehrere Expertenmoduln oder Teilsysteme für die Bereitstellung von Experteninformationen einschließlich von Werkzeuginformationen für einen Biegeabfolgen-Planer, der einen endgültigen Biegeplan festlegt und erzeugt. Außerdem wird ein Zuordner (Sequencer) bereitgestellt, um den endgültig erzeugten Plan auszuführen und die geeigneten Befehle zu formulieren und sie an die verschiedenen Komponenten innerhalb der Biegearbeitsstation zu übertragen, damit die gebogenen Blechwerkstücke produziert werden. Des weiteren beschreibt U.S. 08/338,115 mit dem Titel "Method For Planning/Controlling Robot Motion" ein Expertensystem für die Planung der Bewegungssteuerung eines Roboters, um die Herstellung von Blechwerkstücken zu erleichtern.
  • Eine Anzahl neuer Technologien ist ebenfalls entwickelt worden, wie zum Beispiel flexible Fertigungssysteme (FMS) und modulare Einspannsysteme, um die Zunahme der Produktabweichungen zu bewältigen. Diese Technologien zielen darauf ab, Prozessfle xibilität und Flexibilität der Werkstoffhandhabung zu erreichen. Für mehr Informationen zu derartigen Systemen siehe z. B. LUGGEN, W.W., Flexible Manufacturing Cells and Systems, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey (1991) und MALEKI, R.A., Flexible Manufacturing Systems: The Technology and Management, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey (1991). Außerdem ist die Gruppentechnologie (GT) angewandt worden, um eine bessere Auslegung der Fertigungsstätten zu erreichen, indem Teile mit ähnlichen Prozessplänen identifiziert und in denselben Produktionszellen hergestellt werden. In GT-Verfahren werden Teilefamilien und Produktionszellen auf der Grundlage des Einsatzes gemeinsamer Maschinen gebildet. Weitere Informationen in Bezug auf GT-Systeme finden sich z. B. in SNEAD, C.S., Group Technology:
    • Foundations For Competitive Manufacturing, Van Nostrand Reinhold, New York (1989) und GROOVER, M.P., Fundamentals of Modern Manufacturing:
    • Materials, Processes and Systems, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey (1996).
  • Während solche bisherigen Systeme die Flexibilität und Automatisierung von Fertigungssystemen erhöht haben, waren diese Versuche nicht in der Lage, eine breite Palette von Produktvariationen und kundenspezifischen Arbeitsaufgaben in angemessener Weise für die Auftraggeber zu bewältigen. Zum Beispiel ist bei früheren Versuchen der Nutzung von Gemeinsamkeiten bei der Werkzeuganordnung und Einspannung im Falle von Vielfachteilen nur sehr geringe Aufmerksamkeit geschenkt worden. Die meisten Prozessplaner behandeln gegenwärtig nur ein Teil auf einmal und versuchen, für ein jedes Teil den besten Plan zu finden. Diese Planer können nicht die Gemeinsamkeiten zwischen den Teilen erkennen und keine gemeinsame Werkzeuganordnung bei Einspannvorrichtungen wählen, die für Vielfachteile funktionieren.
  • Im Ergebnis dieser Beschränkungen erfordern diese Systeme häufigere Auslegungsänderungen und verringern dadurch die Gesamt-Durchsatzfähigkeit des Fertigungssystems. Da weiterhin Maschinenauslegungen durch die Auswahl besonderer Ein- spannvorrichtungen und Werkzeuganordnungen spezifiziert werden, erhöht die Bestellung neuer Einspannvorrichtungen oder Werkzeuge für jedes Teil die Fertigungskosten und bringt Arbeitsvorgänge ohne zusätzliche Werterhöhung mit sich.
  • Dementsprechend macht sich im Hinblick auf die Nachteile derartiger früherer Versuche die Fähigkeit erforderlich, für Vielfachteile gleichzeitig zu planen, um die massenweise kundenspezifische Anpassung zu erleichtern und den Prozess der Erzeugnisrealisierung wesentlich zu verbessern und zu steigern. Da Auslegungsänderungen einen Großteil der Fertigungszeit bei der Satzweisen Fertigung beanspruchen, besteht ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren der Auslegungsplanung, das die Gesamtzahl an Auslegungen erheblich verringern und den Gesamtdurchsatz der Fertigungsanlage erhöhen kann. Derzeitige Prozessplanungssysteme konzentrieren sich auf einzelne Teile und nutzen nicht die Gemeinsamkeiten zwischen Auslegungen für unterschiedliche Teile aus, die genutzt werden können, um gemeinsame oder zusammengesetzte Auslegungspläne für die Fertigung eines jeden Teils zu erarbeiten. Des weiteren besteht mit der wachsenden Wertschätzung starker personalisierter Produkte und der abnehmenden Lebensdauer der Produkte ein Bedarf an neuen Fertigungsverfahren, um massenweise kundenspezifische Anpassung und eine größere Vielfalt des Produktgemisches in den Fertigungsabteilungen mit gesteigertem Produktdurchsatz zu bewältigen.
  • Im Hinblick auf das Gesagte besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren der Auslegungsplanung wie oben angedeutet zu verbessern, um eine Verbesserung von Arbeitsvorgängen zu ermöglichen, die an einer Mehrzahl von Teilen auszuführen sind.
  • Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Auslegungs-Planungssystem für eine Arbeitsstation wie oben angedeutet zu verbessern, um eine größere Nutzleistung und einen größeren Durchsatz bei der Fertigung von Teilen zu bewirken.
  • Das genannte Ziel wird nach der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren für die Auslegungsplanung für die von einer Biegearbeitsstation durchzuführenden Arbeitsschritte erreicht, wobei die Arbeitsschritte an einer Mehrzahl von Blechteilen durchgeführt werden und das Verfahren die folgenden Stufen umfasst: Identifizierung von Auslegungsbeschränkungen für Arbeitsvorgänge, die an einem jeden der Mehrzahl von Blechteilen durchgeführt werden; Bestimmung von Arbeitsvorgängen, die an Teilen der Mehrzahl von Blechteilen durchgeführt werden, wobei die Arbeitsvorgänge kompatible Auslegungsbeschränkungen haben; Erzeugung eines zusammengesetzten Auslegungsplans für die Mehrzahl von Blechteilen, wobei der zusammengesetzte Auslegungsplan allen den Auslegungsbeschränkungen genügt, die für die Mehrzahl von Blechteilen identifiziert werden; und wobei die Erzeugungsstufe die Zuordnung von Arbeitsvorgängen, von denen festgestellt wird, dass sie kompatible Beschränkungen haben, zu entsprechenden Werkzeugstufen der Biegearbeitsstationen umfasst, um einen zusammengesetzten Auslegungsplan für die Mehrzahl von Blechteilen zu erarbeiten.
  • Es ist ein Vorteil, dass die gleichzeitige Planung für Vielfachteile ermöglicht werden kann und gemeinsame oder zusammengesetzte Auslegungspläne für die Durchfüh rung von Biegevorgängen an einer breiten Palette unterschiedlicher Teile identifiziert werden können.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass die Gesamtzahl von Auslegungen verringert und der Gesamtdurchsatz bei einer Biegeanlage für Bleche erhöht werden kann.
  • Noch ein weiterer Vorteil ist, dass Biegearbeiten an Blechen vorgenommen werden können, wobei die Gemeinsamkeiten von Maschinenauslegungen identifiziert werden, um die Verwendung von Extra-Werkzeuganordnungen und -Einspannvorrichtungen zu vermeiden, und Teile identifiziert werden können, die Einrichtungen gemeinsam nutzen können.
  • Noch ein weiterer Vorteil ist, dass Biegearbeiten an Blechen vorgenommen werden können, bei denen eine Teilefamilie identifiziert und ein zusammengesetzter Auslegungsplan bestimmt wird, der für jedes Teil in der Teilefamilie genutzt werden kann.
  • Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren die Identifizierung einer Reihe von Arbeitsvorgängen, die kompatible Auslegungsbeschränkungen haben, indem Werkzeugstufen aufgefunden werden, die jeden Arbeitsvorgang in dem Satz von Arbeitsvorgängen aufnehmen können. Eine jede der Auslegungsbeschränkungen kann einen Satz von Auslegungsbeschränkungsparametern umfassen, wobei die Auslegungsbeschränkungsparameter Auslegungsbeschränkungen definieren, die sich auf die Positionierung der Teile in der Arbeitsstation zur Durchführung der Arbeitsvorgänge beziehen.
  • Weiterhin können die Auslegungsbeschränkungsparameter für ein jedes Teil Werkzeugparameter enthalten, und zumindest einer der Werkzeugparameter kann entsprechend einer minimalen Werkzeugstufenlänge für jeden einzelnen Arbeitsvorgang definiert werden, die durch folgende Beziehung angegeben wird:
    L-Toleranz,
    worin „L" die Länge einer Biegelinie des Teils ist, und „Toleranz" ist eine vorbestimmte Toleranzgröße. Die minimal erlaubte Werkzeugstufenlänge sollte etwas kleiner als die Biegungslänge sein, mit einer vorbestimmten Toleranz (z. B. 2 mm). Die Verringerung der Werkzeugstufenlänge um mehr als die vorbestimmte Toleranz kann zu einer schlechten Biegungsqualität führen.
  • Außerdem kann zumindest einer der Werkzeugparameter entsprechend einer maximal erlaubten Werkzeugstufenlänge für jeden einzelnen Arbeitsvorgang definiert werden, die durch folgende Beziehung angegeben wird: Gr + Gl + L – Spalt, worin „Gr" eine Spaltlänge auf der rechten Seite einer Biegeposition des Teils ist, „Gl" ist eine Spaltlänge auf der linken Seite der Biegeposition des Teils, „L" ist die Länge einer Biegelinie an der Biegeposition des Teils, und „Spalt" ist eine vorbestimmte Spaltgröße. Die maximal erlaubte Werkzeugstufenlänge sollte etwas kleiner als der Gesamtspalt um die Biegung sein, mit einem vorbestimmten Spalt (z. B. 2 mm). Die tatsächliche Festlegung der Spaltgröße kann von der Genauigkeit der Anordnung der Teile in bezug auf die Werkzeuge der Abkantpresse abhängen.
  • Das genannte Ziel wird nach der vorliegenden Erfindung weiter durch ein Auslegungs-Planungssystem für eine Biegearbeitsstation erreicht, bei dem folgendes bereitgestellt wird: eine Einrichtung, die vorgesehen ist, Auslegungsbeschränkungen für Arbeitsvorgänge zu identifizieren, die an einem jeden von einer Mehrzahl von Blechteilen durchgeführt werden; eine Einrichtung, die vorgesehen ist, Arbeitsvorgänge zu bestimmen, die an Teilen der Mehrzahl von Blechteilen durchgeführt werden, wobei die Arbeitsvorgänge kompatible Auslegungsbeschränkungen haben; und eine Einrichtung, die vorgesehen ist, einen zusammengesetzten Auslegungsplan für die Mehrzahl von Blechteilen zu erzeugen, wobei die Einrichtung, die vorgesehen ist, den zusammengesetzten Auslegungsplan zu erzeugen, eine Einrichtung aufweist, die vorgesehen ist, Arbeitsvorgänge, von denen festgestellt wird, dass sie kompatible Beschränkungen haben, auf entsprechende Werkzeugstufen der Biegearbeitsstation zu übertragen, um dadurch einen zusammengesetzten Auslegungsplan für die Mehrzahl von Blechteilen zu entwickeln, wobei der zusammengesetzte Auslegungsplan all den Auslegungsbeschränkungen genügt, die für die Mehrzahl von Blechteilen identifiziert werden.
  • Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung für die Identifizierung eines Satzes der Arbeitsvorgänge aufweisen, die kompatible Auslegungsbeschränkungen haben, indem Werkzeugstufen aufgefunden werden, die jeden Arbeitsvorgang innerhalb des Satzes von Arbeitsvorgängen unterbringen können. Des weiteren kann jede der Auslegungsbeschränkungen einen Satz von Auslegungsbeschränkungsparametern enthalten, wobei die Auslegungsbeschränkungsparameter Auslegungsbeschränkungen definieren, die sich auf die Positionierung des Teils in der Arbeitsstation zur Durchführung der Biegevorgänge beziehen.
  • Nach einem nicht einschränkenden Beispiel können die Auslegungsbeschränkungsparameter eines jeden Teils das Folgende umfassen: eine Spaltlänge „Gr" auf einer rechten Seite einer Biegeposition des Teils, die den Abstand bezeichnet, um den eine Werkzeugstufe zur rechten Seite der Biegeposition hin verlängert werden kann; ei ne Spaltlänge „Gl" auf einer linken Seite der Biegeposition des Teils, die den Abstand bezeichnet, um den eine Werkzeugstufe zur linken Seite der Biegung hin verlängert werden kann; eine Behinderungslänge „Or" auf der rechten Seite der Biegeposition, die einen Raum bezeichnet, in dem auf der rechten Seite der Biegeposition keine Werkzeuganordnung zugelassen ist; eine Behinderungslänge „Ol" auf der linken Seite der Biegeposition, die einen Raum bezeichnet, in dem auf der linken Seite der Biegeposition keine Werkzeuganordnung zugelassen ist; einen Sicherheitsabstand „Sr" auf der rechten Seite der Biegeposition, der einen minimalen Abstand zwischen der Biegeposition und einer nächsten Werkzeugstufe zur rechten Seite der Biegeposition hin bezeichnet; und einen Sicherheitsabstand „Sl" auf der linken Seite der Biegeposition, der einen minimalen Abstand zwischen der Biegeposition und einer nächsten Werkzeugstufe zur linken Seite der Biegeposition hin bezeichnet.
  • Weiterhin können Auslegungsbeschränkungen nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in Übereinstimmung mit einem oder mehreren der folgenden Ausdrücke identifiziert werden: (Gr + Gl + L – Spalt) ≥ S ≥ (L – Toleranz) Gl – 0,5 (Spalt) ≥ P, Gr – 0,5 (Spalt) ≥ (S – P – L), Sr ≤ (S – P – L + Dr), und Sl ≤ (P + Dl),wobei „Dl" ein Abstand zwischen einer momentanen Werkzeugstufe und einer linken benachbarten Werkzeugstufe ist, „Dr" ist ein Abstand zwischen der momentanen Werkzeugstufe und einer rechten benachbarten Werkzeugstufe, „L" ist die Länge einer Biegelinie an der Biegeposition des Teils, „S" ist eine Länge der momentanen Werkzeugstufe, und „P" ist eine relative Position der Biegelinie in Bezug auf eine linke Kante der momentanen Werkzeugstufe.
  • Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Einrichtung für die Identifizierung von Auslegungsbeschränkungen eine Einrichtung für die Bestimmung einer jeden der Auslegungsbeschränkungen auf der Grundlage einer Zwischenform des Teils und einer Konfiguration der Werkzeuganordnung der Biegearbeitsstation für jeden Arbeitsvorgang aufweisen. Ferner kann die Einrichtung für die Bestimmung von Auslegungsbeschränkungen eine Einrichtung für die Schaffung eines geometrischen Modells der Zwischenform des Teils und der Konfiguration der Werkzeuganordnung sowie eine Einrichtung für die Berechnung von Teil-Werkzeug-Kollisionsbereichen umfassen, um Auslegungsbeschränkungsparameter für jeden Arbeitsvorgang zu bestimmen. Zusätzlich kann das Mehrteil-Auslegungs-Planungssystem weiterhin eine Einrichtung für die Bestimmung einer Werkzeugstufenanordnung für die Biegearbeitsstation umfassen, wobei die Stufenanordnungs-Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung für die Identifizierung der erforderlichen Werkzeugstufen des zusammengesetzten Auslegungsplans und eine Einrichtung für die Erzeugung einer Anordnung der erforderlichen Werkzeugstufen in der Biegearbeitsstation zur Minimierung einer Übertragungshäufigkeit der Teile zwischen den Werkzeugstufen aufweist.
  • Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Verfahren zur Auslegungsplanung folgendes umfassen: Definition einer Teilefamilie; Identifizierung von Auslegungsbeschränkungen, die von Arbeitsvorgängen auferlegt werden, welche an einem jeden Teil der Teilefamilie durchzuführen sind; und Erzeugung eines gemeinsamen Auslegungsplans, der allen den Auslegungsbeschränkungen genügt, die für die Teilefamilie identifiziert werden.
  • In Übereinstimmung mit dem Verfahren zur Auslegungsplanung kann der Vorgang der Erzeugung folgendes umfassen: die in Übereinstimmung mit den identifizierten Auslegungsbeschränkungen erfolgende Bestimmung von Arbeitsvorgängen, die an den Teilen vorzunehmen sind, die kompatible Auslegungsbeschränkungen haben; und die Übertragung von Arbeitsvorgängen, von denen festgestellt wird, dass sie kompatible Beschränkungen haben, auf entsprechende Werkzeugstufen der Arbeitsstation, um den gemeinsamen Auslegungsplan für die Teilefamilie zu entwickeln. Des weiteren kann der Vorgang der Bestimmung folgendes umfassen: Identifizierung eines Satzes der Arbeitsvorgänge, die kompatible Auslegungsbeschränkungen haben, indem Werkzeugstufen aufgefunden werden, die jeden Arbeitsvorgang in dem Satz der Arbeitsvorgänge unterbringen können. Außerdem umfasst eine jede der Auslegungsbeschränkungen einen Satz von Auslegungsbeschränkungsparametern, wobei die Auslegungsbeschränkungsparameter Auslegungsbeschränkungen in Bezug auf die Positionierung des Teils in der Arbeitsstation definieren, um die Arbeitsvorgänge auszuführen.
  • Ferner kann bei dem Verfahren zur Auslegungsplanung der Vorgang der Identifizierung folgendes umfassen: Bestimmung einer jeden der Auslegungsbeschränkungen auf der Grundlage einer Zwischenform des Teils und einer Konfiguration der Werkzeuganordnung der Arbeitsstation für jeden Arbeitsvorgang. Außerdem kann der Vorgang der Bestimmung die Schaffung eines geometrischen Modells der Zwischenform des Teils und der Konfiguration der Werkzeuganordnung und die Berechnung von Teil-Werkzeug- Kollisionsbereichen umfassen, um Auslegungsbeschränkungsparameter für jeden Arbeitsvorgang zu bestimmen.
  • Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Auslegungs-Planungssystem folgendes umfassen: eine Einrichtung für die Definition einer Teilefamilie; eine Einrichtung für die Identifizierung von Auslegungsbeschränkungen, die von Arbeitsvorgängen auferlegt werden, die an jedem Teil der Teilefamilie durchzuführen sind; und eine Einrichtung für die Erzeugung eines gemeinsamen Auslegungsplans, der all den Auslegungsbeschränkungen genügt, die für die Teilefamilie identifiziert werden.
  • Bei dem Auslegungs-Planungssystem kann die Erzeugungseinrichtung umfassen: eine Einrichtung für die in Übereinstimmung mit den identifizierten Auslegungsbeschränkungen erfolgende Bestimmung von Arbeitsvorgängen, die an den Teilen vorzunehmen sind, die kompatible Auslegungsbeschränkungen haben; und eine Einrichtung für die Übertragung von Arbeitsvorgängen, von denen festgestellt wird, dass sie kompatible Beschränkungen haben, auf entsprechende Werkzeugstufen der Arbeitsstation, um den gemeinsamen Auslegungsplan für die Teilefamilie zu entwickeln. Weiterhin kann die Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung für die Identifizierung eines Satzes der Arbeitsvorgänge aufweisen, die kompatible Auslegungsbeschränkungen haben, indem Werkzeugstufen aufgefunden werden, die jeden Arbeitsvorgang innerhalb des Satzes von Arbeitsvorgängen unterbringen können. Außerdem kann eine jede der Auslegungsbeschränkungen einen Satz von Auslegungsbeschränkungsparametern enthalten, wobei die Auslegungsbeschränkungsparameter Auslegungsbeschränkungen definieren, die sich auf die Positionierung des Teils in der Arbeitsstation zur Durchführung der Arbeitsvorgänge beziehen.
  • In Übereinstimmung mit einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Verfahren umfassen: Definition einer Liste O von Arbeitsvorgängen, die an der Mehrzahl von Teilen durchzuführen sind; und Wiederholung der folgenden Schritte, bis die Liste O leer ist:
    Bestimmung des am meisten beschränkenden Arbeitsvorgangs o in der Liste O; Identifizierung eines Satzes von Arbeitsvorgängen c(o) in der Liste O, die mit dem am meisten beschränkenden Arbeitsvorgang o kompatible Beschränkungen haben; Definition eines Satzes von Stufen für den zusammengesetzten Auslegungsplan, der den Beschränkungen für den am meisten beschränkenden Arbeitsvorgang o und dem Satz von Arbeitsvorgängen c(o) genügt; Übertragung des am meisten beschränkenden Arbeitsvorgangs o und des Satzes von Arbeitsvorgängen c(o) auf den Satz von Stufen des zusammenge setzten Auslegungsplans; und Entfernung des am meisten beschränkenden Arbeitsvorgangs o und des Satzes von Arbeitsvorgängen c(o) aus der Liste O. Der am meisten beschränkende Biegevorgang o kann nach unterschiedlichen Verfahren bestimmt werden. Zum Beispiel kann der kollineare Biegevorgang mit dem maximalen Unterbrechungsindex in der Liste O als der am meisten beschränkende Biegevorgang gefunden und identifiziert werden. Wenn es keine kollinearen Biegevorgänge gibt, dann kann der Biegevorgang in der Liste O mit der maximalen Länge (z. B. auf der Grundlage der Lange der Biegelinie) als der am meisten beschränkende Biegevorgang aufgefunden und identifiziert werden.
