CH685108A5

CH685108A5 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Werkteilen auf einer Bänder verarbeitenden Umformmaschine.

Info

Publication number: CH685108A5
Application number: CH3653/91A
Authority: CH
Inventors: Josef Landtwing; Waldemar Dr Hellwig
Original assignee: Bruderer Ag
Priority date: 1991-12-12
Filing date: 1991-12-12
Publication date: 1995-03-31

Description

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CH 685 108 A5

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Werkteilen gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem durch Einbezug des Lasers und Zusammenfassen der Arbeitsgänge einer Umformmaschine ein automatischer Arbeitsablauf erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Aus diesem Verfahren ergeben sich folgende er-findungsgemässen Vorteile:

1. Es können komplizierte, auch bisher nicht herstellbare Teile produziert werden. Zum Beispiel Teile auch in kleinen Losgrössen (Labormuster und Prototypen), indem komplizierte Formen mit Laserstrahl und andere Konturen mit mechanischen Werkzeugen nachgeschnitten, geprägt und gebogen werden. Es können kleine Bohrungen in nachfolgend auszustanzenden Düsenplättchen hergestellt werden.

2. Bandanfang und Bandende können beim Coil-wechsel zusammengeschweisst werden, wobei wenig Abfall entsteht und die Fertigung vom Band nur kurzen Unterbruch erfährt, d.h., dass die investitionsintensive Laserquelle während des Stanzens für diesen Vorgang mit entsprechender Ansteuerung ausgenutzt und beim Coilwechsel, währenddem die Maschine nicht stanzt, für das Schneiden und Schweissen von Bandanfang und Bandende mit für diesen Vorgang optimierter Einstellung und Steuerung verwendet werden kann. Die Energieumschal-tung geschieht mittels einer Weiche.

3. Die Schweissnaht kann man dort plazieren, wo sie nicht stört, bzw. wo sie das Werkzeug nicht gefährdet.

4. Es kann ein System aus mehreren Pressen gleichzeitig betrieben werden.

5. Es ist möglich, ohne die Maschine anzuhalten, mit einem dafür vorgesehenen Lichtleiter an anderen Maschinen mit der Pulsfrequenz des Stanzvorganges und der zugehörigen Lasereinstellung zu schneiden und zu schweissen. Beim Nichtgebrauch kann die Energie dieses Stranges in einen Absorber geleitet werden. Die Vorschubgeschwindigkeit für das Schneiden und Schweissen richtet sich in diesem Fall nach der Blitzfrequenz.

6. Falls für das Schneiden und Schweissen eine andere Pulsfrequenz und Lasereinstellung vorteilhaft erscheint, kann über eine automatische Steuerung die Vorrichtung kurzzeitig abgestellt, die Laseransteuerung geändert und der Laserstrahl über eine Weiche umgeleitet werden. Nach Abschluss des Schweissvorganges erfolgt im umgekehrten Sinne die automatische Umschaltung.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch die Merkmale des Anspruches 12 gekennzeichnet.

Der mit der Vorrichtung erzielbare Vorteil ist darin zu sehen, dass sie als kompakte Einheit Grundlage für ein ganzes System bildet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisch dargestellt Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Ablaufes eines kombinierten Schneid- und Schweissvorganges in der Vorrichtung gemäss Fig. 1 ; und

Fig. 3 eine schematisch dargestellte Draufsicht auf eine Anlage mit zwei Maschinen.

Die Fig. 1 zeigt eine Maschine zum Stanzen und Paketieren von Stanzteilen, die mittels Laser miteinander verschweisst sind. Die Maschine umfasst im wesentlichen eine Presse 1, eine Lasereinrichtung 2, eine Bandschweisseinrichtung 3 und eine Steuereinrichtung 4.

Die Presse 1 ist ein bandförmiges Material verarbeitende Umformmaschine mit einem stossenden Bandvorschubapparat 5, einem Stanzwerkzeug 6 und einer Fördervorrichtung 7 zum Ausbringen der Pakete aus Stanzteilen. Die Presse 1 ist von einer Lärmschutzkabine 8 umgeben.

