Marina Terlau

-In-process tool pose measurement in incremental sheet forming TERLAU Marina, VON FREYBERG Axel, FISCHER Andreas [button link="https://www.mrforum.com/wp-co

As incrementally formed sheets show large geometric deviations resulting from the deflection of the forming tool, an in-process measurement of the tool tip position is required. In order to cover a measuring volume of 2.0 m × 1.0 m × 0.2 m and to achieve measuring uncertainties of less than 50 µm, a multi-sensor system based on triangulation is realized. Each shadow imaging sensor in the multi-sensor system evaluates the direction vector to an LED attached to the tool, and the three-dimensional position of the LED is then determined from the combination of two sensors. Experimental results show that the angle of view from the sensor to the LED limits both the measurement range and the measurement uncertainty. The measurement uncertainty is dominated by systematic deviations, but these can be compensated, so that the measurement uncertainty required for measuring the tool tip position in the ISF is achieved.

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

To validate design guidelines of bionic, holistic lightweight gears with integrated load monitoring, an inside sensor system will be used to continuously record the deformation behavior under dynamic load. Strain gauges based on thin-film technology and metal substrate are used as sensors for this purpose. Measurements on a gear show that, during the entire tooth meshing, the deformation behavior of each tooth can continuously be measured with the implemented inside sensor system and that the various tooth meshing zones can also be detected.