  • Als solcher kann gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Vorgang der Bestimmung das Auffinden eines Biegevorgangs mit einer maximalen Länge der Biegelinie in der Liste O der Arbeitsvorgänge und die Zuordnung des Biegevorgangs mit der maximalen Länge der Biegelinie als den am meisten beschränkenden Arbeitsvorgang o in der Liste O umfassen. Außerdem kann der Vorgang der Bestimmung das Auffinden eines kollinearen Biegevorgangs mit einem maximalen Unterbrechungsindex in der Liste O der Arbeitsvorgänge und die Zuordnung des kollinearen Biegevorgangs mit dem maximalen Unterbrechungsindex als den am meisten beschränkenden Arbeitsvorgang o in der Liste O umfassen.
  • Außerdem kann der Vorgang der Identifizierung kompatibler Beschränkungen die Bestimmung von Auslegungsbeschränkungen für einen jeden Arbeitsvorgang in der Liste O der Arbeitsvorgänge umfassen. Eine jede der Auslegungsbeschränkungen kann einen Satz von Auslegungsbeschrankungsparametern aufweisen, die Auslegungsbeschränkungen in bezug auf die Positionierung eines Teils in der Arbeitsstation definieren, um die Biegevorgänge auszuführen. Ferner können Arbeitsvorgänge mit kompatiblen Beschränkungen identifiziert werden, indem Werkzeugstufen aufgefunden werden, die einen jeden der Arbeitsvorgänge aufnehmen können.
  • Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Vorgang der Identifizierung von Arbeitsvorgängen mit kompatiblen Beschränkungen die Festlegung umfassen, dass ein Arbeitsvorgang i und eine Arbeitsvorgang j kompatibel sind, wenn ein Bereich relativer Positionen existiert, die der folgenden Beziehung genügen: XLi,j ≤ Xj – Xi ≤ XRj,i wobei „Xi" eine Bezugsposition des Arbeitsvorgangs i ist, „Xi" ist eine Bezugsposition des Arbeitsvorgangs j, „XLj,i" ist eine am weitesten links liegende Position des Arbeitsvorgangs j in bezug auf den Arbeitsvorgang i, und „XRj,i" ist eine am weitesten rechts lie gende Position des Arbeitsvorgangs j in Bezug auf den Arbeitsvorgang i. Weiterhin kann der Vorgang der Identifizierung von Arbeitsvorgängen mit kompatiblen Beschränkungen die Festlegung umfassen, dass eine Mehrzahl von Arbeitsvorgängen n kompatibel sind, wenn ein Vektor {X1, X2, ..., X} existiert, der den folgenden Beziehungen für jedes Paar von Arbeitsvorgängen i,j (wobei i nicht gleich j ist) der Mehrzahl von Biegevorgängen n genügt: Xj – Xi ≤ XRj,i Xi – Xj ≤ –XLj,i wobei „Xi" eine Bezugsposition des Arbeitsvorgangs i ist, „Xj" ist eine Bezugsposition des Arbeitsvorgangs j, „XLj,i" ist eine am weitesten links liegende Position des Arbeitsvorgangs j in bezug auf den Arbeitsvorgang i, und „XRj,i" ist eine am weitesten rechts liegende Position des Arbeitsvorgangs j in bezug auf den Arbeitsvorgang i.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in den weiteren Unteransprüchen beschrieben.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung detaillierter mit Hilfe mehrerer ihrer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen erläutert, bei denen gleiche Bezugszahlen in allen Ansichten der verschiedenen Zeichnungen ähnliche Teile bezeichnen und wobei
  • 1A in Form eines Blockdiagramms einen exemplarischen Aufbau einer Fertigungseinrichtung für Bleche verdeutlicht, mit der die verschiedenen Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung realisiert werden können;
  • 1B nach einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel den Aufbau einer Fertigungseinrichtung für Bleche zeigt, in der die Merkmale der Erfindung realisiert werden können;
  • 2 die exemplarische Ausstattung einer Abkantpresse darstellt, die in einer Biegearbeitsstation bereitgestellt werden kann;
  • die 3A, 3B, 3C und 3D verschiedene Arbeitsvorgänge graphisch darstellen, die beim Biegen eines Blechwerkstücks mit einem Satz von Stempel- und Gesenkwerkzeugen einer Abkantpresse ausgeführt werden können;
  • die 4A, 4B, und 4C exemplarische Blechteile (Teil 1, Teil 2 bzw. Teil 3) einschließlich ihres jeweiligen ebenen Ausgangs- bzw. fertig gebogenen Teils darstellen;
  • die 5A, 5B, und 5C ein exemplarisches Werkstück mit zwei durch eine Biegelinie definierten Seiten und die verschiedenen Möglichkeiten für die Ausrichtung und die Durchführung eines Biegevorgangs an dem Werkstück illustrieren;
  • 6 ein Beispiel einer Auslegungsbeschränkung für die Ausführung eines Biegevorgangs an einem Blechteil graphisch darstellt;
  • 7 kollineare Biegungen eines exemplarischen Blechteils darstellt;
  • 8 eine exemplarische Auslegung einer Biege-Abkantpresse für das in 4A gezeigte exemplarische Teil graphisch darstellt;
  • 9A einen exemplarischen Aufbau eines Experten-Planungssystems verdeutlicht, bei dem die verschiedenen Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung realisiert werden können;
  • 9B in Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung einen exemplarischen Prozess darstellt, mit dem eine Mehrteil-Auslegungsplanung gemäß den Merkmalen der Erfindung durchgeführt werden kann;
  • 10 ein Flussdiagramm der verschiedenen Prozesse und Arbeitsvorgänge ist, die von dem Experten-Planungssystem der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können, um eine Planung der Arbeitsvorgänge für die Ausführung von Blech-Biegevorgängen zu ermöglichen;
  • die 11A, 11B und 11C eine exemplarische Verfahrensweise zur Erzeugung von Auslegungsbeschränkungen für ein Blechteil in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung graphisch darstellen;
  • 12 die verschiedenen Auslegungsbeschränkungsparameter eines exemplarischen Blechteils in Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung verdeutlicht;
  • 13 einen exemplarischen Prozess der Erfindung graphisch darstellt, mit dem die Kompatibilität von Auslegungsbeschränkungen bestimmt werden kann;
  • 14 ein Flussdiagramm der exemplarischen Prozesse und Arbeitsvorgänge ist, die für die Auslegungsplanung in Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können;
  • die 15A und 15B die potentiellen Kosteneinsparungen (ausgedrückt in Zeit) verdeutlichen, die gegenüber herkömmlichen Verfahren durch Nutzung der Techniken der vorliegenden Erfindung für die Auslegungsplanung zur Erzeugung von gemeinsamen Auslegungen durch Mehrteil-Auslegungsplanung erzielt werden können;
  • die 16A, 16B und 16C in Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung exemplarische Lösungen der Auslegung der Abkantpresse für ein jedes der in den 4A, 4B bzw. 4C dargestellten Teile verdeutlichen; und
  • 17 in Übereinstimmung mit der Erfindung einen exemplarischen zusammengesetzten Auslegungsplan für die exemplarischen Teile in den 4A, 4B und 4C verdeutlicht.
  • Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Einzel- oder Mehrteil-Auslegungsplanung zur Erleichterung der Fertigung von Teilen, wie z. B. Blechteilen, und zur Erhöhung des Gesamtdurchsatzes einer Fertigungs- oder Produktionseinrichtung bereitgestellt. Die verschiedenen Merkmale und bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können in einem breiten Spektrum von Milieus und Bedingungen genutzt werden. Zum Beispiel kann die Erfindung in Fertigungseinrichtungen realisiert werden, die Biegearbeitsstationen aufweisen, welche Blech-Biegevorgänge zur Erzeugung von Blechteilen ausführen. Derartige Arbeitsstationen können Abkantpressen-Ausrüstungen aufweisen, die manuell gesteuert werden, oder Roboter bzw. automatische Maschinen zur Erleichterung der Handhabung und des Biegens von Blechwerkstücken durch die Abkantpressen-Ausrüstungen haben. Die vorliegende Erfindung kann ebenso als Teil eines integrierten oder selbständigen Experten-Planungssystems realisiert werden. Ein solches System kann bei einer Biegearbeitsstation der Fertigungseinrichtung eingerichtet oder in ein CAD-oder CAD/CAM-System integriert werden. Die Merkmale der Erfindung können auch voll automatisiert werden, um Experten-Planungsinformationen zu liefern, einschließlich von Informationen zur Maschinenauslegung für die Durchführung von Arbeitsvorgängen an jedem Teil, oder können als Teil eines interaktiven Systems realisiert werden, das manuelle Eingaben von einem Bediener zur Erzeugung von Experten-Planungsinformationen ermöglicht.
  • Weiterhin können, obwohl die vorliegende Erfindung hier unter Bezug auf die Verwendung von Abkantpressen-Ausrüstungen und die Bestimmung von Beschränkungen der Werkzeugstufenlänge für Blech-Biegevorgänge beschrieben wird, die Merkmale und bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung auf eine breite Palette von Prozessplanungsaufgaben in unterschiedlichen Einsatzgebieten angewandt werden. Zum Beispiel können die Merkmale der vorliegenden Erfindung auch genutzt werden, um eindimensionale Ausrüstungsbeschränkungen, wie zum Beispiel Werkzeughöhen- oder – längenbeschränkungen, für das Fräsen, Stanzen, Bohren, Schweißen und andere Arten von Einsatzgebieten für die Teilefertigung zu lösen. Weiterhin kann die Erfindung vorgesehen werden, um andere Arten von Ausrüstungsbeschränkungen zu bewältigen, wie z. B. Greiferbeschränkungen für Greifvorgänge, die von Robotern an einem Teil durchzu führen sind. Außerdem kann die vorliegende Erfindung angewandt werden, um die Fertigung eines breiten Spektrums von Teiletypen zu erleichtern, wie z. B. Metall-, Holz-, Kunststoff- und Verbundteilen, und sollte nicht so aufgefaßt werden, dass sie auf die Produktion von Blechteilen beschränkt ist.
  • Gemäß den Merkmalen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren der Auslegungsplanung bereitgestellt, bei dem eine zu fertigende Teilefamilie identifiziert wird. Die Teilefamilie kann eine Mehrzahl von Teilen oder ein einzelnes Teil umfassen, das mehrfache Arbeitsvorgänge erfordert. Nach Identifizierung der Teilefamilie werden die Auslegungsbeschränkungen bestimmt, die durch die verschiedenen Arbeitsvorgänge in der Teilefamilie auferlegt werden. Um ein nicht einschränkendes Beispiel zu nennen: Die Auslegungsbeschränkungen können räumliche Einschränkungen zu den Abmessungen und Positionen verschiedener Werkzeugstufen in der Auslegung definieren oder beschreiben. Nach der Identifizierung der Auslegungsbeschränkungen werden Auslegungspläne erzeugt, die allen Auslegungsbeschränkungen genügen. Jeder Auslegungsplan, der allen Auslegungsbeschränkungen genügt, kann dann genutzt werden, um jedes Teil in der Teilefamilie unterzubringen. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung können Beschränkungs-Fortpflanzungsverfahren angewandt werden, um kompatible Auslegungsbeschränkungen zu identifizieren und Auslegungspläne zu erstellen. Außerdem kann durch die verschiedenen Merkmale der Erfindung ein zusammengesetzter Auslegungsplan erzeugt werden, so dass ungleichartige Blechteile Auslegungen gemeinsam nutzen können, und im Ergebnis dessen kann die Notwendigkeit gesonderter Werkzeuganordnungen und Einspannvorrichtungen minimiert werden.
  • Wie bereits erwähnt, können die Merkmale der Erfindung von Fertigungseinrichtungen genutzt werden, die Biegearbeitsstationen zur Ausführung von Biegevorgängen an Blechwerkstücken haben. Diese Fertigungseinrichtungen für Bleche können in Form eines breiten Spektrums von Fabrikmilieus und Auslegungen auftreten.
  • Zum Beispiel zeigt 1A eine exemplarische fortgeschrittene Fertigungseinrichtung für Bleche 38, bei der die Merkmale der vorliegenden Erfindung realisiert werden können.
  • In 1A wird eine fortgeschrittene Fertigungseinrichtung für Bleche 38 allgemein in Form eines Blockdiagramms dargestellt. Wie in 1A gezeigt, weist die Fertigungseinrichtung oder Fabrik für Bleche 38 eine Anzahl von Positionen 10, 12, 14 ...20 auf, die in der gesamten Fabrik verteilt sind. Zu diesen Positionen kann ein Konstruktionsbüro 10, eine Montagestation 12, eine Versandstation 14, eine Stanzstation 16, eine Biegestation 18 und eine Schweißstation 20 gehören. Obwohl die Blechfabrik 38 in 1A so dargestellt ist, dass sie nur sechs diskrete Positionen aufweist, kann die Fabrik mehr als sechs diskrete Positionen umfassen und kann auch mehr als eine Position für eine jede Art von Büro oder Station, wie sie in 1A dargestellt sind, haben. Beispielsweise können je nach Größe und Anforderungen an die Produktionskapazität der Anlage 38 mehr als eine Stanzstation 16, Biegestation 18 und/oder Schweißstation 20 vorgesehen werden. Außerdem kann die Fabrik 38 mehr als ein Konstruktionsbüro 10, eine Montagestation 12 oder Versandstation 14 umfassen und kann auch andere Arten von Positionen zur Erleichterung der Produktion und Fertigung von Werkstücken aufweisen, wie zum Beispiel gebogenen Blechwerkstücken.
  • Eine jede der Positionen 10, 12, 14 ...20 in der Fabrik 38 kann so vorgesehen werden, dass sie Ausrüstungen zur Ausführung einer oder mehrerer der diskreten Produktions- und Fertigungsstufen oder -prozesse aufweist, die mit der Produktion und Fertigung der Werkstücke verbunden sind. Zum Beispiel kann das Konstruktionsbüro 10 ein geeignetes CAD/CAM-System aufweisen, um die Erarbeitung des Entwurfs eines Blechteils auf der Grundlage der Spezifikation des Kunden zu erleichtern. Das CAD/CAM-System kann einen oder mehrere PCs, ein Bildgerät, einen Drucker und handelsübliche CAD/CAM-Software umfassen. Mit der CAD/CAM-Software kann der Entwurfsprogrammierer auf der Grundlage der Zeichnungen und Daten, die in dem Auftrag des Kunden mitgeliefert werden, ein 2-D-Modell und/oder 3-D-Modell des Blechteils entwickeln. Der Entwurfsprogrammierer kann ebenfalls ein Steuerprogramm auf der Grundlage des Entwurfs des Blechteils erzeugen, um ein Teileprogramm zur Steuerung, zum Beispiel, einer CNC-Stanzpresse und/oder Schneidemaschine zu erzeugen, um das Blechwerkstück aus dem Ausgangsmaterial auszustanzen oder -schneiden.
  • Stanzstation 16 und Biegestation 18 können jeweils mit einer beliebigen Kombination von Maschinenwerkzeugen auf CNC- und/oder NC-Basis versehen sein. Zum Beispiel kann Stanzstation 16 eine oder mehrere CNC- und/oder NC-Stanzen aufweisen, wie zum Beispiel Amada-Revolverpressen der COMA-Reihe und/oder der PEGA-Reihe oder andere handelsübliche CNC- und/oder NC-Stanzpressen. Ferner kann die Biegestation 18 eine oder mehrere CNC- und/oder NC-Abkantpressen aufweisen, wie z. B. Amada-Abkantpressen der RG-Reihe oder andere handelsübliche Maß-Abkantpressen mit Mehrfachzugang. Vollautomatische oder robotergestützte Maschinen, wie z. B. die Amada CELLROBO MINI und die Amada PROMECAM, können ebenfalls an diesen Positionen bereitgestellt werden. Weiterhin kann für Arbeitsstationen, die mit Ro botern ausgerüstet werden sollen, die Amada-BM100-Roboter-Arbeitsstation eingesetzt werden.
  • Außerdem kann die Schweißstation 20 mit geeigneten Schweißmaschinen ausgestattet werden, um jede geforderte Schweißung des Blechwerkstücks durchführen zu können.
  • Jede Stanzstation 16, Biegestation 18 und Schweißstation 20 kann in verschiedenen Zonen der Fertigungsabteilung der Fabrik 38 untergebracht werden und kann auch Maschinen umfassen, die von Fachkräften (z. B. Stanzpressen-Bedienern, Biegemaschinen-Bedienern usw.) bedient werden. Die erforderlichen Stanz- und Biegevorgänge und jeder evtl. notwendige Schweißvorgang können während des Fertigungsprozesses an diesen Standorten durchgeführt werden. Diese Arbeitsvorgänge können von einer Bedienerperson und/oder von robotergestützten Maschinen auf der Grundlage der Erfordernisse der Fabrik und des Automatisierungsgrads, der erforderlich ist und/oder zur Verfügung steht, durchgeführt werden.
  • Wie weiter in 1A gezeigt wird, kann die Blechfabrik 38 auch eine Montagestation 12 und eine Versandstation 14 umfassen. Montagestation 12 und Versandstation 14 können die erforderlichen Verpackungs-, Beförderungs- und/oder Transportausrüstungen aufweisen, um die Montage und den Versand der hergestellten Werkstücke zum Kunden zu erleichtern. Die Montage und der Versand der Werkstücke können manuell von Fabrikpersonal durchgeführt und gesteuert werden oder können maschinell automatisiert und/oder maschinenunterstützt erfolgen. Außerdem können Montagestation 12 und Versandstation 14 körperlich in der Nähe der Fertigungsabteilung (z. B. dicht bei der Stanzstation 16, Biegestation 18 und/oder Schweißstation 20) oder in einer getrennten Einrichtung oder Zone der Blechfabrik 38 untergebracht werden.
  • In Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann ein Experten-Blechplanungs- und -biegesystem (in 1A nicht gezeigt) vorgesehen sein und in einem Servermodul 32 der Fabrik 38 realisiert werden. Ein derartiges Expertensystem kann ein oder mehrere Expertenmoduln oder -planer zur Erzeugung und Ausführung eines Biegeplans für die Produktion von, zum Beispiel, gebogenen Blechwerkstücken aufweisen. Diese Expertenmoduln können Expertensysteme oder -subsysteme für die Bestimmung einer optimalen Biegeabfolge und der Werkzeuganforderungen (einschließlich Werkzeugauswahl und Werkzeugstufenanordnung) für den Biegeplan umfassen. Für Arbeitsstationen auf Roboterbasis können außerdem Roboterbedienungs- und -bewegungsexperten oder -planer für die Festlegung der Bewe gungswege und Halteschritte der Roboter zur Ausführung des Biegeplans bereitgestellt werden. Ein Neupositionierungs-Experte kann ebenfalls zur Bestimmung der Abfolgen und Arbeitsvorgänge in Verbindung mit der Steuerung eines Neupositionierungs-Greifers und von Neupositionierungs-Arbeitsvorgängen des Roboters zur Verfügung gestellt werden. Ein solches Expertensystem kann zum Beispiel die verschiedenen Merkmale und Aspekte aufweisen, die in U.S. 08/386,369 und U.S. 08/338,115 beschrieben werden. Eine detailliertere Erörterung eines exemplarischen Experten-Planungssystems, das gemäß den verschiedenen bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden kann, erfolgt weiter unten.