Die Lasereinrichtung enthält ein Laseraggregat 9, das ausserhalb der Lärmschutzkabine 8 aufgestellt ist. Die Lasereinrichtung umfasst ferner eine Laserstrahlquelle 10, die mit dem Laseraggregat verbunden ist, eine Strahlweiche 11, die eingangsseitig direkt mit der Laserstrahlquelle 10 und ausgangssei-tig einerseits mit einem Strahlteiler 12 direkt und andererseits über einen Lichtleiter 13 mit einer Fo-kussiereinrichtung 14 verbunden ist, welche zur Bandschweisseinrichtung 3 gehört. Der Strahlteiler 12 enthält vier Kammern mit abgestufter optischer Durchlässigkeit von 75%, 50%, 25% und 0%. Die Kammer mit 75% steht eingangsseitig mit der Strahlweiche 11 in Verbindung und ist ausgangssei-tig über einen Lichtleiter 13 mit einer von vier Fo-kussiereinrichtungen 14 verbunden, die im Bereich des Stanzwerkzeuges 6 montiert sind. Die anderen Kammern sind eingangsseitig in abgestufter Folge direkt miteinander verbunden und ausgangsseitig über Lichtleiter 13 jeweils einzeln mit den drei übrigen Fokussiereinrichtungen 14 im Bereich des Stanzwerkzeuges 6 verbunden. Zur Lasereinrichtung gehört eine Einheit 15 zur Fernbedienung.

Die Bandschweisseinrichtung 3 ist in Bandlaufrichtung vor dem Stanzwerkzeug 6 an der Presse 1 vorzugsweise am Rahmen montiert.

Wie die Fig. 2A bis 2G zeigen, enthält die Bandschweisseinrichtung eine stationäre Klemmvorrichtung 18 und eine bewegliche Klemmvorrichtung 19, die parallel zum Band 20 in der Bandlaufrichtung um zumindest die Strecke b1 verschiebbar ist. Jede Klemmvorrichtung 18, 19 umfasst einen Gegenhalter 21 und eine Backe 22, um das Band 20 zu halten. Zur Verschiebung der beweglichen Klemmvorrichtung 19 ist eine nicht dargestellte Einrichtung vorgesehen, welche vorzugsweise ein Hubzylinder ist.

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Die Fokussiereinrichtung 14 ist in einem Vorschubtisch, vorzugsweise in einem Kreuztisch (nicht dargestellt), montiert, so dass die Fokussiereinrichtung 14 in Bandlaufrichtung und quer dazu bzw. kombiniert in x/y-Richtung verschiebbar ist. Für jede Richtung ist eine Antriebseinrichtung vorzugsweise ein Schrittmotor (nicht dargestellt) vorgesehen. Die Fokussiereinrichtung ist mit einer Düse 23 versehen, die konzentrisch um die Öffnung der Fokussiereinrichtung 14 angeordnet ist und beispielsweise über einen Schlauch (nicht dargestellt) mit einer Druckgasquelle (nicht dargestellt) verbunden ist.

Die Steuereinrichtung 4 umfasst im wesentlichen eine Steuereinheit für die Presse 1, die Steuereinheit 15 für das Laseraggregat und eine Steuereinheit 17 für die Bandschweisseinrichtung, die gemeinsam in einem Bediengeräteschrank 16 untergebracht sind.

Im folgenden wird der Ablauf des Verfahrens mit Bezug auf die vorher beschriebene Maschine beschrieben und zwar beginnend mit dem Coilwech-sel. Wie die Fig. 2A bis 2G zeigen ist der Coilwech-sel durch sieben Schritte gekennzeichnet.

Schritt 1 (Fig. 2A)

Nachdem durch eine Messeinrichtung, die mit der Steuereinrichtung in Verbindung steht, das Bandende angezeigt worden ist, wird die Presse durch die Steuereinrichtung stillgesetzt. Die stationäre Klemmvorrichtung 18 wird aktiviert und das Bandende festgeklemmt.