  • Zusätzlich zu der Bereitstellung eines Expertensystems im Servermodul 32 kann auch ein intelligentes Fertigungssystem (in 1A nicht gezeigt) integriert oder mit dem Experten-Blechplanungs- und -biegesystem der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden. Ein solches intelligentes Fertigungssystem kann im Servermodul 32 realisiert werden und zur Handhabung und Verteilung von Konstruktions- und Fertigungsinformationen in der gesamten Einrichtung oder Fabrik 38 vorgesehen werden. Verschiedene Merkmale können mit dem intelligenten Fertigungssystem bereitgestellt werden, einschließlich der Fähigkeit, Informationen zu früheren Arbeitsaufgaben in einer zentralen Datenbank, wie z. B. Datenbank 30, zu suchen und wieder aufzufinden, so dass Informationen zu früheren Arbeitsaufgaben (die Konstruktions- und Fertigungsinformationen zu früher produzierten Teilen umfassen können) genutzt werden können, wenn ein Plan zur Entwicklung eines neuen Teils erzeugt wird, das die gleichen oder ähnliche Merkmale wie die eines früher produzierten Teils hat. Des weiteren kann das intelligente Fertigungssystem auch verschiedene graphische Nutzer-Schnittstellen bieten, um die Analyse des Biegeplans durch einen Maschinen- oder Biegemaschinen-Bediener zu erleichtern. Als nicht einschränkendes Beispiel kann erwähnt werden, dass die verschiedenen Merkmale, die in U.S. 08/690,084 mit dem Titel „Apparatus And Method For Managing And Distributing Design And Manufacturing Information Throughout A Sheet Metal Production Facility" und U.S. 60/016,958 mit dem Titel „Apparatus And Method For Managing And Distributing Design And Manufacturing Information Throughout A Sheet Metal Production Facility" behandelt werden, in dem intelligenten Fertigungssystem genutzt und realisiert werden können.
  • Auf die verschiedenen Merkmale und Anwendungsprogramme von Servermodul 32, einschließlich, zum Beispiel, der Merkmale eines Experten-Blechplanungs- und – biegesystems und der Merkmale eines intelligenten Fertigungssystems, kann von jeder beliebigen der Stationen 10, 12, 14 ...20 innerhalb der Einrichtung 38 zugegriffen werden. Durch Absendung von Suchanforderungen oder -mitteilungen und Informationen an Servermodul 32 können die Stationen 10, 12, 14 ...20 zu den verschiedenen Expertenmoduln zugreifen, um Biegeplaninformationen zu erhalten, einschließlich von beispielsweise Informationen zu Biegeabfolgen und Werkzeuganordnungen für die Produktion eines bestimmten Teils.
  • Für diese Zwecke kann ein Netzwerk zur Nachrichtenübertragung 26 vorgesehen werden, das den Servermodul 32 und die Datenbank 30 mit einer jeden der Mehrzahl der Positionen 10, 12, 14 ...20 innerhalb der Blechfabrik 38 zusammenschaltet. Eine jede der Positionen 10, 12, 14 ...20 kann Stationsmoduln (nicht gezeigt) enthalten, die an das Netzwerk zur Nachrichtenübertragung 26 und die Datenbank 30 ankoppeln. Das Netzwerk zur Nachrichtenübertragung 26 kann jedes beliebige Netzwerk oder jede beliebige Kombination von Netzwerken umfassen, die Daten und Informationen zu und von den Positionen 10, 12, 14 ...20 und dem Servermodul 32 und der Datenbank 30 übertragen können.
  • Eine derartige Übertragung kann zum Beispiel elektronisch, optisch, durch RF-(Hochfrequenz-) Übertragung und/oder durch Infrarotübertragung erzielt werden. Um ein nicht einschränkendes Beispiel zu nennen: das Netzwerk zur Nachrichtenübertragung 26 kann durch ein Local Area Network (LAN, Ortsverkehrsnetz), Ethernet und/oder eine gleichwertige Netzstruktur realisiert werden. Außerdem kann das Netzwerk zur Nachrichtenübertragung 26 als ein Intranet und/oder unter Nutzung der Internets realisiert werden. Informationen und Suchmitteilungen können über das Netzwerk zur Nachrichtenübertragung 26 in Übereinstimmung mit jedem beliebigen aus einer Mehrzahl von Übertragungsprotokollen abgesandt werden, einschließlich (aber nicht beschränkt auf) Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP; Übertragungssteuerungs-Protokoll/Intemetprotokoll). Eine jede der Positionen 10, 12, 14 ...20 kann auch Stationsmoduln (nicht gezeigt) enthalten, die Netzanschlußgeräte (wie z. B. einen Rechner, Minicomputer oder Arbeitsstation) und/oder periphere Geräte (wie z. B. einen Displaymonitor oder Bildschirm, Drucker, CD-ROMs und/oder Modems) haben, um Informationen über das Netzwerk zur Nachrichtenübertragung 26 zu übertragen und zu empfangen. Die Netzanschlußgeräte und die peripheren Geräte können Hardware und geeignete Software oder programmierte Logikbausteine für das Zusammenschalten mit dem Netzwerk zur Nachrichtenübertragung 26 enthalten. Wenn ein Rechner an einer der Fabrikpositionen bereitgestellt wird, kann der Rechner ein selbständiger PC oder ein Allzweck rechner sein, der Teil eines Schnittstellengeräts der Ausrüstung oder Maschine ist, die an der Position vorgesehen ist. Beispielsweise kann der Rechner ein IBM-kompatibler oder Mackintosh-PC oder ein Rechner sein, der Teil eines Schnittstellen-/Steuersystems der Maschinenausrüstung ist, wie z. B. ein Amada-AMNC-System.
  • Wie in dem exemplarischen Aufbau von 1A gezeigt, können Datenbank 30 und Servermodul 32 mit dem Netzwerk zur Nachrichtenübertragung 26 verbunden sein. Servermodul 32 kann Netzanschlußgeräte (nicht gezeigt) aufweisen, wie z. B. den PC, Minicomputer oder Zentralprozessor, mit geeigneter Hardware und Software für das Zusammenschalten mit dem Netzwerk zur Nachrichtenübertragung 26. Servermodul 32 kann auch Software oder Firmware zur Realisierung der verschiedenen Merkmale der Erfindung enthalten, wie derjenigen des Werkzeugexperten/-planers und anderer Aspekte der Erfindung, die weiter unten detaillierter beschrieben werden. Außerdem kann die Datenbank 30 mit dem Servermodul 32 zur Speicherung geeigneter Konstruktions- und Fertigungsinformationen in Verbindung mit dem Auftrag des Kunden sowie anderer Informationen zu den Teilen und dem Biegeplan ausgestattet werden. Um ein nicht einschränkendes Beispiel zu nennen: die Datenbank 30 kann durch irgendeine handelsübliche Datenbank mit ausreichender Speicherkapazität zur Speicherung von Konstruktions- und Fertigungsinformationen der Fabriken und der Identität der Kunden und zur Speicherung anderer Daten, Tabellen und/oder Programme realisiert werden. Zum Beispiel kann Datenbank 30 eine SCSI-Speicherplatte mit vier (4) Gigabits oder mehr an verfügbarem Speicherplatz umfassen.
  • Zu den in der Datenbank 30 gespeicherten Konstruktions- und Fertigungsinformationen kann über das Netzwerk zur Nachrichtenübertragung 26 zugegriffen werden, und sie können über dieses Netzwerk an die verschiedenen Positionen 10, 12, 14 ...20 innerhalb der Blechfabrik 38 verteilt werden. Verschiedene Datenformate, wie Z. B. die Strukturierte Abfragesprache (SQL), können für den Zugriff zu und die Speicherung von Daten in der Datenbank 30 benutzt werden. Außerdem können Informationen, die in der Datenbank 30 gespeichert werden, auf einer breiten Vielfalt von Speichermedien ergänzt oder gespeichert werden, wie z. B. Magnetband, optischer Diskette oder Floppydisks. Servermodul 32 und Datenbank 30 können in einer getrennten Zone oder Position in der Fabrik, wie den in 1A gezeigten, mit dem Netzwerk zur Nachrichtenübertragung 26 verbunden werden, oder an einer Position, die sich in oder in großer Nähe zu einer der vordefinierten Stationen (z. B. im Konstruktionsbüro 10) befindet. Obwohl das Ausführungsbeispiel von 1A die Datenbank 30 als Teil von Servermodul 32 und als über den Servermodul an das Netzwerk zur Nachrichtenübertragung 26 angeschlossen darstellt, kann die Datenbank 30 natürlich körperlich getrennt von Servermodul 32 untergebracht und über einen Netzwerk-Datenbankmodul, wie den in dem alternativen Ausführungsbeispiel von 1B gezeigten, mit dem Netzwerk zur Nachrichtenübertragung 26 verbunden werden.
  • Insbesondere illustriert 1B eine Fertigungseinrichtung für Blech 38 nach einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem Ausführungsbeispiel von 1B werden Datenbank 30 und Servermodul 32 getrennt bereitgestellt, wobei die Datenbank 30 über einen Netzwerk-Datenbankmodul 34 mit dem Netzwerk zur Nachrichtenübertragung 26 verbunden ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf irgendeine spezielle Netzwerkanordnung beschränkt, und Datenbank 30 und Servermodul 32 können zusammen bereitgestellt werden, wie z. B. in 1A gezeigt wird, wobei die Funktionalität des Netzwerk-Datenbankmoduls 34 bei der Ermöglichung des Zugriffs zur Datenbank in dem Servermodul enthalten ist. Weiterhin können verschiedene Datenbanksprachen und Managementsysteme für die Erzeugung, Pflege und das Anzeigen von in der Datenbank 30 gespeicherten Informationen benutzt werden. Datenbanksprachen wie die Strukturierte Abfragesprache (SQL) können zur Definition, Handhabung und Steuerung von Daten in der Datenbank 30 verwendet werden. Zum Beispiel kann ein SQL-Server (ein handelsübliches Erzeugnis der Microsoft Corporation) verwendet werden, um derartige Merkmale zu realisieren. Außerdem kann ein ODBC- kompatibler Treiber bereitgestellt werden, um den Zugriff zu Informationen von der Datenbank 30 über das Netzwerk zur Nachrichtenübertragung 26 zu erleichtern.
  • Wie oben erwähnt, kann Servermodul 32 verschiedene Anwendungsprogramme auf Softwarebasis für die Realisierung eines Experten-Planungssystems (siehe z. B. Experten-Planungssystem 70 in 1B) und anderer Systeme, wie eines intelligenten Fertigungssystems (Intelligentes Fertigungssystem 60 in 1B) enthalten. Ein Interface-Modul oder -Anwendungsprogramm (nicht gezeigt) kann im Servermodul 32 vorgesehen werden, um die Übertragung von Datensätzen und Informationen zwischen den verschiedenen Anwendungsprogrammen und zwischen den Stationsmoduln und dem Servermodul zu erleichtern. Das Interface-Anwendungsprogramm kann ein separater Modul/Anwendungsprogramm sein, oder es kann (z. B. als ein oder mehrere Untermoduln) in den Anwendungsprogrammen des Servermoduls 32 integriert sein. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass die verschiedenen Merkmale und Aspekte, die in U.S. 08/706,830 mit dem Titel „Apparatus And Method For Integrating Intelligent Manu facturing System With Expert Sheet Metal Planning And Gending System" beschrieben werden, realisiert werden können, um eine solche Integration und Nutzung eines jeden Anwendungsprogramms von Servermodul 32 zu erleichtern.
  • Ein jedes der Anwendungsprogramme von Servermodul 32 kann durch Software realisiert werden und auf einer computergestützten Plattform im Servermodul 32 abarbeitungsfähig sein. Servermodul 32 kann zum Beispiel Betriebssystem-Software, wie z. B. Windows NT, enthalten, die Multitasking und Mehrfachverarbeitung gleichzeitig laufender Anwendungsprogramme gestattet. Außerdem können die verschiedenen Anwendungsprogramme mittels einer höheren Programmiersprache, z. B. C++, und mit Hilfe von Programmiertechniken, wie objektorientierten Programmiertechniken, entwickelt werden. Außerdem können abarbeitungsfähige Kunden-Anwendungsprogramme in jedem der Stationsmoduln der Positionen 10, 12, 14 ...20 bereitgestellt werden, um verschiedene Arbeitsvorgänge in Bezug auf das Experten-Planungssystem und andere Anwendungsprogramme von Servermodul 32 durchzuführen. Wie weiter unten erörtert wird, kann das Experten-Planungssystem 70 von Servermodul 32 einen Werkzeugplaner oder -experten enthalten, der für die Mehrteil-Auslegungsplanung genutzt werden kann. Die verschiedenen Aspekte des Werkzeugplaners werden weiter unten in Übereinstimmung mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung detaillierter diskutiert.
  • Die vorliegende Erfindung bietet ein Experten-Planungssystem, das einen Werkzeugplaner-Modul enthält, welcher die Planung der Arbeitsschritte für Blech-Biegevorgänge ausführt, die zum Beispiel von einer Biegearbeitsstation 18 der Fabrik 38 durchzuführen sind. Das Experten-Planungssystem nutzt ein Mehrteil-Auslegungs-Planungsverfahren zur Minimierung der Gesamtfertigungszeit und -kosten. In Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wählt das Experten-Planungssystem Werkzeuge für verschiedene Biegevorgänge aus und findet die von der Werkzeuganordnung verschiedenen Biegevorgängen auferlegten Ordnungsbeschränkungen. Dies kann so ausgeführt werden, dass die wahrscheinlichste Form des Werkstücks für verschiedene Biegevorgänge bestimmt und der minimale Werkzeugsatz (d. h., der mit der geringsten Anzahl von Werkzeugtypen) ausgewählt wird, der für diese Zwischenformen des Werkstücks funktioniert. Außerdem kann ein Zustandsraumsuchlauf ausgeführt werden. Während dieses Suchlaufs werden verschiedene Abfolgen von Arbeitsvorgängen analysiert, und der Werkzeugplaner kann diejenige auswählen, die den geringsten Auslegungsaufwand erfordert. Das kann ausgeführt werden, indem eine Auslegungsplanung für Teil-Abfolgen von Arbeitsvorgängen vorgenommen wird. Teil- Abfolgen von Arbeitsvorgängen, die zu besseren Auslegungen führen und aussichtsreich erscheinen, können zuerst untersucht werden, was zu einer verbesserten Berechnungseffektivität führt. Von all den während des Zustandsraumsuchlaufs untersuchten Abfolgen von Arbeitsvorgängen kann die Abfolge von Arbeitsvorgängen, die zu dem geringsten Auslegungsaufwand führt, ausgewählt und von dem Werkzeugplaner bevorzugt werden.
  • Wie oben erwähnt, können das Experten-Planungssystem und der Werkzeugplaner der vorliegenden Erfindung für die Planung der Blech-Biegevorgänge genutzt werden. Solche Blech-Biegevorgänge können von Biegevorrichtungen durchgeführt werden, die z. B. an Biegestation 18 bereitgestellt werden. Solche Vorrichtungen können Abkantpressen-Ausrüstungen mit oder ohne Robotermanipulatoren umfassen. Um ein nicht einschränkendes Beispiel zu nennen: 2 zeigt einen Teil einer Abkantpresse 140 einer Blech-Biegearbeitsstation und einen Robotermanipulator (Roboter) 160, der an der Abkantpresse 140 vorgesehen werden kann.
  • Wie in 2 gezeigt, weist die Abkantpresse 140 mehrere Komponenten auf, wie z. B. eine Gesenkschiene 180, zumindest ein Gesenk 220, zumindest eine Stempelwerkzeug 200 und einen Nachjustierungsmechanismus 240. Während des Betriebs der Abkantpresse 140 wird ein Stück Blech (d. h. ein Blechwerkstück) 170 von Roboter 160 ergriffen und in den Gesenkraum gelegt, der zwischen Stempelwerkzeug 200 und Gesenk 220 gebildet wird. Danach wird Stempelwerkzeug 200 zur Gesenkschiene 180 hin bewegt, so dass Stempelwerkzeug 200 und Gesenk 220 gleichzeitig mit dem Blechwerkstück in Kontakt kommen. Das Blechwerkstück 170 wird dann in Übereinstimmung mit den jeweiligen sich ergänzenden Arbeitsoberflächen des Stempelwerkzeugs 200 und des Gesenks 220 gebogen. Der Nachjustierungsmechanismus 240 kann für die Positionierung des Werkstücks in der Abkantpresse vorgesehen werden, und um zu gewährleisten, dass das Werkstück in dem Gesenkraum in den richtigen Abstand gebracht wird und richtig ausgerichtet ist. Die Handhabung und Positionierung des Werkstücks kann vom Roboter 160 vorgenommen werden, der einen Greifer besitzen kann, welcher um eine Achse A drehbar ist und längs dreier verschiedener Achsen (z. B. X, Y, Z in 2) bewegt werden kann.
  • Die 3A-3D zeigen detaillierter die verschiedenen Arbeitsvorgänge, die durchgeführt werden können, wenn ein Blechwerkstück 170 mit den Stempel- und Gesenk-Werkzeugen 200 und 220 einer Abkantpresse gebogen wird. Wie oben diskutiert, wird bei der Durchführung eines Blech-Biegevorgangs ein ebenes Blechwerkstück unter Verwendung eines Satzes einander ergänzender Stempel- und Gesenk-Werkzeuge gebogen. Diese Werkzeuge sind auf einer Abkantpresse montiert, wie sie in 2 gezeigt wird, die die relative Bewegung zwischen dem Stempel und dem Gesenk steuert und den Biegedruck erzeugt, der zum Biegen des Werkstücks notwendig ist. Die 3A-3D zeigen die grundlegenden Schritte eines Biech-Biegevorgangs. Typischerweise soll ein ebenes Blechwerkstück 170 längs einer Biegelinie 190 (in 3A durch die gestrichelte Linie dargestellt) gebogen werden, um das geeignete Zwischen- oder Fertigteil zu erzeugen. Am Anfang wird das ebene Blechwerkstück 170 auf dem Gesenk 220 positioniert, wie in 3A gezeigt. Diese Positionierung des Blechwerkstücks 170 kann manuell von einem Bediener der Biegemaschine oder mit Hilfe eines Robotermanipulators, wie er in 2 gezeigt wird, vorgenommen werden.
  • Des weiteren können Nachjustierungsmechanismen, wie die Mechanismen 240 in 2, vorgesehen werden, um die Positionierung des Blechwerkstücks 170 in dem zwischen dem Gesenk 220 und dem Stempelwerkzeug 200 gebildeten Raum zu erleichtern. Danach kann das Stempelwerkzeug 200 auf dem Blechteil 170 positioniert werden, wie in 3B gezeigt, indem das Stempelwerkzeug 200 und das Gesenk 220 aufeinander zu bewegt werden. Das Biegen des Blechwerkstücks 170 kann dann vorgenommen werden, wie in 3C gezeigt, indem der geeignete Biegedruck ausgeübt wird und die einander ergänzenden Flächen des Stempels 200 und des Gesenks 220 weiter zusammengebracht werden. Nachdem die Biegung längs der Biegelinie 190 durchgeführt worden ist, kann das Blechwerkstück 170 aus der Abkantpresse entnommen werden, indem der Stempel 200 und das Gesenk 220 voneinander getrennt werden, wie in 3D gezeigt.
  • Die 4A-4C zeigen exemplarische Blechteile (im Folgenden als Teil 1, Teil 2 bzw. Teil 3 bezeichnet) einschließlich ihres jeweiligen ebenen Ausgangsteils und des fertig gebogenen Teils. In jedem der Beispiele der 4A, 4B und 4C werden die Biegelinien b1 – bn durch gestrichelte Linien im ebenen Ausgangsteil dargestellt, und zum Zwecke der Verdeutlichung werden die verschiedenen Abmessungen eines jeden Teils ebenfalls angegeben. Wenn ein Biegevorgang an irgendeiner der Biegelinien des Teils durchgeführt wird, ist es möglich, so einen Arbeitsvorgang in einer von zwei verschiedenen Arten auszuführen. Das heißt, jede Biegelinie verbindet zwei Flächen, und eine jede dieser zwei Flächen kann außerhalb der Abkantpresse gehalten werden, was zu zwei verschiedenen Möglichkeiten für die Orientierung des Teils in der Abkantpresse führt. Zum Beispiel kann eine Biegelinie zwei Seiten eines Werkstücks definieren, wie in
  • 5A verdeutlicht wird, was zu zwei verschiedenen Möglichkeiten für die Orientierung und die Ausführung des Biegevorgangs führt, wie in den 5B bzw. 5C gezeigt wird. Häufig ist die Geometrie des Zwischenwerkstücks so beschaffen, dass nur eine dieser Wahlmöglichkeiten funktioniert, ohne mit den Komponenten der Abkantpresse in Kollision zu geraten. Daher sind bei der Festlegung eines Biegevorgangs sowohl die Biegelinie als auch die Teilorientierung anzugeben.
  • Wenn die Auslegungsplanung erwogen wird, sind viele Faktoren und Beschränkungen zu berücksichtigen. Zum Beispiel sind die Biegeabfolge oder die Abfolge der Arbeitsvorgänge, die Werkzeugstufen, die Auslegungsbeschränkungen, das Vorhandensein von kollinearen Biegungen, die Auslegungen der Abkantpresse und die Auslegungspläne zu beachten und zu bestimmen. Eine Biegeabfolge oder Abfolge der Arbeitsvorgänge bezieht sich im allgemeinen auf die Reihenfolge, in der die Biegelinien eines Teils gebogen werden sollen. Eine geordneter Satz von Biegevorgängen kann für jedes Werkstückteil definiert werden. Die Biegeabfolge kann von einem Bediener der Biegemaschine erarbeitet oder festgelegt oder automatisch zum Beispiel von einem Experten-Planungssystem erzeugt werden. Beispielsweise könnte bei dem exemplarischen Teil 1 in 4A die Abfolge der Arbeitsvorgänge für das Teil wie folgt lauten: [(b7)(b2, b3)(b4, b5)(b1)(b6)]. Das heißt, die Biegelinie b7 wird im ersten Biegeschritt gebogen, dann die Biegelinien b2, b3, dann die Biegelinien b4, b5, dann Biegelinie b1 und dann zuletzt Biegelinie b6. Wie von der Abfolge der Arbeitsvorgänge für Teil 1 in 4A angegeben, kann ein Biegeschritt mehr als eine Biegelinie umfassen. Weiterhin können, immer wenn ein Biegeschritt mehr als eine Biegelinie umfasst, alle Biegelinien in diesem Arbeitsvorgang gleichzeitig erzeugt werden.
  • Werkzeugstufen können definiert und für die Abkantpressen-Ausrüstung ausge legt werden. Ein Werkzeugstufe besteht aus einem Paar von Stempel- und Gesenkwerkzeugen (siehe z. B. 8). Die Längen von Stempel- und Gesenkstufen sind typischerweise gleich, obwohl sie nicht notwendigerweise gleich sein müssen. Biegestempel und – gesenke können jedoch in einer ganzen Reihe von Längensegmenten geliefert werden. Diese Segmente können nebeneinander angeordnet werden, um verschiedene Werkzeuglängen zu erzeugen. Zum Beispiel kann ein Werkzeugstufe der Länge 85 mm durch Kombination von Segmenten der Längen 50 mm, 20 mm und 15 mm erzeugt werden.
  • Wie oben erwähnt, kann die Zwischenform eines Werkstückteils der Länge der Werkzeugstufe, die zur Durchführung eines Biegevorgangs verwendet werden kann, Beschränkungen auferlegen. Während jedes Biegeschritts oder -vorgangs ist eine ge genseitige Behinderung zwischen dem Zwischenteil und den Komponenten der Abkant presse zu vermeiden, und es ist für genügend Spielraum zu sorgen, so dass das Blechteil in geeigneter Weise geformt werden kann. Auslegungsbeschränkungen definieren daher diese Einschränkungen für jedes Werkstück. 6 verdeutlicht eine exemplarische Auslegungsbeschränkung für einen Biegevorgang, bei dem die Werkzeuglänge 11 die Spaltlänge 12 für den Biegevorgang nicht überschreiten kann, der an der Biegelinie auszuführen ist, welche durch die Biegungslänge 1 definiert wird. Jedes Werkzeug, das größer ist als die Spaltlänge 12, würde dazu führen, dass sich das Gesenk und das Werkstück gegenseitig behindern, wie in 6 dargestellt.
  • Wie oben erwähnt, kann jeder spezielle Biegevorgang oder -schritt eine oder mehrere Biegelinien umfassen. Solche Biegelinien können kollineare Biegungen einschließen, was im allgemeinen Biegevorgänge sind, welche kollineare Biegelinien aufweisen, die durch Lücken oder Abstände getrennt sind.
  • Zum Beispiel zeigt 7 das ebene Ausgangsteil und das fertige Teil eines exemplarischen Werkstücks mit kollinearen Biegelinien. In dem exemplarischen Werkstück in 7 ist z. B. (b1, b2, b3) eine kollineare Biegung, die aus drei kollinearen Biegelinien b1, b2 und b3 besteht. Es können zwei Arten von kollinearen Biegungen vorkommen. Die erste Art, normalerweise als unterbrochene kollineare Biegung bezeichnet, kann nicht in einer einzigen Werkzeugstufe ausgeführt werden. Unterbrochene kollineare Biegungen machen Lücken zwischen den Werkzeugstufen erforderlich. Die zweite Art Biegung, die normalerweise als ununterbrochene kollineare Biegung bezeichnet wird, kann jedoch in einer einzigen Werkzeugstufe ausgeführt werden. Beispielsweise ist in dem exemplarischen Werkstück von 7 (b1, b2, b3) eine ununterbrochene kollineare Biegung, und (b4, b5) ist eine unterbrochene kollineare Biegung. Die Größe einer kollinearen Biegung bezieht sich auf die Anzahl von Biegelinien in dem Arbeitsvorgang. Weiterhin bezieht sich der Unterbrechungsindex einer kollinearen Biegung auf die Anzahl der erforderlichen Lücken in den Werkzeugstufen. Für ununterbrochene kollineare Biegungen ist der Unterbrechungsindex O.
  • 8 ist eine graphische Darstellung der Vorder- und der Seitenansicht einer exemplarischen Auslegung der Abkantpresse. Die Auslegung der Abkantpresse beschreibt oder definiert die Anordnungen verschiedener Werkzeugstufen auf der Biege-Abkantpresse, wie z. B. derjenigen, die an Biegearbeitsstation 18 vorgesehen sein kann. Die Abkantpresse kann aus einer oder mehreren Werkzeugstufen bestehen. 8 zeigt eine Auslegung der Abkantpresse für die Abfolge der Arbeitsvorgänge [(b7)(b2, b3)(b4, b5) (b1)(b6)] für das in 4A gezeigte exemplarische Teil 1.
  • Wie in 8 gezeigt, sind zwei Stufen vorgesehen (eine 60 mm lang und eine 180 mm lang), zwischen denen ein Abstand von 260 mm vorhanden ist. Damit eine Auslegung der Abkantpresse technisch möglich oder akzeptabel ist, muß die Auslegung der Abkantpresse in Übereinstimmung mit der Erfindung folgende Bedingungen erfüllen: (i) es darf während keines Biegevorgangs eine unerwünschte Behinderung zwischen Werkzeugstufen und Werkstückformen erfolgen, da eine solche Behinderung das Werkstück unerwünscht verformen und die Werkzeuge der Abkantpresse beschädigen kann; und (ii) jede Werkzeugstufe muß in die Abkantpresse passen, da jede Abkantpresse einen vorbestimmten begrenzten Werkzeugaufnahmeraum hat, in dem verschiedene Stufen installiert werden können. Demgemäß muß bei der Festlegung der Auslegung der Abkantpresse die gesamte erforderliche Länge für verschiedene Werkzeugstufen geringer sein als der verfügbare Werkzeugraum an der Abkantpresse.
  • Wenn die Planung der Arbeitsvorgänge vorgenommen wird, sind Auslegungspläne zu erstellen und zu definieren. Ein Auslegungsplan beschreibt die Auslegung der Abkantpresse und die Zuordnung verschiedener Biegelinien zu den Werkzeugstufen in der Auslegung. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann jede Zuordnung eine Dreifachbestimmung in Übereinstimmung mit folgendem For mat sein: (B, T, P), wobei „B" eine Biegelinie ist, „T" ist eine Werkzeugstufe, und „P" ist die relative Position der Biegelinie B in Bezug auf die linke Kante der Werkzeugstufe T.
  • Zur Verdeutlichung dessen stellt Tabelle 1 unten einen Auslegungsplan für das exemplarische Teil 1 aus 4A und die in 8 gezeigte Auslegung der Abkantpresse dar. TABELLE 1: Auslegungsplan für Teil 1 aus Fig. 4A
    B T P
    b7 Stufe 2 50
    b2 Stufe 2 0
    b3 Stufe 1 0
    b4 Stufe 2 0
    b5 Stufe 1 0
    B1 Stufe 2 0
    b6 Stufe 2 0
  • Bei der Planung von Biegevorgängen für Bleche besteht eines der Hauptziele darin, eine Abfolge von Arbeitsvorgängen zu finden, die die Gesamtfertigungszeit und – kosten minimiert. Die Planung von Arbeitsvorgängen für die Blechfertigung besteht im allgemeinen aus drei Hauptaufgaben: (I) Auswahl der erforderlichen Biegewerkzeuge; (II) Ermittlung der bestmöglichen Abfolge der Arbeitsvorgänge; und (III) Durchführung der Auslegungsplanung. Der erste Schritt, die Auswahl der erforderlichen Biegewerkzeuge, umfasst die Auswahl von Stempeln, Gesenken, Stempelhaltern und Matrizenhaltern, je nach den speziellen Biegungen, die an dem Werkstück auszuführen sind. Der nächste Schritt, die Ermittlung der bestmöglichen Abfolge der Arbeitsvorgänge, umfasst die Aufgabe, die Abfolge von Arbeitsvorgängen zu bestimmen, die die Gesamtablaufzeit (d. h., die Summe von Auslegungszeit und Ausführungszeit) verringert. Die letzte Aufgabe, die Auslegungsplanung, umfasst die Erstellung der optimalen Auslegung der Abkantpresse und die Zuordnung eines jeden Biegevorgangs zu der geeigneten Werkzeugstufe in der Auslegung. Die genannten Aufgaben sind in hohem Maße voneinander unabhängig und beeinflussen einander stark.
  • Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Experten-Planungssystem bereitgestellt, das in der Lage ist, all die genannten Aufgaben der Planung von Arbeitsvorgängen zu erfüllen. Das Experten-Planungssystem kann einen Werkzeugplaner enthalten, der dieses Problem auf zwei verschiedenen Ebenen löst. Auf der ersten Ebene wählt der Werkzeugplaner Werkzeuge für verschiedene Biegevorgänge aus und findet die von der Werkzeuganordnung verschiedenen Biegevorgängen auferlegten Ordnungsbeschränkungen. Dies kann so ausgeführt werden, dass die wahrscheinlichste Form des Werkstücks für verschiedene Biegevorgänge bestimmt und der minimale Werkzeugsatz (d. h., ein Werkzeugsatz mit der geringsten Anzahl von Werkzeugtypen) ausgewählt wird, der für diese Zwischenformen des Werkstücks funktioniert. Auf der zweiten Ebene wird ein Zustandsraumsuchlauf durchgeführt. Während dieses Suchlaufs werden verschiedene Abfolgen von Arbeitsvorgängen analysiert, und der Werkzeugplaner zieht diejenige vor, die den geringsten Auslegungsaufwand erfordert. Das kann ausgeführt werden, indem eine Auslegungsplanung für Teil-Abfolgen von Arbeitsvorgängen vorgenommen wird. Teil-Abfolgen von Arbeitsvorgängen, die zu besseren Auslegungen führen und am aussichtsreichsten erscheinen, können zuerst untersucht werden, was zu einer verbesserten Berechnungseffektivität führt.
  • Von all den während dieses Zustandsraumsuchlaufs untersuchten Abfolgen von Arbeitsvorgängen kann die Abfolge der Arbeitsvorgänge, die zu dem geringsten Auslegungsaufwand führt, vorgezogen und von dem Werkzeugplaner ausgewählt werden.
  • Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung können die verschiedenen Merkmale und bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Teil eines Experten-Planungssystem einer Fertigungseinrichtung für Bleche realisiert werden. Das Experten-Planungssystem kann ein Anwendungsprogramm auf Softwarebasis sein, das auf einem Servermodul auf Netzwerkbasis vorliegt, wie dem in 1A oder 1B gezeigten. Als Alternative können die Merkmale der Erfindung als Teil eines Experten-Planungssystem bereitgestellt werden, das als unabhängiges oder selbständiges Anwendungsprogramm einer rechnergestützen Arbeitsstation oder eines rechnergestützen Steuersystems der Fertigungseinrichtung vorliegt. Beispielsweise kann die vorliegenden Erfindung als Teil einer unabhängigen Arbeitsstation, wie z. B. einer CAD- oder CAD/CAM-Arbeitsstation, realisiert werden und mit vollautomatischen Merkmalen zur Erzeugung von Expertenplanungs-Informationen versehen sein, oder es kann von interaktiver Art sein, um Experten-Planungsinformationen auf der Grundlage von Eingaben eines Bedieners zu erzeugen. Außerdem ist es möglich, die Merkmale und bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Teil eines Werkzeugexperten oder Planermoduls eines Experten-Planungssystems vorzusehen, wie weiter oben erwähnt. In einem solchen Fall kann das Experten-Planungssystem einen oder mehrere Experten oder Planer zur Erzeugung und Bereitstellung von Experten-Planungsinformationen aufweisen, die zur Steuerung verschiedener Vorrichtungen (z. B. einer Abkantpresse und/oder eines Robotermanipulators) genutzt werden, um verschiedene Arbeitsvorgänge einschließlich von Blech-Biegevorgängen auszuführen. Der Werkzeugexperte oder -planer kann so beschaffen sein, dass er unabhängig oder zusammen mit anderen Experten arbeitet, um die Informationen zur Auslegungsplanung zu erzeugen. 9A zeigt eine exemplarische Struktur eines Experten-Planungssystems 70, das einen Werkzeugexperten oder -planer enthält, der die verschiedenen Merkmale und bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung einschließt.
  • Wie in 9A dargestellt, kann das Experten-Planungssystem 70 eine Mehrzahl von Expertenmoduln und/oder -planern umfassen. Zum Beispiel enthält in dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Experten-Planungssystem 70 einen Biegeabfolgen-Planer 72 und eine Anzahl von Expertenmoduln oder Subplanern, wie z. B. einen Werkzeugexperten oder -planer 80, einen Halteexperten oder -planer 82 und einen Bewe gungsexperten oder -planer 84. Weitere Experten können ebenfalls bereitgestellt werden, so z. B. ein Abtastexperte oder -modul 85, wie er in 9A mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Verschiedene Komponenten können mit dem Experten-Planungssystem 70 zusammengeschaltet werden, um Ein- und Ausgaben relevanter Informationen und Daten zu erleichtern. Zum Beispiel können, wie in 9A gezeigt, ein Konstruktions- oder CAD-System 74 und ein Zuordner (Sequencer) 76 vorgesehen werden, die mit dem Experten-Planungssystem 70 über direkte oder Netzwerkverbindung zusammengeschaltet sind. Konstruktions- oder CAD-System 74 kann verschiedene Funktionen in bezug auf Teilekonstruktion und Teilemodellierung gemäß einer Spezifikation des Kunden bieten. Zuordner 76 kann Befehle oder Informationen von dem Experten-Planungssystem interpretieren und die Ausführung des Auslegungsplans mit Hilfe einer Steuerung 75, einer Schnittstelle 77 und der verschiedenen Ausrüstungs-Hardware und Sensoren 78 der Biegearbeitsstation steuern.
  • Das Konstruktions- oder CAD-System 74 und das Experten-Planungssystem 70 können in einer Netzwerkumgebung vorgesehen werden, wie der in 1A und/oder 1B gezeigten, oder sie können an einer selbständigen Arbeitsstation untergebracht sein. Zum Beispiel können Biegeabfolgen-Planer 72, die Experten 80, 82 und 84 und das Konstruktions- oder CAD-System 74 innerhalb einer UNIX- kompatiblen Umgebung auf einem Arbeitsstations-Computer realisiert werden, wie z. B. einem SPARC 10 Sun OS V.4.1.3. Der Zuordner 76 kann z. B. innerhalb einer zusätzlichen Zentraleinheit realisiert werden, die über einen Bus-Adapter an die Sun-Arbeitsstation angeschlossen ist. Der Bus-Adapter kann einen Bus-Adapter Bit 3 VME- zu- VME umfassen, der sich zwischen der Sun-Arbeitsstation und einer passiven VME-Fembus-Leiterplatte erstreckt. Die passive Leiterplatte kann mehrere Schnittstellen-Mechanismen enthalten, wie z. B. VME-(Virtual Memory Extension, virtuelle Speichererweiterung) Baugruppen, die zusammen einen Teil der Schnittstelle 77 bilden, wie in 9A dargestellt. Des weiteren kann der Zuordner 76 innerhalb eines UNIX- kompatiblen Echtzeit-Multiprozessor-Betriebssystems, wie z. B. CHIMERA, realisiert werden und auf einer weiteren Zentraleinheit laufen, die in der Leiterplatte der Arbeitsstationsplatine des Computers vorgesehen ist. Weiterhin können die verschiedenen Merkmale und Aspekte des CAD-Systems 74, des Biegeabfolgen-Planers 72, der Experten 80, 82, 84 (und/oder 85) und des Zuordners 76 durch eine beliebige geeignete Kombination von Hardware, Software und/oder Firmware realisiert werden. Eine höhere Programmiersprache wie C++ kann genutzt werden, um diese verschiedenen Komponenten und die Steuerung der Arbeitsweise der Computer-Arbeitsstation zu realisieren. Für weitere Informationen zu CHIMERA siehe z. B. STEWART et al., Technischer Bericht des Robotics Institute, Titel: „CHIMERA II: A Real-Time UNIX-Compatible Multiprocessor Operating System For Sensor Based Control Applications", Camegie Mellon University (CMU), CMU-RI-TR-89-24 (1989).
  • Wie oben erwähnt, kann das Konstruktions- oder CAD-System 74 vorgesehen werden, um den Entwurf einer Blechkonfiguration zu vereinfachen. Das kann erreicht werden, indem die Form eines ebenen Blechteils und die Biegungen definiert werden, die an dem Ausgangsteil auszuführen sind, um ein erwünschtes fertiges 3-D-Teil zu erhalten. Beim Entwerfen des Blechteils kann das CAD-System 74 eine odere mehrere Informationsdateien bilden, die das Teil beschreiben. Wenn ein 3-D-Teil entworfen wird, kann das CAD-System 74 eine 3-D-Darstellung des Blechteils parallel zu einer 2-D-Darstellung des Teils im Speicher behalten. Eine Schnittstelle kann in dem CAD-System vorgesehen werden, um es einem Konstrukteur zu erlauben, den Entwurf zu modifizieren, indem er den jeweiligen Darstellungen Details hinzufügt oder aus ihnen entfernt. Eine solche Schnittstelle kann einen Bildschirm, eine Tastatur, eine Maus und andere Eingabe-/Ausgabegeräte aufweisen.
  • Der Biegeabfolgen-Planer 72 kann mit dem Werkzeugexperten oder -planer 80, dem Halteexperten oder -planer 82, dem Bewegungsexperten oder -planer 84 und beliebigen anderen Experten (z. B. dem Abtastexperten 85) zusammenwirken, um einen Plan für die Fertigung des vollständigen Teils durch zum Beispiel eine Biegearbeitsstation der Fertigungseinrichtung zu erstellen. Die Herstellung des Teils kann auf dem Teil beruhen, das mit Hilfe des Konstruktions- oder CAD-Systems 74 konstruiert wurde. Die verschiedenen Merkmale und Aspekte, die in der U.S.-Patentanmeldung Nr. 08/386,369 beschrieben werden, können für die Realisierung der verschiedenen Planer und Expertenmoduln des in 9A dargestellten Experten-Planungssystems 70 genutzt werden. Beispielsweise kann der Biegeabfolgen-Planer 72 Funktionen ausüben, wie z. B. das Vorschlagen einer speziellen Biegung in einer hypothetischen Biegeabfolge und die Festlegung, was die ersten Schritte sind, die von dem System durchgeführt werden müssen, um eine solche Biegung auszuführen, die eine Stelle innerhalb der hypothetischen Biegeabfolge einnimmt. Bei der Ermittlung der Konsequenzen der vorgeschlagenen Biegung kann der Biegeabfolgen-Planer 72 den Werkzeugexperten oder -planer 80 dazu befragen, was für eine Werkzeuganordnung benötigt würde, um die vorgeschlagene Biegung auszuführen, den Halteexperten oder -planer 82 dazu befragen, wie das Werkstück während der Ausführung der vorgeschlagenen Biegung gehalten werden kann, und den Bewegungsexperten oder -planer 84 dazu befragen, ob und in welchem Ausmaß der Roboter, der das Werkstück halt, bedient werden kann, um bei der Ausführung der Biegung Hilfe zu leisten. Wenn ein Abtastexperte 85 vorgesehen ist, könnte der Biegeabfolgen-Planer 72 den Abtastexperten 85 dazu befragen, ob eine spezielle Steuerstrategie auf Sensorbasis erforderlich ist, um die Ausführung der vorgeschlagenen Biegung durch die Arbeitsstation zu erleichtern, und wie hoch die Kosten in Verbindung mit einer speziellen Steuerstrategie auf Sensorbasis sind. Der Biegeabfolgen-Planer 72 kann so konfiguriert sein, dass er fortlaufend von einer ersten Biegung durchgehend bis zu einer letzten Biegung in einer vollständigen Biegeabfolge Biegungen vorschlägt, was so zu einem kompletten Satz von Biegungen führt, um das fertige Werkstück zu erzeugen. Sobald auf diese Weise erfolgreich die endgültige Biegeabfolge erzeugt worden ist, kann der Biegeabfolgen-Planer 72 so konfiguriert werden, dass er einen endgültigen Plan erzeugt (der eine allgemeine Liste von Schritten und zugehörigen Informationen enthält, die benötigt werden, um die Ausführung durch die verschiedenen Hardwareelemente der Biegearbeitsstation zu steuern) und den Plan an den Zuordner 76 weiterleitet.