Schritt 2 (Fig. 2B)

Durch die Steuereinrichtung wird die Strahlenweiche aktiviert und die Fokussiereinrichtung mit der Strahlquelle verbunden. Mittels numerischer Steuerung wird der Kreuztisch mit der Fokussiereinrichtung verschoben. Mittels des Laserstrahles wird ein Abschnitt des Bandes abgeschnitten, so dass eine zum Schweissen vorbereitete Fläche entsteht, die rechtwinklig zum Band 20 liegt oder einer definierten Kontur folgt. Der abgeschnittene Rest 26 fällt in Richtung des Pfeiles B und wird z.B. manuell entfernt.

Schritt 3 (Fig. 2C)

Es wird ein neues Band zugeführt und in der beweglichen Klemmvorrichtung 19 festgeklemmt.

Schritt 4 (Fig. 2D)

Durch die Steuereinrichtung wird der entsprechende Schrittmotor angesteuert, um die Fokussiereinrichtung um einen Abstand a zu verschieben. Analog zum Schritt 2 wird ein Abschnitt vom neuen Band mittels Laser abgeschnitten, so dass eine zweite zum Schweissen vorbereitete Fläche entsteht, die rechtwinklig zum Band verläuft oder ebenfalls obiger definierten Kontur entspricht. Der abgeschnittene Abschnitt fällt in Richtung des Pfeiles B und wird z.B. manuell entfernt.

Beim Schneiden ist es erforderlich, mittels eines gasförmigen Mediums z.B. Stickstoff die Schweiss-stelle anzublasen, um das durch den Laser geschmolzene Material auszublasen.

Schritt 5 (Fig. 2E)

Aufgrund einer Anweisung der Steuereinrichtung wird die bewegliche Klemmvorrichtung 19 zusammen mit dem darin festgeklemmten neuen Band um den Abstand bi verschoben, so dass die neu entstandenen Bandenden stumpf aufeinander stossen. Der Abstand bi kann sich gegebenenfalls aus Abstand a plus Schmelzverlust s ergeben. Die Fokussiereinrichtung wird um den Abstand b2 verschoben, der sich gegebenenfalls aus Abstand a plus dem halben Schmelzverlust s/2 ergibt.

Die Fokussiereinrichtung wird aufgrund einer Anweisung durch die Steuereinrichtung um den Abstand b2 verschoben.

Schritt 6 (Fig. 2F)

In dieser Stellung werden die Bandenden ver-schweisst, wobei die Fokussiereinrichtung eine numerisch gesteuerte Strecke entsprechend obiger Kontur durchfährt und dabei gepulst die Schweiss-energie auf die Kanten der Bandenden überträgt.

Schritt 7 (Fig. 2G)

Die Klemmeinrichtung 18, 19 werden geöffnet, indem die Backen um den Abstand c angehoben werden. Die bewegliche Klemmeinrichtung 19 wird um den Abstand b1 verschoben. Diese Stellung ist die Grundstellung der Bandschweisseinrichtung 3.

Nachfolgend wird durch die Steuereinrichtung die Strahlweiche 11 umgestellt, so dass der Strahlteiler 12 mit den Fokussiereinrichtungen 14 am Stanzwerkzeug in Verbindung steht. Die Maschine wird in Betrieb gesetzt, wobei im Dauerbetrieb die entsprechenden Stanz- und Schweissvorgänge gemäss Vorgabe durch die Steuervorrichtung erfolgen, bis das nächste Bandende durch die Messeinrichtung festgestellt wird. In der Schaltstellung der Strahlenweiche 11 zur Bandschweisseinrichtung 3 kann er-findungsgemäss mit der Fokussiereinrichtung 14 ein Schneidvorgang mit Laserstrahl innerhalb der Stanzfolge und bei ruhendem Band durchgeführt werden, d.h. es können besondere Konturen, Durchbrüche oder Bohrungen 2-D-CNG gesteuert erstellt werden.

Dieser Laser-Bearbeitung können in den mechanischen Schnittfolgen im Stanzwerkzeug weitere Vorgänge, wie Schneiden und Biegen folgen.