  • Der Zuordner 76 kann die Ausführung des vom Biegeabfolgen-Planer 72 entwickelten Plans leiten. Der Zuordner 76 kann die von dem Biegeabfolgen-Planer 72 gegebenen Befehle und den resultierenden Plan interpretieren und den zeitlichen Ablauf der verschiedenen Befehle steuern, indem er die Befehle und die die Befehle begleitenden Informationen analysiert und sie in Warteschlangen einreiht, die für ein jedes der Hardware-Hauptelemente der Blech-Biegearbeitsstation vorgesehen sind.
  • Die Steuerung 75 kann eine Mehrzahl von Aufgaben übemehmen, die den verschiedenen Hardware-Elementen der Arbeitsstation entsprechen. Jede einzelne Aufgabe kann vom Zuordner 76 in einer geeigneten Weise in Übereinstimmung mit dem Plan aktiviert werden, der von dem Biegeabfolgen-Planer 72 weitergeleitet wurde.
  • Im Betrieb kann der Biegeabfolgen-Planer 72 das von dem CAD-System 74 gelieferte entworfene Blechteil analysieren und eine von der Biegearbeitsstation auszuführende Biegeabfolge anbieten. Der Planer 72 kann ein Zustandsraumsuchverfahren anwenden, um eine effiziente Abfolge von Biegevorgängen zu bestimmen, die von der Arbeitsstation genutzt werden kann. Der Planer 72 kann sich mit dem Werkzeugexperten 80, dem Halteexperten 82 und dem Bewegungsexperten 84 in Verbindung setzen, um die Informationen zu erhalten, die er benötigt, um seine Entscheidungen zu treffen.
  • Der Werkzeugexperte 80 kann auf Anfragen vom Planer 72 antworten und dem Biegeabfolgen-Planer Informationen darüber liefern, welche Werkzeuge für einen speziellen Biegevorgang oder eine spezielle Biegeabfolge benötigt werden. Außerdem kann der Werkzeugexperte 80 den Biegeabfolgen-Planer 72 über die Anordnung der Werkzeuge innerhalb der Arbeitsstation informieren. Der Werkzeugexperte 80 wird in Verbindung mit dem Biegeabfolgen-Planer 72 versuchen, eine solche Auslegung des Werkzeugs zu erarbeiten, dass die geringste Anzahl von Stufen/Werkzeuganordnungen verwendet wird, um ein spezielles Teil herzustellen, d. h., eine komplette Biegeabfolge zur Herstellung des Teils auszuführen.
  • Der Halteexperte 82 kann Festlegungen treffen, die sich auf das Halten beziehen, wie zum Beispiel, ob der Roboter das Werkstück halten kann, während eine spezielle vom Biegeabfolgen-Planer 72 vorgegebene Biegung ausgeführt wird. Der Halteexperte 82 kann auch die Stelle festlegen, an der der Roboter das Werkstück halten muß, so dass das Werkstück ohne Kollision durch eine Reihe von Biegungen manövriert werden kann, und ohne dass es sich notwendig macht, den Griff des Roboters am Werkstück zu wechseln. Außerdem kann der Halteexperte 82 die Position bestimmen, an der der Neupositionierungs-Greifer das Werkstück zu halten hat, wenn der Griff des Roboters gewechselt wird, und wo zum Beispiel Saugnäpfe einer Beschickungs- und Entnahmevorrichtung (nicht gezeigt) während des Herausnehmens und Einlegens des Werkstücks angeordnet werden müssen.
  • Der Bewegungsexperte 84 kann vorgesehen sein, um einen Bewegungsplan zu entwickeln, d. h., die Art festzulegen, in der der Roboter gelenkt werden muß, um das Werkstück durch verschiedene Räume und längs verschiedener Routen zu bewegen, wie es zur Ausführung der Biegungen notwendig ist. Wie oben erwähnt, können der Biegeabfolgen-Planer 72 und die jeweiligen Experten nach dem Baukastenprinzip arbeiten, um miteinander auf Anfragebasis in Verbindung zu treten. Alle Mitteilungen, die zwischen den Planern ausgetauscht werden, können in Feature Exchange Language (FEL) erfolgen, einer Sprache auf Anfragebasis, die von David Bourne im Robotics Institute der Carnegie Mellon University entwickelt wurde. Weitere Informationen zu FEL sind zum Beispiel in U.S. 08/386,369 zu finden. Mitteilungen können zwischen den verschiedenen Planern versandt werden, um die Entwicklung des Biegeplans und des Auslegungsplans zu erleichtern. Zum Beispiel kann der Biegeabfolgen-Planer 72 vor der Entscheidung, eine bestimmte Biegung als Teil der Biegeabfolge einzubeziehen, den Werkzeugexperten 80 befragen, ob es genügend Werkzeuge gibt, um die Biegung auszuführen. Der Biegeabfolgen-Planer 72 wird dann eine Antwort vom Werkzeugexperten 80 abwarten. Der Werkzeugexperte 80 wird die Anfrage vom Biegeabfolgen-Planer 72 akzeptieren und eine Antwort zurücksenden, z. B. dass es genügend Werkzeuge gibt, um die diese bestimmte vom Biegeabfolgen-Planer 72 angegebene Biegung auszuführen. Um ein nicht einschränkendes Beispiel zu geben: Der Biegeabfolgen-Planer 72 kann auch den Halteexperten 82 fragen, ob ein Roboterarm-Greifer 14 das Werkstück während eines bestimmten Biegevorgangs weiter festhalten kann, ohne seinen Griff an dem Werkstück neu zu positionieren. Der Halteexperte 82 wird dann auf die Anfrage vom Biegeabfolgen-Planer 72 antworten, und der Biegeabfolgen-Planer 72 wird dann die Information nutzen, um seine nächste Festlegung zu treffen.
  • Jeder der Moduln des Experten-Planungssystems 70 kann eine oder mehrere Funktionen nutzen, die von einer Bibliothek der geometrischen Modellierung (nicht gezeigt) bereitgestellt werden, um die relativen gegenseitigen Beeinflussungen und Positionen eines jeden Teils und der Hardwarekomponenten des Systems zu modellieren, wie er es benötigen mag, um seine Festlegungen zu treffen. Für die geometrische Modellierung und Beurteilung kann ein geometrischer Programmier-Kern NOODLES genutzt werden. Zu weiteren Informationen über den NOODLES-Modellierer siehe z. B. GURSOZ et al., „Boolean Set Operations On Non-Manifold Boundary Representation Objects", Computer Aided Design, Butterworth-Heinenmann, Ltd., Bd. 23, Nr. 1, Januar 1991.
  • Sobald ein Biegeplan (einschließlich der Biegeabfolge) vom Experten-Planungssystem 70 entwickelt worden ist, führt das System einen Prozess der Auslegungsplanung durch.
  • Der Prozess der Auslegungsplanung kann durchgeführt werden, um einen Auslegungsplan festzulegen, der die verschiedenen Werkzeug- und Einspannungsanforderungen und -anordnungen für die Biegearbeitsstation definiert. Das eigentliche Auslegungsverfahren kann zum Beispiel manuell von einem Biegemaschinen-Bediener an einer Abkantpresse vorgenommen werden, oder er kann mit Hilfe des Experten-Planungssystems der vorliegenden Erfindung voll oder teilweise automatisiert werden.
  • Wie oben erwähnt, können die verschiedenen Merkmale und bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in einem breiten Spektrum von Netzwerk-Konfigurationen und Umgebungen realisiert werden. Die Erfindung kann beispielsweise als Teil eines Experten-Planungssystems realisiert werden, das als Anwendungsprogramm in einem Servermodul einer verteilten Blechbiegefabrik vorliegt (siehe zum Bei spiel die 1A und 1B). So ein Expertensystem kann eine Konfiguration der verteilten Planung aufweisen, die aus einer Anzahl spezialisierter Planer besteht, so z. B. aus Greif-, Werkzeug- und Bewegungsplanern, wobei ein jeder der verschiedenen Planer mit den anderen mit Hilfe der Nachrichtenübermittlung auf Socket-Basis in Verbindung tritt. Die verschiedenen Merkmale der vorliegenden Erfindung einschließlich der Auslegungsplanungs-Verfahren und -Arbeitsweisen der Erfindung können als Teil eines Werkzeug- und Auslegungsplaners (hier als Werkzeugplaner oder Werkzeugexperte bezeichnet) des Experten-Planungssystems realisiert werden. Ferner können diese Merkmale durch Software unter Verwendung von C++ – Programmiersprachen-Techniken und Computer-Arbeitsstationen (wie z. B. Servermodul 32) realisiert werden. Die Computer-Arbeitsstation kann verschiedene Hardware aufweisen, wie z. B. eine SPARC- 20- Arbeitsstation oder eine Arbeitsstation 200 MH Intel Pentium. Für die geometrische Modellierung und Beurteilung kann ein geometrischer Programmier-Kern NOODLES genutzt werden, und eine graphische Schnittstelle, die Z. B. eine graphische Bibliothek HOOPS enthält, welche von Autodesk, Inc. bezogen werden kann, kann einbezogen werden. Alle Mitteilungen, die zwischen den spezialisierten Planern des Experten-Planungssystems ausgetauscht werden, können in Feature Exchange Language (FEL) erfolgen, die wie oben erwähnt in der CMU entwickelt wurde.
  • Die verschiedenen Merkmale und bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können zur Erzeugung und Festlegung eines Auslegungsplans für einzelne Teile oder für Vielfachteile genutzt werden. Die Verfahren der Auslegungsplanung der vorliegenden Erfindung können als Teil eines Werkzeugexperten oder -planers realisiert werden, wie des Werkzeugexperten 80 in dem in 9A dargestellten Ausführungsbeispiel. So ein Werkzeugexperte kann mit anderen Expertenmoduln oder Planern zusammenarbeiten oder ein unabhängiger/selbständiger Modul eines Experten-Planungssystems zur Lieferung von Auslegungsplanungs-Informationen sein. Die Auslegungsplanungs-Informationen können auf der Grundlage der Bestimmung von Beschränkungen bei den Vorrichtungen (Ressourcenbeschränkungen), wie z. B. Längenbeschränkungen der Werkzeugstufen, für die an dem Teil auszuführenden Arbeitsvorgänge erzeugt werden. Die Merkmale und bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können jedoch auch auf andere Aufgaben der Prozessplanung auf unterschiedlichen Einsatzgebieten angewandt werden. Zum Beispiel können die Merkmale der vorliegenden Erfindung auch genutzt werden, um andere eindimensionale Ressourcenbeschränkungen, wie zum Beispiel Beschränkungen der Werkzeughöhe, zum Fräsen, Stanzen, Bohren, Schweißen und zu anderen Arten von Einsatzgebieten bei der Teilefertigung zu handhaben. Des weiteren kann die Erfindung vorgesehen werden, um Greiferbeschränkungen für an einem Teil vorzunehmende Greifvorgänge von Robotern zu handhaben. Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls angewandt werden, um die Herstellung einer breiten Palette von Teiletypen zu erleichtern, wie Teilen aus Metall, Holz, Kunststoff und Verbundwerkstoffen, und darf nicht so aufgefaßt werden, als sei sie auf die Fertigung von Blechteilen beschränkt. Für Diskussionszwecke verdeutlicht 9B in Diagrammform einen exemplarischen Prozess, mit dem eine Mehrteil-Planung gemäß den Merkmalen der Erfindung vorgenommen werden kann.
  • In 9B wird die Logik eines exemplarischen Prozesses der Mehrteil-Planung aufgezeigt. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Mehrteil-Auslegungsplanung für Blech-Biegevorgänge an einer Vielzahl von Teilen (Teil 1-Teil N) vorgenommen werden. Anstatt die Merkmale der Teile an vorhandene Fertigungsressourcen (d. h., Werkzeuge und Spannvorrichtungen) anzupassen, nutzt die vorliegende Erfindung eine Herangehensweise, die eine Prozessplanung für Vielfachteile dadurch ermöglicht, dass zuerst die Beschränkungen identifiziert werden, die ein Teilemerkmal der Werkzeuganordnung und den Auslegungen auferlegt, die eingesetzt werden sollen, um dieses Merkmal zu erzeugen. Das heißt, für jedes Teil (das durch ein geometrisches Modell verkörpert werden kann) werden Ressourcenbeschränkungen identifiziert, bevor ein Auslegungsplan festgelegt wird, der den Vielfachteilen genügt. Zu die Ressourcenbeschränkungen kann zum Beispiel eine Werkzeuglängen- oder -höhenbeschränkung zur Durchführung des Arbeitsvorgangs an dem Teil gehören. Wenn zum Beispiel ein Teil erfordert, dass ein 50- mm- Flansch gebogen wird, erzeugt der Werkzeugplaner eine Ressourcen- oder Auslegungsbeschränkung, die angibt, dass dieser Arbeitsvorgang von einem Werkzeugsegment der Größe 50 mm oder mehr ausgeführt werden kann. Ähnliche Auslegungsbeschränkungen werden auch für die anderen Teile und durchzuführenden Biegevorgänge festgelegt. Nach Erfassung aller Ressourcen- oder Auslegungsbeschränkungen, die durch die verschiedenen Merkmale der Teile vorgegeben werden, wird die Auslegungsplanung durchgeführt, um einen Auslegungsplan festzulegen und zu identifizieren, der für Vielfachteile funktioniert und auf den definierten Ressourcenbeschränkungen und den verfügbaren Ressourcen (d. h., den verfügbaren Werkzeugen) beruht. Nimmt man zum Beispiel an, dass ermittelt wird, dass ein weiteres Teil das Biegen eines 100- mm- Flanschs erfordert, dann würde dieses Teil zu einer Auslegungsbeschränkung führen, die angibt, dass dieser Arbeitsvorgang von ei nem Werkzeugsegment der Größe 100 mm oder mehr ausgeführt werden kann. In diesem Falle kann die Erfindung einen Prozessplan unter Verwendung eines Werkzeugsegments der Größe 100 mm (wie aufgrund der verfügbaren Ressourcen angegeben) erstellen, der sowohl für das Teil, das einen 50- mm- Flansch erfordert, als auch für das Teil, das einen 100- mm- Flansch erfordert, funktionieren würde.
  • Unter Bezug auf das exemplarische Ausführungsbeispiel in 10 werden jetzt die verschiedenen Prozesse und Arbeitsvorgänge beschrieben, die von dem Experten-Planungssystem der Erfindung durchgeführt werden können, um die Planung von Arbeitsvorgängen für das Biegen von Blechen zu ermöglichen. Die Planung von Arbeitsvorgängen kann sowohl für einzelne Teile als auch für Sätze von Vielfachteilen vorgenommen werden. Wie oben bemerkt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Planung von Arbeitsvorgängen für das Blechbiegen beschränkt und kann auch auf andere Einsatzgebiete (wie Fräsen, Stanzen, Bohren usw.) angewandt werden. Weiterhin kann die vorliegende Erfindung genutzt werden, um ein breites Spektrum von eindimensionalen Ressourcenbeschränkungen, einschließlich von Werkzeuglängen- oder -höhenbeschränkungen und Greiferbeschränkungen, zu bestimmen.
  • Wie oben erläutert, besteht die Planung von Arbeitsvorgängen für das Blechbiegen im allgemeinen aus drei Hauptaufgaben: (I) Auswahl der erforderlichen Biegewerkzeuge; (II) Ermittlung der bestmöglichen Abfolge der Arbeitsvorgänge; und (III) Durchführung der Auslegungsplanung. Diese Aufgaben können erledigt werden, wenn die Merkmale der Erfindung zur Planung von Blech-Biegevorgängen realisiert werden. Das exemplarische Ausführungsbeispiel in 10 verdeutlicht die verschiedenen Prozesse und Arbeitsvorgänge des Experten-Planungssystems und des Werkzeugplaners. Diese Merkmale können durch jede geeignete Kombination von Hardware, Software, Firmware oder programmierten Logikbausteinen realisiert werden und können in verschiedenen Netzwerk-Konfigurationen und Systemkomponenten bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann die Erfindung, wie oben erwähnt, in Fertigungseinrichtungen realisiert werden, die Biegearbeitsstationen umfassen, die Blech-Biegevorgänge ausführen, um Blechteile zu produzieren. Diese Arbeitsstationen können Abkantpressen-Ausrüstungen umfassen, die manuell gesteuert werden oder zu denen Roboter oder automatisierte Maschinen gehören, um die Handhabung und das Biegen von Blechwerkstücken durch die Abkantpressen-Ausrüstung zu erleichtern. Die vorliegende Erfindung kann auch als Teil eines integrierten oder selbständigen Experten-Planungssystems realisiert werden. Ein solches System kann an einer Biegearbeitsstation der Fertigungseinrichtung vorgesehen werden oder kann mit einem CAD- oder CAD/CAM-System zu einem Ganzen zusammengefügt werden. Die Merkmale der Erfindung können auch voll automatisiert werden, um Experten-Planungsinformationen zu liefern, einschließlich von Maschinen-Auslegungsinformationen zur Durchführung von Arbeitsvorgängen an einem jeden Teil, oder sie können als Teil eines interaktiven Systems realisiert werden, das manuelle Eingaben eines Bedieners zuläßt, um Experten-Planungsinformationen zu erzeugen.
  • Wie in 10 gezeigt, wird der Werkzeugplaner des Experten-Planungssystems nach dem Programmstart des Experten-Planungssystems in Schritt S.2 die erforderlichen Biegewerkzeuge auswählen. Für die Auswahl der Biegewerkzeuge können verschiedene Verfahren angewandt werden. Zum Beispiel kann der Werkzeugplaner Werkzeuge für verschiedene Biegevorgänge auswählen, indem er die Geometrie des Teils, die Länge einer jeden Biegelinie und/oder die Form oder Art der geforderten Biegung analysiert. Eine Bibliothek verfügbarer Werkzeuge kann in der Datenbank gespeichert werden, um dem Werkzeugplaner Informationen darüber zu liefern, welche Werkzeugressourcen zur Verfügung stehen. Mindestanforderungen an die Biegewerkzeuge können dann definiert und jedem Biegevorgang zugeordnet werden (d. h., für einen 50- mm-Flansch kann der Werkzeugplaner bestimmen, dass ein Biegewerkzeug von 50 mm oder mehr bereitgestellt wird). Der Werkzeugplaner kann diesen Arbeitsschritt allein oder in Zusammenarbeit mit anderen Planer des Experten- Planungssystems ausführen (wie dem Biegeabfolgen-Planer aus 9A).
  • Nach Auswahl und Festlegung der Biegewerkzeuge (aus den verfügbaren Werkzeugressourcen) für jeden Biegevorgang kann das Experten-Planungssystem dann in Schritt S.4 die bestmögliche Biegeabfolge ermitteln. Die Biegeabfolge oder Abfolge der Arbeitsvorgänge für jedes Teil kann in Schritt S.4 durch Anwendung verschiedener Verfahren bestimmt werden, wie z. B. Zustandsraumsuchverfahren und Analyse der einzelnen Kosten. Um ein nicht einschränkendes Beispiel zu nennen: Das Zustandsraumsuchverfahren und die Verfahren, die in U.S. 08/386,369 beschrieben werden, können angewandt werden, um in Schritt S.4 die Biegeabfolge zu bestimmen. Die Bestimmung der Biegeabfolge kann vom Werkzeugplaner des Experten-Planungssystems unabhängig oder in Zusammenarbeit mit anderen Planern/Expertenmoduln des Experten-Planungssystems, wie dem Biegeabfolgen-Planer, vorgenommen werden. Als Alternative kann die Biegeabfolge auch von einem Maschinenwerkzeug-Bediener oder in Übereinstimmung mit den Anforderungen eines Kunden bestimmt und in eine Datei eingegeben werden, die von dem Experten-Planungssystem gelesen wird.
  • Wie in 10 weiter gezeigt, kann der Werkzeugplaner, nachdem die Werkzeugauswahl erfolgt und die Abfolge der Biegevorgänge bestimmt worden ist, dann in den Schritten S.8-S.24 die Auslegungsplanung durchführen. In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung kann die Auslegungsplanung in zwei Hauptstufen durchgeführt werden. Das heißt, in der ersten Stufe werden die Auslegungsbeschränkungen für jeden Arbeitsvorgang erzeugt (siehe z. B. die Schritte S.8-S.12 in 10), und dann werden in der zweiten Hauptstufe diese Beschränkungen gehandhabt, um einen Auslegungsplan zu erzeugen, der allen Beschränkungen, die im vorangegangenen Schritt erzeugt wurden (siehe z. B. die Schritte S.16-S.24 in 10), gerecht wird. Diese Verfahrensweise ermöglicht es, die Auslegungsplanung für Mehrteil-Probleme zu bewältigen. Für Mehrteil-Probleme können Auslegungsbeschränkungen erzeugt und weiterverfolgt werden (d. h., welcher Biegevorgang und welches Teil führt zu was für einer Auslegungsbeschränkung). Für jeden Biegevorgang erlegen die Werkstück-Zwischengeometrie und die Werkzeuggeometrie den Werkzeugstufen, die zur Durchführung des Biegevorgangs eingesetzt werden, Beschränkungen auf. Diese Beschränkungen schränken die maximale Werkzeugstufenlänge ein und machen Lücken einer bestimmten Mindestgröße zwischen den Werkzeugstufen erforderlich. Ferner bestimmen diese Beschränkungen, ob mehr als ein Arbeitsvorgang mit derselben Werkzeugstufe vorgenommen werden können. Jede technisch durchführbare Auslegung der Abkantpresse muß daher diese Beschränkungen berücksichtigen. Die Zwischenform des Werkstücks wird durch die Biegeabfolge bestimmt. Im Ergebnis dessen haben die Art der Werkzeuge und die Biegeabfolge einen starken Einfluß auf die Auslegungsbeschränkungen.
  • Wie in 10 in Schritt S.8 gezeigt, werden die Auslegungsbeschränkungen daher durch den Werkzeugplaner für jeden Biegevorgang in dem gegebenen Satz von Abfolgen der Arbeitsvorgänge identifiziert. Auslegungsbeschränkungen können erzeugt werden, indem alle potentiellen Behinderungsprobleme zwischen geometrischen Modellen des Werkzeugs und des Zwischenwerkstücks analysiert werden. Derartige Auslegungsbeschränkungen beschreiben die Längeneinschränkungen bei Werkzeugstufen und identifizieren auch die notwendigen Lücken zwischen Werkzeugstufen, wie oben erwähnt. Verschiedene Techniken und Verfahren können angewandt werden, um Auslegungsbeschränkungen zu erzeugen. Zum Beispiel können in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Auslegungsbeschränkungen erzeugt werden, indem geometrische Modelle des Blechteils in jeder Biegestufe konstruiert und Teile-Werkzeug-Kollisionsbereiche analysiert werden, um Auslegungs beschränkungsparameter zu bestimmen. Insbesondere kann der Werkzeugplaner zuerst ein geometrisches Modell des Werkstücks für jeden Biegevorgang konstruieren (d. h., ein Zwischenteilmodell des Teils kann zur Zeit eines jeden Biegevorgangs konstruiert werden), und dann kann eine geometrische Überschneidung des Zwischenteilmodells mit dem Modell einer Werkzeugstufe, die den gesamten Werkzeugraum der Abkantpresse überspannt, ermittelt werden. Danach kann der Werkzeugplaner die Teile-Werkzeug-Kollisionsbereiche analysieren, um Auslegungsbeschränkungsparameter zu bestimmen. Ein exemplarischer Prozess für die Erzeugung von Auslegungsbeschränkungen wird unten in Übereinstimmung mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen und Merkmalen der Erfindung dargeboten (siehe z. B. die 11A-11C und 12).
  • Wie in 10 gezeigt, kann Schritt S.8 für jeden Biegevorgang wiederholt werden. Daher geht in Schritt S.12 der logische Ablauf zu Schritt S.8 zurück, solange entschieden wird, dass die Auslegungsbeschränkungen nicht für jeden einzelnen der definierten Biegevorgänge eines jeden Teils definiert worden sind (Nein in Schritt S.12). Nachdem alle Auslegungsbeschränkungen definiert worden sind (Ja in Schritt S.12), kann der Werkzeugplaner dann einen Auslegungsplan gemäß den Schritten S.16-S.24 erzeugen. Das heißt, in Schritt S.16 kann der Werkzeugplaner Biegevorgänge innerhalb kompatibler Auslegungsbeschränkungen identifizieren und dann in Schritt S.20 die Arbeitsvorgänge mit kompatiblen Beschränkungen den gleichen Stufen zuordnen. Der Auslegungsplan kann dann in Schritt S.24 von dem Werkzeugplaner gespeichert und/oder als Ausgangsgröße bereitgestellt werden. Danach kann die Routine der Planung von Arbeitsvorgängen beendet werden, wie in 10 gezeigt.
  • Im Schritt S.16 kann der Werkzeugplaner den Satz von Biegungen auf der Grundlage der in Schritt S.8 bestimmten Auslegungsbeschränkungen in verschiedene Kompatibilitätssätze (d. h., Sätze von Biegungen, die kompatible Auslegungsbeschränkungen haben) aufteilen. Kompatibilitätssätze können auf der Grundlage der Identifizierung von Biegungen bestimmt werden, die mit den gleichen Werkzeugstufen ausgeführt werden können; und somit können Biegungen, die sich im selben Kompatibilitätssatz befinden, mit den gleichen Werkzeugstufen ausgeführt werden. In Schritt S.20 kann der Werkzeugplaner, wie oben erwähnt, Biegevorgänge innerhalb kompatibler Beschränkungen den gleichen Stufen zuordnen. Das heißt, nach der Identifizierung von Kompatibilitätssätzen kann der Werkzeugplaner kompatible Beschränkungen zu zusammengesetzten Beschränkungen kombinieren. Zusammengesetzte Beschränkungen sind die Vereinigung eines Satzes kompatibler Beschränkungen. Jede Werkzeugstufe, die der zusam mengesetzten Beschränkung genügt, genügt auch all den einzelnen Beschränkungen, die die zusammengesetzte Beschränkung bilden. Daher können diese zusammengesetzten Beschränkungen benutzt werden, um Werkzeugstufen zu erzeugen, die diesen Beschränkungen genügen. Des weiteren können Biegevorgänge den Werkzeugstufen zugeordnet werden, indem ihre relativen Positionen in Bezug auf die Stufen spezifiziert werden. Ein exemplarischer Prozess, mit dem die Kompatibilität von Auslegungsbeschränkungen bestimmt werden kann, wird unten (siehe z. B. 13) in der detaillierten Beschreibung dargestellt, die im Anschluß folgt.
  • Unter Bezug auf die 11A-11C und 12 wird jetzt in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine detaillierte Erörterung der Art und Weise geliefert, in der Auslegungsbeschränkungen erzeugt werden können. Außerdem wird ein konkretes Beispiel von Auslegungsbeschränkungen gegeben, die für ein exemplarisches Teil erzeugt werden können. Wie oben erwähnt, wird der Werkzeugplaner Auslegungsbeschränkungen für jeden Biegevorgang identifizieren, nachdem die Biegewerkzeuge und die Abfolge der Arbeitsvorgänge bestimmt worden sind (siehe z. B. Schritt S.8 in 10). Da die verschiedenen Biegevorgänge den Werkzeugstufenlängen Beschränkungen auferlegen, kann der Werkzeugplaner Auslegungsbeschränkungen berechnen, die sich aus den verschiedenen Biegevorgängen ergeben. Auslegungsbeschränkungen können erzeugt werden, indem alle potentiellen Behinderungsprobleme zwischen den geometrischen Modellen des Werkzeugs und des Zwischenwerkstücks oder -teils analysiert werden. Diese Beschränkungen beschreiben die Längeneinschränkungen für Werkzeugstufen und identifizieren die erforderlichen Lücken zwischen den Werkzeugstufen. Auslegungsbeschränkungen können erzeugt werden, indem zuerst ein geometrisches Modell des Werkstücks zur Zeit eines jeden Biegevorgangs konstruiert wird. Dieses Modell wird hier als Zwischenteilmodell bezeichnet. Nach der Konstruktion des Zwischenteilmodells kann eine geometrische Überschneidung des Zwischenteilmodells und des Modells der Werkzeugstufe, die den gesamten Werkzeugraum der Abkantpresse überspannt, vorgenommen werden. Durch die Ausführung der geometrischen Überschneidung können die Teile-Werkzeug-Kollisionsbereiche analysiert werden, um die Auslegungsbeschränkungsparameter zu ermitteln.
  • Die 11A-11C stellen eine exemplarische Erzeugung von Auslegungsbeschränkungen für ein exemplarisches Teil dar. In 11A wird ein exemplarisches Blechteil (in seinem ebenen Ausgangszustand) gezeigt, bei dem eine Biegelinie 190 auf einem mittleren Vorsprung 170b des Blechwerkstücks 170 definiert ist. In diesem Bei spiel weist das Blechwerkstück 170 auch die Vorsprünge 170a und 170c zu beiden Seiten der vorgesehenen Überschneidung der Biegung mit dem Gesenk 220 auf (siehe z. B. 11B), wie sie von dem Werkzeugplaner durch eine Prüfung der geometrischen Überschneidung ermittelt worden ist. Daher kann diese Biegung nicht mit einer unendlich langen Werkzeugstufe durchgeführt werden. Die minimale Werkzeugstufenlänge für diesen Arbeitsvorgang ist daher wie folgt gegeben:
    L-Toleranz,
    worin „L" die Länge der Biegelinie ist (siehe z. B. 11C), und „Toleranz" ist eine vorbestimmte Toleranz. Das heißt, die minimal erlaubte Werkzeugstufenlänge muß etwas kleiner als die Biegungslänge sein, mit einer vorbestimmten Toleranz (z. B. 2 mm). Die Verringerung der Werkzeugstufenlänge um mehr als die vorbestimmte Toleranz kann zu einer schlechten Biegungsqualität führen.
  • Außerdem ist, um eine Behinderung zwischen dem Werkzeug und dem Zwischenwerkstück zu vermeiden, die maximal erlaubte Werkzeugstufenlänge durch folgenden Ausdruck definiert: Gr + Gl + L – Spalt, worin „Gr" die Spaltlänge auf der rechten Seite der Biegung ist, „Gl" ist die Spaltlänge auf der linken Seite der Biegung (siehe Z. B. 11C), „L" ist die Länge der Biegelinie, und „Spalt" ist ein vorbestimmter Spalt. Das heißt, die maximal erlaubte Werkzeugstufenlänge muß etwas kleiner als der Gesamtspalt um die Biegung sein, mit einem vorbestimmten Spalt (z. B. 2 mm). Die eigentliche Festlegung der Spaltgröße wird natürlich von der Genauigkeit der Anordnung des Teils in Bezug auf die Werkzeuge der Abkantpresse abhängen. Des weiteren müssen im Hinblick auf die Toleranz- und Spaltbeschränkungen benachbarte Stufen auch alle empfohlenen oder geforderten Sicherheitsgrenzen einhalten.
  • In Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung können die folgenden sechs Parameter verwendet werden, um die mit einer jeden Biegelinie verbundenen Auslegungsbeschränkungen zu definieren:
    • Gr:
    Spaltlänge auf der rechten Seite der Biegung. Dies bezeichnet den Abstand, um den eine Werkzeugstufe zur rechten Seite der Biegung hin verlängert werden kann.
    Gl:
    Spaltlänge auf der linken Seite der Biegung. Dies bezeichnet den Abstand, um den eine Werkzeugstufe zur linken Seite der Biegung hin verlängert werden kann.
    Or:
    Behinderungslänge auf der rechten Seite der Biegung. Dies bezeichnet den Raum, in dem auf der rechten Seite der Biegung kein Werkzeugsegment gestattet ist.
    Ol:
    Behinderungslänge auf der linken Seite der Biegung. Dies bezeichnet den Raum, in dem auf der linken Seite der Biegung kein Werkzeugsegment gestattet ist.
    Sr:
    Sicherheitsabstand auf der rechten Seite der Biegung. Dies bezeichnet den minimalen Abstand zwischen der Biegung und der nächsten Werkzeugstufe zur rechten Seite der Biegung hin.
    Sl:
    Sicherheitsabstand auf der linken Seite der Biegung. Dies bezeichnet den minimalen Abstand zwischen der Biegung und der nächsten Werkzeugstufe zur linken Seite der Biegung hin.
  • Die 11C und 12 stellen diese jeweiligen Beschränkungsparameter in bezug auf das exemplarische Blechteil aus 11A dar. Mit diesen Parameter können die folgenden Auslegungsbeschränkungen definiert werden: Gr + Gl + L – Spalt ≥ S ≥ L – Toleranz Gl – 0,5 (Spalt) ≥ P Gr – 0,5 (Spalt) ≥ S – P – L Sr ≤ S – P – 1 + Dr Sl ≤ P + Dl
  • In den oben angeführten Auslegungsbeschränkungen ist „Dl" der Abstand zwischen der momentanen Stufe und der linken benachbarten Stufe, „Dr" ist der Abstand zwischen der momentanen Stufe und der rechten benachbarten Stufe, „L" ist die Länge der Biegelinie, „S" die Länge der Werkzeugstufe, und „P" ist die relative Position der Biegelinie in bezug auf die linke Kante der Werkzeugstufe.
  • Auslegungsbeschränkungen für kollineare Biegungen können erzeugt werden, indem Auslegungsbeschränkungen für verschiedene einzelne Biegungen in der kollinearen Biegung kombiniert werden. Für unterbrochene kollineare Biegungen kann es zusätzliche Beschränkungen zu den Spalten zwischen benachbarten Stufe geben. Zum Beispiel kann es in Fallen von kollinearen Biegungen zusätzliche Beschränkungen zur Anordnung von Stufen im Verhältnis zueinander geben. Relative Positionen verschiedener Stufen im Verhältnis zueinander in einer Gruppe kollinearer Stufen können dergestalt sein, dass für jede einzelne Biegung bi in der kollinearen Biegung eine relative Position Pi in bezug auf Si (d. h., die Stufe, der bi zugeordnet worden ist) existiert, die den Auslegungsbeschränkungen für bi genügt.
  • Sobald alle Auslegungsbeschränkungen für eine teilweise oder vollständige Biegeabfolge berechnet worden sind, kann der Werkzeugplaner mit der Auslegungsplanung fortfahren, wie oben unter Bezug auf 10 erörtert (siehe z. B. die Schritte S.16- S.24). Wenn die Auslegungsplanung durchgeführt wird, kann der Werkzeugplaner Auslegungen erzeugen, die die minimale Anzahl von Werkzeugstufen aufweisen und die auf die Gesenkschiene der Abkantpresse passen. Wie oben erörtert, identifiziert der Werkzeugplaner zuerst Biegevorgänge mit kompatiblen Auslegungsbeschränkungen (siehe z. B. Schritt S.16 in 10) und erzeugt dann Auslegungspläne, indem er Biegevorgänge mit kompatiblen Auslegungsbeschränkungen den gleichen Stufen zuordnet (siehe z. B. Schritt S.20 in 10). Eine detailliertere Beschreibung dieser Schritte und der verschiedenen Funktionen und Arbeitsschritte, die von der Werkzeugstufe bei der Durchführung der Auslegungsplanung ausgeführt werden können, wird jetzt unten in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gegeben.
  • Verschiedene Verfahren und Prozesse können genutzt werden, um die Kompatibilität von Auslegungsbeschränkungen zu bestimmen. Zum Beispiel kann von zwei Biegevorgängen festgestellt werden, dass sie kompatible Auslegungsbeschränkungen haben, wenn eine Stufe (oder für kollineare Biegungen ein Satz von Stufen) existiert, die (oder der) beide Biegevorgänge unterbringen kann. Die Kompatibilität von zwei Biegevorgängen kann bestimmt werden, indem die technische Möglichkeit von zusammengesetzten Stufen festgestellt wird. Die technische Möglichkeit von zusammengesetzten Stufen kann als gegeben festgestellt werden, wenn zwei Arbeitsvorgänge derart einander überlagert werden können, dass Behinderungen für einen Arbeitsvorgang nicht auf Biegelinien für den andere überlappen und umgekehrt. Wenn derartige Bedingungen existieren, dann kann der Werkzeugplaner zusammengesetzte Stufen erzeugen, die beide Arbeitsvorgänge unterbringen können.
  • Unter Bezug auf 13 wird jetzt ein exemplarischer Prozess dargeboten, mit dessen Hilfe die Beschränkungskompatibilität bestimmt werden kann. i und j seien zwei Biegevorgänge. oi und oj seien Bezugspunkte für diese Arbeitsvorgänge. Xi und Xj seien die Positionen für oi und oj in einem willkürlich definierten eindimensionalen Weltkoordinatensystem. Wenn Auslegungsbeschränkungen für zwei Arbeitsvorgänge kompatibel sind, dann wird ein Bereich relativer Positionen dieser Arbeitsvorgänge existieren, in dem Behinderungen für den Arbeitsvorgang i sich nicht mit der Biegelinie für Arbeitsvorgang j überschneiden und umgekehrt. Diese Bedingung kann mathematisch wie folgt ausgedrückt werden: XLj,i ≤ Xj – Xi ≤ XRj,i wobei „XLj,i" die am weitesten links befindliche Position von Arbeitsvorgang j in Bezug auf Arbeitsvorgang i ist, und „XRj,i" ist die am weitesten rechts befindliche Position von Arbeitsvorgang j in bezug auf Arbeitsvorgang i. 13 stellt dieses Konzept graphisch dar.
  • Für einfache Biegungen können die Positionen XLj,i und XRj,i direkt aus den Auslegungsbeschränkungsparametern Li, Gli, Gri, Lj, Glj und Grj berechnet werden. Wenn kein technisch möglicher Bereich relativer Positionen existiert, dann werden zwei Arbeitsvorgänge als inkompatibel angesehen. Für kollineare Biegungen können die Positionen XLj,i und XRj,i berechnet werden, indem die Schnittlinie von Bereichen relativer Positionen als Biegelinien angesehen werden, die die kollineare Biegung bilden. Intervall-Algebra kann angewandt werden, um Bereiche relativer Positionen für kollineare Biegungen zu berechnen. In so einem Fall kann der Positionsbereich für jede einzelne Biegung, die die kollineare Biegung bildet, berechnet werden. Der Positionsbereich für die kollineare Biegung kann berechnet werden, indem die Schnittlinien von Positionsbereichen als einzelne Biegungen angesehen werden (z. B. kann die kollineare Biegung nur auf die Positionen gebracht werden, die in die Positionsbereiche jeder einzelnen Biegung fallen). Bei unterbrochenen kollinearen Biegungen darf der Unterbrechungsindex der zusammengesetzten Stufe nicht den maximalen Unterbrechungsindex der zwei kollinearen Biegungen übersteigen.
  • Die Kompatibilität von Vielfach-Biegevorgängen kann ebenfalls kurz und bündig definiert und bestimmt werden. Zum Beispiel werden im Falle von n Biegevorgängen die folgenden zwei Ungleichungen für jedes Paar ij (wobei i nicht gleich j ist) definiert: Xj – Xi ≤ XRj,i Xi – Xj ≤ –XLj,i
  • Wenn ein Vektor {X1, X2, ..., Xn} existiert, der die obigen Ungleichungen erfüllt, dann können n Arbeitsvorgänge als kompatibel angesehen werden. Standardverfahren der linearen Programmierung können angewandt werden, um zu bestimmen, ob ein solcher Vektor existiert. Zum Beispiel können Verfahren der iterativen Beschränkungsfortpflanzung genutzt werden, um den Bereich relativer Positionen jedes Arbeitsvorgangs in dem Bestand zu identifizieren. Das heißt, ein Verfahren der iterativen Beschränkungsfortpflanzung kann angewandt werden, um das Problem der linearen Programmierung zu lösen. Im allgemeinen kann ein Beschränkungs-Netzwerk durch ein konkretes Beispiel dargestellt werden, um den Bereich der möglichen Positionen verschiedener Biegevorgänge in Bezug auf einander zu verfolgen. Anfänglich kann ein zufällig gewähltes Paar von Arbeitsvorgängen aus dem Satz von Arbeitsvorgängen ausgewählt und dann dem Beschränkungs-Netzwerk zugefügt werden. Nach Zufügung dieser Arbeitsvorgänge zu dem Beschränkungs-Netzwerk kann der Positionsbereich für diese zwei Arbeitsvorgänge berechnet werden. Danach können weitere Arbeitsvorgänge, jeweils einer auf einmal, dem Beschränkungs-Netzwerk zugefügt werden. Jedes Mal, wenn ein Arbeitsvorgang dem Beschränkungs-Netzwerk zugefügt wird, können die Positionsbereiche aller Arbeitsvorgänge in dem Netzwerk auf den aktuellen Stand gebracht werden, um den neuen Arbeitsvorgang mit zu berücksichtigen. Wenn alle Biegevorgänge dem Netzwerk zugefügt worden sind, können technisch mögliche Positionen verschiedener Arbeitsvorgänge in Bezug auf einander aus den möglichen Positionsbereichen ausgewählt werden.
  • Wie oben erwähnt, können verschiedene Techniken und Verfahren angewandt werden, um die Auslegungsplanungs-Merkmale der vorliegenden Erfindung zu realisieren. Zum Beispiel können Zustandsraumsuchverfahren durchgeführt werden, um einen optimalen Auslegungsplan zu bestimmen. Während eines derartigen Suchlaufs können verschiedene Abfolgen von Arbeitsvorgängen ausprobiert werden, und der Werkzeugplaner kann diejenige bevorzugen, die den geringsten Auslegungsaufwand erfordert. Dies kann geschehen, indem die Auslegungsplanung für Teil-Abfolgen von Arbeitsvorgängen, die zu besseren Auslegungen führen, vorgenommen wird. Teil-Abfolgen von Arbeitsvorgängen, die aussichtsreich erscheinen, können zuerst untersucht werden, was zu einer erhöhten Berechnungseffektivität führt. Von all den Abfolgen von Arbeitsvorgängen, die während des Zustandsraumsuchlaufs untersucht werden, können die Abfolgen von Arbeitsvorgängen, die den geringsten Auslegungsaufwand verursachen, die bevorzugten sein und von dem Werkzeugplaner ausgewählt werden.