Die in der Fig. 3 dargestellte Anlage wird in der Ausführung durch das Laseraggregat bestimmt. Bei dieser Anlage können neben einer Leitmaschine, z.B. der in Fig. 1 dargestellten Maschine drei weitere Pressen vorgesehen werden, von denen aber nur eine weitere dargestellt ist.

Wie Fig. 3 zeigt, ist ein zweiter Strahlteiler 25 vorgesehen, der eingangsseitig direkt mit einer Strahlweiche 11 in Verbindung steht und ausgangs-seitig über Lichtleiter 13 mit den Fokussiereinrich-

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tungen 14 der Bandschweisseinrichtungen 3 verbunden ist.

Jeder Presse ist eine Steuereinrichtung 4 zugeordnet, von denen eine als Leitsteuervorrichtung 10 ausgebildet ist.

Die Steuereinrichtungen der Maschinen sind so miteinander verknüpft, dass die Leitmaschine stillgesetzt wird, wenn an einer der anderen Maschinen ein Coilwechsel vorgenommen werden muss.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Werkteilen auf einer Bänder verarbeitenden Umformmaschine mit einem Bandvorschubapparat, einer Laserstrahlquelle (10), einer mindestens eine Fokussiereinrichtung (14) enthaltenden Schneid- und Schweisseinheit (3), dadurch gekennzeichnet, dass Schneiden und/ oder Schweissen mit Laserstrahlen sowie Stanzen mit einem Stanzwerkzeug (6) als Arbeitsfolgen in Bandlaufrichtung erfolgen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneiden mit Laserstrahlen als Teil einer Stanzfolge durchgeführt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schneiden mit Laserstrahlen ein weiterer mechanischer Bearbeitungsvorgang nachgeordnet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der nachgeordnete mechanische Bearbeitungsvorgang aus der Gruppe Schneiden, Biegen, Tiefziehen oder Prägen ausgewählt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneiden mit Laserstrahlen und der nachgeordnete mechanische Bearbeitungsvorgang zeitverzögert in einzelnen Hüben erfolgen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneiden mit Laserstrahlen und der nachgeordnete mechanische Bearbeitungsvorgang in einer kontinuierlichen Stanzfolge und mit einer vorgewählten Hubfrequenz erfolgen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneiden mit Laserstrahlen bei stillstehendem Bandvorschubapparat (5) erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweissen an einer Stelle des Bandes in einem vorwählbaren Abstand zum Stanzwerkzeug (6) erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schneiden mit Laserstrahlen das Schweissen nachgeordnet ist, wobei das Schneiden und Schweissen bei stillstehendem Bandvorschubapparat (5) erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einem weiteren mechanischen Bearbeitungsvorgang das Schneiden nachgeordnet ist.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahlenweiche (11) zwischen der Laserstrahlquelle (10) und den Fokussiereinrichtungen (14) angeordnet ist, und dass eine Steuereinrichtung (4) vorgesehen ist, die abhängig vom Arbeitstakt und/

oder von der Betriebsart der Umformmaschine die Strahlenweiche (11) steuert.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweiss- und Schneideinheit (3) einen Vorschubtisch enthält, der die Fokussiereinrichtung (14) trägt und der in Bandlaufrichtung an der Umformmaschine vorzugsweise am Rahmen montiert ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschubtisch als Kreuztisch ausgebildet ist, und dass eine Steuereinheit (17) vorgesehen ist, um den Kreuztisch gemeinsam mit der Fokussiereinrichtung (14) gesteuert zu verschieben.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine mikroprozessorgesteuerte Strahlumlenk-Einheit (11, 12) vorgesehen ist, um den Laserstrahl zum Schneiden und/oder Schweissen beliebig auszulenken.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneid-und Schweisseinheit (3) in Bandlaufrichtung vor dem Stanzwerkzeug (6) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneid-und Schweisseinheit (3) in Bandlaufrichtung nach dem Stanzwerkzeug (6) angeordnet ist.

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