  • Um ein nicht einschränkendes Beispiel anzuführen: 14 stellt exemplarische Prozesse und Arbeitsvorgänge dar, die von dem Werkzeugplaner ausgeführt werden können, wenn die Auslegungsplanung durchgeführt wird (d. h., die Schritte S.16-S.24 in 10). Wie in 14 dargestellt, kann der Werkzeugplaner, nachdem die Auslegungsplanungs-Routine gestartet worden ist, in Schritt S.110 zu der Liste aller möglichen Biegevorgänge, die an der Teilefamilie auszuführen sind, 0 setzen. Danach kann in Schritt S.120 der am meisten einschränkende Biegevorgang o in der Liste O bestimmt werden. Das heißt, für die in der Liste O enthaltenen Arbeitsvorgänge kann der am meisten einschränkende Biegevorgang bestimmt werden. Das kann auf der Grundlage verschiedener Prozesse und Techniken erfolgen. Zum Beispiel kann in Schritt S.120 der kollineare Biegevorgang mit dem maximalen Unterbrechungsindex in der Liste O aufge funden und als der am meisten einschränkende Biegevorgang identifiziert werden. Wenn es keine kollinearen Arbeitsvorgänge gibt, dann kann der Biegevorgang in der Liste O mit der maximalen Länge (z. B. auf der Basis der Länge der Biegelinie) aufgefunden und als der am meisten einschränkende Biegevorgang identifiziert werden.
  • In Schritt S.130 findet der Werkzeugplaner den Satz von Arbeitsvorgängen c(o) in der Liste O, die kompatible Stufenbeschränkungen mit dem am meisten einschränkenden Biegevorgang o haben. Die oben beschriebenen verschiedenen Verfahren und Techniken können angewandt werden, um die kompatiblen Stufenbeschränkungen zu bestimmen. Nachdem die kompatiblen Stufenbeschränkungen bestimmt worden sind, kann in Schritt S.140 eine Stufe oder ein Satz von Stufen s gebaut werden, die oder der den Stufenbeschränkungen für o und c(o) genügt. Danach können o und c(o) in Schritt S.150 auf die Stufen oder Stufe s übertragen werden, indem relative Positionen von o und c(o) in Bezug auf die Stufen oder Stufe s berechnet werden. Danach können o und c(o) in Schritt S.160 aus der Liste O entfernt werden, und die Verarbeitung kann dann zu Schritt S.170 weitergehen. In Schritt S.170 wird entschieden, ob die Liste der Arbeitsvorgänge O leer ist. Wenn festgestellt wird, dass O nicht leer ist (Nein in Schritt S.170), dann geht der logische Ablauf zu Schritt S.120 zurück. Andernfalls (Ja in Schritt S.170) ist die Auslegungsplanungs-Routine beendet, wie in 14 gezeigt.
  • Der oben beschriebene Prozess der Auslegungsplanung von 14 kann auf einern Verfahren der schrittweisen Beschränkungsfortpflanzung beruhen. Während jedes Durchlaufs kann mindestens ein Biegevorgang auf eine Stufe (oder einen Satz von Stufen) übertragen werden, und dieser Prozess kann die Anwendung des Backtracking ausschließen. Im Ergebnis kann der Prozess der Auslegungsplanung in polynomieller Zeit laufen. Wenn es keine unterbrochenen kollinearen Biegungen gibt, müßte die optimale Lösung ohne weiteres erreicht werden. Die Auslegungsplanung kann auch als Bewertungsfunktion genutzt werden, um die Suche zur Auswahl einer nahezu optimalen Abfolge von Arbeitsvorgängen zu leiten. In so einem Fall kann der Prozess der Auslegungsplanung in eine Backtracking-Suchroutine umgewandelt werden, um in jedem Fall die optimale Antwort oder Lösung zu finden.
  • Nach der Identifizierung der erforderlichen Werkzeugstufen und der Übertragung verschiedener Biegungen auf Stufen kann der Werkzeugplaner Stufen auf der Biegemaschine (d. h., der Abkantpresse) anordnen, um den Bewegungsaufwand bei der Überführung der Teile von einer Stufe zur anderen zu minimieren. Verschiedene Verfahren können angewandt werden, um die Übertragungshäufigkeit der Teile zu ermitteln und die Werkstücksbewegung zu minimieren. Beispielsweise kann ein Verfahren angewandt werden, das die Übertragungshäufigkeit der Teile unter allen Paaren von Stufen ermittelt und die Stufen mit hoher Übertragungshäufigkeit nebeneinander anordnet. Ein derartiges Verfahren kann äußere Beschränkungen der Stufenposition in Betracht ziehen, die die Positionierung einer bestimmten Stufe an bestimmten Stellen einschränken, zum Beispiel aufgrund von Anforderungen, die der Robotergreifer oder die Messung der Teile stellt.
  • Mit Hilfe eines Stufenanordnungs-Verfahrens kann der Werkzeugplaner erforderliche Werkzeugstufen identifizieren und verschiedene Biegungen auf Stufen übertragen und danach die Stufen auf der Biegemaschine anordnen, um den Bewegungsaufwand bei der Überführung des Teils von einer Stufe zur anderen zu minimieren. Während dieses Schritts kann der Werkzeugplaner äußere Beschränkungen der Stufenposition in Betracht ziehen, die die Positionierung einer bestimmten Stufe an bestimmten Stellen einschränken, zum Beispiel aufgrund von Anforderungen, die der Robotergreifer oder die Messung der Teile stellt, wie oben erwähnt. Insbesondere kann dieser Prozess so gestaltet sein, dass zuerst Stufen identifiziert werden, die nicht an der äußersten linken Position oder an der äußersten rechten Position der Biegemaschine angeordnet werden dürfen. Dies kann geschehen, indem die Bedingungen der Roboterbeschickung und die Meßbedingungen für verschiedene Biegungen, die auf eine Stufe übertragen worden sind, analysiert werden. Eine Stufe, die eine Roboterbeschickung von der linken Seite erfordert oder eine Meßposition zur linken Seite einer Stufe hin hat, darf nicht an der äußersten linken Position angeordnet werden. In gleicher Weise darf eine Stufe, die eine Roboterbeschickung von der rechten Seite erfordert oder eine Meßposition zur rechten Seite einer Stufe hin hat, nicht an der äußersten rechten Position angeordnet werden. Als nächster Schritt kann der Werkzeugplaner die Übertragungshäufigkeit der Teile zwischen allen Paaren von Stufen ermitteln. Schließlich können die Stufen so angeordnet werden, dass die Stufen mit höherer Übertragungshäufigkeit nebeneinander untergebracht werden. Wenn nach diesem Schritt Stufen, die nicht an der äußersten linken oder rechten Position angeordnet werden dürfen, an der äußersten linken oder rechten Position angeordnet sind, können sie mit einer anderen Stufe so ausgetauscht werden, dass es zu einer minimalen Zunahme des Bewegungsaufwands führt.
  • Die Merkmale der vorliegenden Erfindung können zur Durchführung der Mehrteil-Auslegungsplanung und zur Erzeugung von gemeinsamen Auslegungen genutzt werden. Die 15A und 15B verdeutlichen die möglichen Kosteneinsparungen (aus gedrückt als Zeit), die gegenüber herkömmlichen Verfahren dadurch erreicht werden können, dass die Verfahren der Auslegungsplanung der vorliegenden Erfindung angewandt werden, um durch Mehrteil-Auslegungsplanung gemeinsame Auslegungen zu erzeugen. Anstatt Prozesspläne zu erzeugen, indem jeweils ein Teil auf einmal berücksichtigt wird (siehe z. B. 15A), werden nach der vorliegenden Erfindung mehrere Teile gleichzeitig berücksichtigt, um die Möglichkeiten gemeinsamer Fertigungsressourcen und gemeinsamer Auslegungen zu nutzen (siehe z. B. 15B). Die Herangehensweise der vorliegenden Erfindung schafft auf diese Weise Prozesspläne, die über den gesamten Satz von Teilen optimiert werden, und nutzt Werkzeuge und Einspannvorrichtungen, die für Vielfachteile funktionieren. Eine derartige Herangehensweise verbessert nicht nur den Gesamtdurchsatz der Fertigungseinrichtung, sondern gestattet es auch, Teile in jeder willkürlichen Kombination (zeitlich) zu planen, ohne extra Auslegungen zu benötigen. Diese Planungsflexibilität kann genutzt werden, um den während des Prozesses vorhandenen Bestand zu verringern und Produktionsverzögerungen oder Engpässe zu verhindern. Durch die gemeinsame Nutzung von Auslegungen wird es auch möglich, dass eine Produktionseinrichtung eine größere Vielfalt von Teilen in der Fertigungsabteilung bewältigt, ohne den Gesamtdurchsatz wesentlich zu verringern.
  • Zum Zwecke der Verdeutlichung, und um ein weiteres Beispiel für die Vorteile der Erfindung zu liefern, zeigen die 16A-16C und 17 verschiedene Beispiele der Auslegungsplanung auf der Grundlage der exemplarischen Blechteile in den 4A-4C. Insbesondere zeigen die 16A, 16B bzw. 16C die unabhängige Auslegung der Abkantpresse für die exemplarischen Teile in den 4A, 4B bzw. 4C. Weiterhin zeigt 17 einen zusammengesetzten Auslegungsplan für die exemplarischen Teile in den 4A, 4B und 4C, der mit Hilfe der Merkmale der Erfindung hinsichtlich der Mehrteil-Auslegungsplanung erarbeitet wurde.
  • Sowohl Probleme der Einzelteil- als auch Probleme der Mehrteil-Auslegungsplanung können mit Hilfe der verschiedenen Verfahren und bevorzugten Ausführungsbei spiele der vorliegenden Erfindung gelöst werden, und somit ist die vorliegende Erfindung nicht lediglich auf die Lösung von Problemen der Mehrteil-Auslegung beschränkt. Das heißt, für einen Einzelteil-Auslegungsplan nehme man ein gegebenes Teil W mit einer Abfolge von Arbeitsvorgängen oder Biegungen Ow, für das Teil W an. In so einem Fall wird der Werkzeugplaner der vorliegenden Erfindung die kompakteste Auslegung der Abkantpresse finden. Wenn es keine technisch mögliche Auslegung gibt, kann der Werkzeugplaner eine Fehlermeldung anzeigen. Ein Beispiel für ein derartiges Problem der Einzelteil-Auslegungsplanung für Teil 1 aus 4A lautet wie folgt:
    W1: Teil 1 (in 4A gezeigt)
    Ow: [(b7)(b2, b3)(b4, b5)(b6)(b1)]
  • Weiterhin können die Probleme der Einzelteil-Auslegungsplanung für Teil 2 in 4B und Teil 3 in 4C wie folgt angegeben werden:
    W2: Teil 2 (in 4B gezeigt), Ow: [(b1)(b2, b3)(b4, b5)(b6)(b7)]
    W3: Teil 3 (in 4C gezeigt), Ow3: [(b1)(b2)(b3)(b4)(b5)]
  • Wie oben erwähnt, besteht das Ziel darin, den effizientesten Auslegungsplan für das Problem der Einzelteil-Auslegungsplanung zu bestimmen. Durch Anwendung der verschiedenen Arbeitsschritte und Verfahren der Auslegungsplanung der Erfindung bei einem jeden der exemplarischen Teile aus den 4A, 4B und 4C (d. h., Teil 1, Teil 2 und Teil 3) können für jedes Teil einzelne Auslegungspläne erzeugt werden. Die 16A, 16B bzw. 16C zeigen exemplarische, unabhängige Lösungen für die Auslegung der Abkantpresse für Teil 1, Teil 2 bzw. Teil 3 aus den 4A, 4B bzw. 4C. Des weiteren werden die Daten des Auslegungsplans für jede dieser einzelnen Auslegungs-Lösungen unten in Tabelle 2 im Format (B, T, P) aufgeführt. TABELLE 2: Unabhängige Auslegungspläne
    Teil 1 Teil 2 Teil 3
    B T P B T P B T P
    b7 Stufe 2 50 b1 Stufe 3 0 b1 Stufe 1 10
    b2 Stufe 2 0 b2 Stufe 1 0 b2 Stufe 1 30
    b3 Stufe 1 0 b3 Stufe 2 50 b3 Stufe 1 0
    b4 Stufe 2 0 b4 Stufe 1 0 b4 Stufe 1 30
    b5 Stufe 1 0 b5 Stufe 2 0 b5 Stufe 1 0
    b1 Stufe 2 0 b6 Stufe 1 2
    b6 Stufe 2 0 b7 Stufe 1 -2
  • Außerdem können Probleme der Mehrteil-Auslegungsplanung unter Verwendung der verschiedenen Verfahren und Aspekte der vorliegenden Erfindung gelöst werden.
  • 17 verdeutlicht einen zusammengesetzten Auslegungsplan für die drei exemplarischen Teile der 4A, 4B und 4C. Der zusammengesetzte Auslegungsplan beruht auf der Lösung für ein Problem der Mehrteil-Auslegungsplanung, das von dem Werkzeugplaner der vorliegenden Erfindung gelöst wird. Man nehme zum Beispiel an, dass ein Satz von Teilen Z und ein Satz von Arbeitsvorgangs-Abfolgen Oz für die Teile Z gegeben ist. In so einem Fall wäre das Ziel für dieses Problem der Mehrteil-Auslegungsplanung, die effizienteste zusammengesetzte Auslegung zu finden, die verwendet werden kann, um jedes Teil in Z in Übereinstimmung mit dem Folgenden zu erzeugen:
    Z: {Teil 1, Teil 2, Teil 3} (gezeigt in den 4A-4C)
    Oz: {(b7)(b2, b3)(b4, b5)(b1)(b6)], [(b1)(b2, b3)(b4, b5)(b6)(b7)], [(b1)(b2)(b3)(b4)(b5)]}
  • Auf der Grundlage der Merkmale der Erfindung verdeutlicht 17 eine exemplarische Lösung für einen zusammengesetzten Auslegungsplan für die drei exemplarischen Teile der 4A, 4B und 4C. Außerdem werden die verschiedenen Daten für die Lösung des zusammengesetzten Auslegungsplans in 17 unten in Tabelle 3 im Format (B, T, P) aufgeführt. In der exemplarischen Lösung für den zusammengesetzten Auslegungsplan sind alle kollinearen Biegungen auf die gleiche Gruppe von Stufen übertragen worden. Ferner sind bei den Daten in Tabelle 3 die Längen der kollinearen Stufen (d. h., Stufe 1 und Stufe 2) nicht den Längen irgendwelcher kollinearen Biegungen gleich. Stattdessen sind die Längen der kollinearen Stufen aus zusammengesetzten Beschränkungen hergeleitet worden und sind geeignet, alle kollinearen Biegungen unterzubringen. TABELLE 3: Zusammengesetzter Auslegungsplan
    Teil B T P
    Teil 1 b7 Stufe 1 0
    Teil 1 b2 Stufe 2 0
    Teil 1 b3 Stufe 1 20
    Teil 1 b4 Stufe 2 0
    Teil 1 b5 Stufe 1 20
    Teil 1 b1 Stufe 3 30
    Teil 1 b6 Stufe 3 30
    Teil 2 b1 Stufe 3 0
    Teil 2 b2 Stufe 1 0
    Teil 2 b3 Stufe 2 60
    Teil 2 b4 Stufe 1 0
    Teil 2 b5 Stufe 2 10
    Teil 2 b6 Stufe 1 12
    Teil 2 b7 Stufe 1 –2
    Teil 3 b1 Stufe 3 80
    Teil 3 b2 Stufe 3 100
    Teil 3 b3 Stufe 3 70
    Teil 3 b4 Stufe 3 100
    Teil 3 b5 Stufe 3 70
  • Wie man einsehen wird, können die verschiedenen Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung eine bedeutende Verbesserung gegenüber derzeitigen teilzentrischen Prozessplanungs-Systemen bieten und eine einzigartige Herangehensweise bei der Prozessplanung für die Massenfertigung nach Kundenwunsch darstellen. Die Mehrteil-Auslegungs-Planungsverfahren der vorliegenden Erfindung können angewandt werden, um die Gesamtzahl der erforderlichen Auslegungen wesentlich zu verringern und den Gesamtdurchsatz von Fertigungseinrichtungen einschließlich von Fertigungseinrichtungen zum Biegen von Blechen zu erhöhen.
  • Wie oben beschrieben, wird ein Auslegungs-Planungssystem bereitgestellt, in dem eine zu fertigende Teilefamilie identifiziert wird und die von den verschiedenen Biegevorgängen in der Teilefamilie auferlegten Auslegungsbeschränkungen bestimmt werden. Die Auslegungsbeschränkungen können räumliche Beschränkungen zu den Abmessungen und Positionen verschiedener Werkzeugstufen in der Auslegung definieren oder beschreiben. Nach der Identifizierung der Auslegungsbeschränkungen werden Auslegungspläne erzeugt, die allen Auslegungsbeschränkungen genügen. Jeder Auslegungsplan, der allen Auslegungsbeschränkungen genügt, kann dann genutzt werden, um jedes Teil in der Teilefamilie unterzubringen. Beschränkungs-Fortpflanzungsverfahren können dann angewandt werden, um kompatible Auslegungsbeschränkungen zu identifizieren und Auslegungspläne zu erstellen.
  • Weiterhin wird ein Mehrteil-Auslegungs-Planungssystem zur Erzeugung eines zusammengesetzten Auslegungsplans für Arbeitsvorgänge bereitgestellt, die von einer Biegearbeitsstation an einer Mehrzahl von Blechteilen durchzuführen sind. Das Auslegungs-Planungssystem kann umfassen: eine Einrichtung zur Identifizierung von Auslegungsbeschränkungen für Arbeitsvorgänge, die an einem jeden aus der Mehrzahl von Teilen durchzuführen sind; eine Einrichtung für die in Übereinstimmung mit den von der Identifizierungseinrichtung identifizierten Auslegungsbeschränkungen erfolgende Bestimmung von Arbeitsvorgängen, die mit den Teilen durchzuführen sind, die kompatible Auslegungsbeschränkungen haben; und eine Einrichtung für die Zuordnung von Arbeitsvorgängen, von denen festgestellt wird, dass sie kompatible Beschränkungen haben, zu entsprechenden Werkzeugstufen der Biegearbeitsstation, um so einen zusammengesetzten Auslegungsplan für die Mehrzahl von Teilen zu entwickeln.
  • Gemäß den verschiedenen Merkmalen und Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können verschiedenartige Blechteile gemeinsame Auslegungen haben, und die Notwendigkeit für zusätzliche Werkzeuganordnungen und Einspannvorrichtungen kann minimiert werden. Daher lassen sich eine erhöhte Produktivität und ein erhöhter Gesamtsystemdurchsatz erreichen.
  • Weiterhin wird ein Verfahren zur Mehrteil-Auslegungsplanung für Arbeitsvorgänge bereitgestellt, die von einer Biegearbeitsstation an einer Mehrzahl von Blechteilen in Übereinstimmung mit einem zusammengesetzten Auslegungsplan durchzuführen sind. Das Verfahren der Auslegungsplanung kann umfassen: Identifizierung von Auslegungsbeschränkungen für Arbeitsvorgänge, die an einem jeden aus der Mehrzahl der Teile durchzuführen sind; in Übereinstimmung mit den identifizierten Auslegungsbeschränkungen erfolgende Bestimmung von Arbeitsvorgängen, die mit den Teilen durchzuführen sind, die kompatible Auslegungsbeschränkungen haben; und Zuordnung von Arbeitsvorgängen, von denen festgestellt wird, dass sie kompatible Beschränkungen haben, zu entsprechenden Werkzeugstufen der Biegearbeitsstation, um einen zusammengesetzten Auslegungsplan für die Mehrzahl von Teilen zu entwickeln.

Claims (32)

  1. Verfahren zur Auslegungsplanung für Arbeitsvorgänge, die durch eine Biegearbeitsstation (10, 12, 14, 16, 18, 20) ausgeführt werden sollen, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsvorgänge an einer Mehrzahl von Blechteilen (Teil 1-Teil N, Teil A-D) ausgeführt werden, und das Verfahren die Schritte aufweist von: – Identifizieren (S.8) von Auslegungsbeschränkungen für Arbeitsvorgänge, die an jedem der Mehrzahl von Blechteilen (Teil 1-Teil N, Teil A-D) ausgeführt werden; – Bestimmen (S.16) von Arbeitsvorgängen, die an Teilen der Mehrzahl von Blechteilen (Teil 1-Teil N, Teil A-D) ausgeführt werden, wobei die Arbeitsvorgänge kompatible Auslegungsbeschränkungen haben; – Erzeugen (S.24) eines zusammengesetzten Auslegungsplanes für die Mehrzahl der Blechteile (Teil 1-Teil N, Teil A-D), wobei der zusammengesetzte Auslegungsplan allen Auslegungsbeschränkungen genügt, die für die Mehrzahl der Blechteile (Teil 1-Teil N, Teil A-D) identifiziert werden; und wobei der Erzeugungsschritt das Übertragen von Arbeitsvorgängen, die bestimmt sind, um kompatible Auslegungsbeschränkungen zu haben, auf die entsprechenden Werkzeugstufen der Biegearbeitsstationen beinhaltet, um einen zusammengesetzten Auslegungsplan für die Mehrzahl von Blechteilen (Teil 1-Teil N, Teil A-D) zu entwickeln.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte des Festlegens (S.130) einer Teilefamilie aus der Mehrzahl der Blechteile, wobei die Teilefamilie kompatible Auslegungsbeschränkungen, auferlegt durch die Arbeitsschritte (c(o)), aufweist, die an jedem Teil der Teilefamilie ausgeführt werden sollen, und Erzeugen (S.140-S.160) eines gemeinsamen Auslegungsplanes für die Teilefamilie.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen das Identifizieren eines Satzes von Arbeitsvorgängen (c(o)) enthält, die kompatible Auslegungsbeschränkungen aufweisen, durch Herausfinden der Werkzeugstufen (s), die jeden Arbeitsvorgang innerhalb des Satzes der Arbeitsvorgänge aufnehmen können.
  4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegungsbeschränkungen einen Satz von Auslegungsbeschränkungsparametern aufweisen, wobei die Auslegungsbeschränkungsparameter Auslegungsbeschränkungen definieren, die zu einer Positionierung der Teile in der Biegearbeitsstation gehören, um die Arbeitsvorgänge auszuführen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegungsbeschränkungsparameter für jedes Teil Werkzeugparameter enthalten, wobei zumindest einer der Werkzeugparameter entsprechend einer minimalen Werkzeugstufenlänge für jeden Arbeitsvorgang festgelegt wird, die gegeben ist, durch: L-Toleranz wo „L" eine Länge einer Biegelinie des Teiles ist und die „Toleranz" eine vorbestimmte Toleranzgröße ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegungsbeschränkungsparameter für jedes Teil Werkzeugparameter enthalten, wobei zumindest einer der Werkzeugparameter entsprechend einer maximalen erlaubten Werkzeugstufenlänge für jeden Arbeitsvorgang festgelegt wird, die gegeben ist, durch: Gr + Gl + L – Spaltwo „Gr" eine Spaltlänge auf der rechten Seite einer Biegeposition des Teiles ist, „Gl" eine Spaltlänge auf einer linken Seite der Biegeposition des Teiles ist, „L" eine Länge einer Biegelinie an der Biegeposition des Teiles ist und „Spalt" eine vorbestimmte Spaltgröße ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegungsbeschränkungsparameter für jedes Teil aufweisen: eine Spaltlänge „Gr" auf der rechten Seite einer Biegeposition des Teiles, die den Abstand bezeichnet, um den eine Werkzeugstufenlänge in die Richtung zu der rechten Seite der Biegeposition verlängert werden kann, eine Spaltlänge „Gl" auf der linken Seite der Biegeposition des Teils, die den Abstand bezeichnet, um den eine Anordnungsstufe in die Richtung zu der linken Seite der Biegung verlängert werden kann; eine Behinderungslänge „Or" auf der rechten Seite der Biegeposition, die einen Raum bezeichnet, in dem keine Werkzeuganordnung auf der rechten Seite der Biegeposition gestattet ist; und eine Behinderungslänge „Ol" auf der linken Seite der Biegeposition; die einen Raum bezeichnet, in dem keine Werkzeuganordnung auf der linken Seite der Biegeposition gestattet ist; einen Sicherheitsabstand „Sr" auf der rechten Seite der Biegeposition, der einen minimalen Abstand zwischen der Biegeposition und einer nächsten Werkzeugstufe in der Richtung zu der rechten Seite der Biegeposition bezeichnet; und einen Sicherheitsabstand „Sl" auf der linken Seite der Biegeposition, der einen minimalen Abstand zwischen der Biegeposition und einer nächsten Werkzeugstufe in der Richtung zu der linken Seite der Biegeposition bezeichnet.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegungsbeschränkungen für das Anordnen in Übereinstimmung mit dem Folgenden identifiziert werden: (Gr + Gl + 1 – Spalt) ≥ S ≥ (L – Toleranz), Gl – 0,5 (Spalt) ≥ P, Gl – 0,5 (Spalt) ≥ (S – P – L), Sr ≤ (S – P – L + Dr), und Sl ≤ (P + Dl),wo „Dl" ein Abstand zwischen einer momentanen Werkzeugstufe und einer linken benachbarten Werkzeugstufe ist, „Dr" ein Abstand zwischen einer momentanen Werkzeugstufe und einer rechten benachbarten Werkzeugstufe ist, „L" eine Länge einer Biegelinie in einer Biegeposition des Teiles ist, „S" eine Länge der momentanen Werkzeugstufe ist und „P" eine relative Position der Biegelinie in Bezug auf eine linke Kante der momentanen Werkzeugstufe ist.
  9. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Identifizieren das Bestimmen jeder der Auslegungsbeschränkungen auf der Grundlage einer Zwischenform der Blechteile und die Konfiguration der Werkzeuganordnung von der Biegearbeitsstation für jeden Arbeitsvorgang enthält.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen das Schaffen eines geometrischen Modells der Zwischenform der Teile und die Konfiguration der Werkzeuganordnung und das Berechnen von Teile-Werkzeug-Kreuzungsbereichen vorsieht, um Auslegungsbeschränkungsparameter für jeden Arbeitsvorgang festzulegen.
  11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (S.130) der Teilefamilie das Bilden einer Liste (O) von Arbeitsvorgängen, die an der Mehrzahl von Blechteilen ausgeführt werden sollen, und das Wiederholen des Folgenden enthält, bis die Liste (O) leer ist: Bestimmen eines am meisten beschränkenden Arbeitsvorgangs (o) in der Liste (O); Identifizieren eines Satzes von Arbeitsvorgängen (c(o)) in der Liste (O), die kompatible Beschränkungen mit dem am meisten beschränkenden Arbeitsvorgang (o) haben; Definieren eines Satzes von Stufen für den zusammengesetzten Auslegungsplan, der den Beschränkungen für dem am meisten begrenzenden Arbeitsvorgang (o) und dem Satz von Arbeitsvorgängen (c(o)) genügt; Übertragen des am meisten beschränkenden Arbeitsvorgangs (o) und des Satzes von Arbeitsvorgängen (c(o)) zu dem Satz von Stufen des zusammengesetzten Auslegungsplans; und Entfernen des am meisten beschränkenden Arbeitsvorgangs (o) und des Satzes von Arbeitsvorgängen (c(o)) von der Liste (O).
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen aufweist, das Auffinden von Arbeitsvorgängen eines Biegevorgangs mit einer maximalen Biegelinienlänge in der Liste (O) und das Übertragen des Biegevorgangs mit der maximalen Biegelinienlänge als den am meisten beschränkenden Arbeitsvorgang (o) in die Liste (O).
  13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen aufweist das Auffinden von Arbeitsvorgängen eines kolinearen Biegevorgangs mit einem maximalen Unterbrechungsindex in der Liste (O) und Übertragen des koli nearen Biegevorgangs mit dem maximalen Unterbrechungsindex als den am meisten beschränkenden Arbeitsvorgang (o) in die Liste (O).
  14. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifizierung von Arbeitsvorgängen mit kompatiblen Auslegungsbeschränkungen das Bestimmen von Auslegungsbeschränkungen für die Liste (O) von Arbeitsvorgängen enthält, wobei jede der Auslegungsbeschränkungen einen Satz von Auslegungsbeschränkungsparametern aufweist, die Auslegungsbeschränkungen bezüglich des Positionierens eines Teils in der Biegearbeitsstation bilden, um die Biegevorgänge auszuführen.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegungsbeschränkungsparameter Werkzeugparameter enthalten, wobei zumindest einer Werkzeugparameter entsprechend einer minimalen Werkzeugstufenlänge für jeden Arbeitsvorgang definiert wird, der gegeben ist durch: L-Toleranz, wo „L" eine Länge einer Biegelinie des Teiles ist, und die „Toleranz" eine vorbestimmte Toleranzgröße ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegungsbeschränkungsparameter Werkzeugparameter enthalten, wobei zumindest einer der Werkzeugparameter entsprechend einer maximal gestatteten Werkzeugstufenlänge für jeden Arbeitsvorgang definiert ist, die gegeben ist durch: Gr + Gl + L – Spaltwo „Gr" eine Spaltlänge auf der rechten Seite einer Biegeposition des Teiles ist, „Gl" eine Spaltlänge auf der linken Seite der Biegeposition des Teiles ist, „L" eine Länge einer Biegelinie an der Biegeposition des Teiles ist, und „Spalt" eine vorbestimmte Spaltgröße ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegungsbeschränkungsparameter aufweisen: eine Spaltlänge „Gr" auf einer rechten Seite einer Biegeposition des Teils, die den Abstand bezeichnet, um den eine Werk zeugstufe in die Richtung zu der rechten Seite der Biegeposition verlängert werden kann; eine Spaltlänge „Gl" auf einer linken Seite einer Biegeposition des Teils, die den Abstand bezeichnet, um den eine Werkzeugstufe in die Richtung zu der linken Seite der Biegeposition verlängert werden kann; eine Behinderungslänge „Or" auf der rechten Seite der Biegeposition, die einen Raum bezeichnet, in dem keine Werkzeuganordnung auf der linken Seite der Biegeposition gestattet ist; eine Behinderungslänge „Ol" auf der rechten Seite der Biegeposition, die einen Raum bezeichnet, in dem keine Werkzeuganordnung auf der linken Seite der Biegeposition gestattet ist; einen Sicherheitsabstand „Sr" auf der rechten Seite der Biegeposition, der einen minimalen Abstand zwischen der Biegeposition und der nächsten Werkzeugstufe in der Richtung zu der rechten Seite der Biegeposition bezeichnet, und einen Sicherheitsabstand „Sl" auf der linken Seite der Biegeposition, der einen minimalen Abstand zwischen der Biegeposition und einer nächsten Werkzeugstufe in der Richtung zu der linken Seite der Biegeposition bezeichnet.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegungsbeschränkungen in Übereinstimmung mit dem Folgenden festgelegt werden: (Gr + Gl + L – Abstand) ≥ S ≥ (L – Toleranz), Gl – 0,5 (Spalt) ≥ P, Gr – 0,5 (Spalt) ≥ (S – P – L), Sr ≤ (S – P – L + Dr), und Sl ≤ (P + Dl),wo „Dl" ein Abstand zwischen einer momentanen Werkzeugstufe und einer linken benachbarten Werkzeugstufe ist, „Dr" ein Abstand zwischen einer momentanen Werkzeugstufe und einer rechten benachbarten Werkzeugstufe ist, „L" die Länge einer Biegelinie an einer Biegeposition des Teiles ist, „S" eine Länge der momentanen Werkzeugstufe ist und „P" eine relative Position der Biegelinie in Bezug auf eine linke Kante der momentanen Werkzeugstufe ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifizierungsvorgänge mit kompatiblen Beschränkungen die Bestimmung umfassen, dass ein Arbeitsvorgang i und ein Arbeitsvorgang j kompatibel sind, wenn ein Bereich von relativen Positionen vorhanden ist, der dem Folgenden genügt: XLj,i ≤ Xj – Xi ≤ XRj,i,wo "Xi" eine Bezugsposition des Arbeitsvorgangs i ist, "Xj" eine Bezugsposition des Arbeitsvorgangs j ist, "XLi,j" eine am weitesten links befindliche Position des Arbeitsvorganges j in Bezug auf den Arbeitsvorgang i ist, und „XLj,i" eine am weitesten rechts befindliche Position des Arbeitsvorganges j in Bezug auf den Arbeitsvorgang i ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifizierungsvorgänge mit kompatiblen Beschränkungen das Bestimmen aufweisen, dass eine Mehrzahl von Arbeitsvorgängen n kompatibel ist, wenn ein Vektor {X1, X2, ...Xn} vorhanden ist, der dem Folgenden für jedes Paar von Arbeitsvorgängen i,j der Mehrzahl von Biegevorgängen n genügt: Xj – Xi ≤ XRj,i Xj ≤ –XLj,i wo i nicht gleich j ist, "Xi" eine Bezugsposition des Arbeitsvorgangs i ist, "Xji" eine Bezugsposition des Arbeitsvorganges j ist, "XLj,i" die am weitesten links befindliche Position des Arbeitsvorganges j in Bezug auf den Arbeitsvorgang i ist und "XRj,i" die am weitesten rechts befindliche Position j in Bezug auf den Arbeitsvorgang i ist.
  21. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifizierungsvorgänge mit kompatiblen Beschränkungen das Auffinden von Werkzeugstufen der Biegearbeitsstation, die jeden Arbeitsvorgang des Satzes von Arbeitsvorgängen (c(o)) und den am meisten beschränkenden Arbeitsvorgang (o) aufnehmen können.
  22. Auslegungs-Planungssystem für eine Biegearbeitsstation (10, 12, 14, 15, 18, 20), gekennzeichnet durch – eine Einrichtung (S.8), vorgesehen, um Auslegungsbeschränkungen Arbeitsvorgänge zu identifizieren, die an jedem von einer Mehrzahl von Blechteilen (Teil 1-Teil N, Teil A-D) ausgeführt werden; – eine Einrichtung (S.16), vorgesehen, um Arbeitsvorgänge zu bestimmen, die an Teilen der Mehrzahl von Blechteilen (Teil 1-Teil N, Teil A-D) ausgeführt werden, wobei die Arbeitsvorgänge kompatible Auslegungsbeschränkungen haben; und – eine Einrichtung (S.24), vorgesehen, um einen zusammengesetzten Auslegungsplan für die Mehrzahl von Blechteilen (Teil 1-Teil N, Teil A-D) zu erzeugen, wobei die Einrichtung, die vorgesehen ist, den zusammengesetzten Auslegungsbeschränkungsplan zu erzeugen, eine Einrichtung aufweist, die vorgesehen ist, um Arbeitsvorgänge, die als mit kompatiblen Beschränkungen festgestellt sind, auf entsprechende Werkzeugstufen der Biegearbeitsstation zu übertragen, um dadurch einen zusammengesetzten Auslegungsplan für die Mehrzahl von Blechteilen (Teil 1-Teil N, Teil A-D) zu entwickeln, wobei der zusammengesetzte Auslegungsplan allen der Auslegungsbeschränkungen genügt, die für die Mehrzahl von Blechteilen (Teil 1-Teil N, Teil A-D) identifiziert sind.
  23. Auslegungs-Planungssystem nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (S.130), vorgesehen, um eine Teilefamilie aus der Mehrzahl von Blechteilen zu bilden, wobei die Teilefamilie kompatible Auslegungsbeschränkungen aufweist, die durch Arbeitsvorgänge (c(o)) auferlegt werden, um an jedem Teil der Teilefamilie ausgeführt zu werden, und eine Einrichtung (S.140-S.160), die vorgesehen ist, einen gemeinsamen Auslegungsplan für die Teilefamilie zu erzeugen.
  24. Auslegungs-Planungssystem nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die vorgesehen ist, einen Satz von den Arbeitsvorgängen (c(o)) zu identifizieren, die kompatible Auslegungsbeschränkungen aufweisen, durch Auffinden von Werkzeugstufen (s), die jeden Arbeitsvorgang innerhalb des Satzes von Arbeitsvorgängen unterbringen kann.
  25. Auslegungs-Planungssystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Auslegungsbeschränkungen einen Satz von Auslegungsbeschränkungsparametern aufweist, wobei die Auslegungsbeschränkungsparameter Auslegungsbeschränkungen in Bezug auf das Positionieren der Blechteile in der Biegearbeitsstation definieren, um die Arbeitsvorgänge auszuführen.
  26. Auslegungs-Planungssystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegungsbeschränkungsparameter für jedes Teil Werkzeugparameter enthalten, wobei zumindest einer der Werkzeugparameter entsprechend einer minimalen Werkzeugstufenlänge für jeden Arbeitsvorgang festgelegt wird, die gegeben ist durch: L-Toleranz, wo „L" eine Länge einer Biegelinie des teils ist und „Toleranz" eine vorbestimmte Toleranzgröße ist.
  27. Auslegungs-Planungssystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegungsbeschränkungsparameter für das Anordnen für jedes Teil Werkzeugparameter enthalten, wobei zumindest einer der Werkzeugparameter entsprechend einer maximal gestatteten Werkzeugstufenlänge für jeden Arbeitsvorgang festgelegt wird, die gegeben ist durch: Gr + Gl + L – Spalt,wo „Gr" eine Spaltlänge auf einer rechten Seite einer Biegeposition des Teils ist, „Gl" eine Spaltlänge auf einer linken Seite der Biegeposition des teils ist, „L" eine Länge einer Biegelinie an einer Biegeposition des teils ist, und „Spalt" eine vorbestimmte Spaltgröße ist.
  28. Auslegungs-Planungssystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegungsbeschränkungsparameter für jedes Teil aufweisen: eine Spaltlänge „Gr" auf einer rechten Seite einer Biegeposition des Teils, die einen Abstand bezeichnet, durch den eine Werkzeugstufe in die Richtung zu der rechten Seite der Biegeposition verlängert werden kann; eine Spaltlänge „Gl" auf einer linken Seite der Biegeposition des Teils, die den Abstand bezeichnet, durch den eine Werkzeugstufe in die Richtung zu der linken Seite des Biegens verlängert werden kann; eine Behinderungslänge „Ol" auf der linken Seite der Biegeposition, die einen Raum bezeichnet, in dem keine Werkzeuganordnung auf der linken Seite der Biegeposition gestattet ist; einen Sicherheitsabstand „Sr" auf der rechten Seite der Biegeposition, die einen minimalen Abstand zwischen der Biegepo sition und einer nächsten Werkzeugstufe in der Richtung zu der rechten Seite der Biegeposition bezeichnet, und einen Sicherheitsabstand „Sl" auf der rechten Seite der Biegeposition, der einen minimalen Abstand zwischen der Biegeposition und einer nächsten Werkzeugstufe in Richtung zu der linken Seite der Biegeposition bezeichnet.
  29. Auslegungs-Planungssystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegungsbeschränkungsparameter durch die Identifizierungseinrichtung identifiziert werden in Übereinstimmung mit dem Folgenden: (Gr + Gl + L – Spalt) ≥ S ≥ (L – Toleranz), Gl – 0,5 (Spalt) ≥ P, Gr – 0,5 (Spalt) ≥ (S – P – L), Sr ≤ (S – P – L + Dr), und Sl ≤ (P + Dl),wo „Dl" ein Abstand zwischen einer momentanen Werkzeugstufe und einer linken benachbarten Werkzeugstufe ist, „Dr" ein Abstand zwischen dem momentanen Werkzeugstufe und einem rechten benachbarten Bearbeitungsstand ist, „L" die Länge einer Biegelinie an der Biegeposition des Teils ist, „S" eine Länge der momentanen Werkzeugstufe ist und „P" eine relative Position der Biegelinie in Bezug auf eine linke Kante der momentanen Werkzeugstufe ist.
  30. Auslegungs-Planungssystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifizierungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die vorgesehen ist, jede der Auslegungsbeschränkungen auf der Grundlage einer Zwischenform der Blechteile und eine Konfiguration der Werkzeuganordnung der Biegearbeitstation für jeden Arbeitsvorgang zu bestimmen.
  31. Auslegungs-Planungssystem zum Anordnen nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung, die vorgesehen ist, die Auslegungsbeschränkungen zu bestimmen, vorgesehen ist, ein geometrisches Modell der Zwischenform des Teiles und die Konfiguration der Werkzeuganordnung zu schaffen, und die Einrichtung vorgesehen ist, Teil-Werkzeugs-Kollisionsbereiche zu berechnen, um Auslegungsbeschränkungsparameter für jeden Arbeitsvorgang zu bestimmen.
  32. Auslegungs-Planungssystem zum Anordnen nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 22 bis 31, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die vorgesehen ist, um einen Werkzeugstufenanordnung für die Biegearbeitsstation zu bestimmen, wobei die Stufenanordnungs-Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung aufweist, die vorgesehen ist, die erforderlichen Werkzeugstufen des zusammengesetzten Auslegungsplanes zu identifizieren und eine Einrichtung, die vorgesehen ist, eine Anordnung der erforderlichen Werkzeugstufen in der Biegearbeitsstation zu erzeugen, um eine Übertragungshäufigkeit der Blechteile zwischen den Werkzeugstufen zu minimieren.
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