CH685108A5

CH685108A5 - Method and apparatus for producing workpieces on a metal-forming machine working strip

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

Abstract

On metal-forming machines working strip, cutting and/or welding as well as punching with punching tool (6) take place as operating sequences in the running direction of the strip. An automatic operating cycle is achieved by including a laser (2) for the cutting and/or welding and by combining the operations. <IMAGE>

Description

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Beschreibung description

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. The present invention relates to a method for producing work parts according to the preamble of claim 1 and an apparatus for carrying out the method according to claim 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. The invention has for its object to provide a method in which an automatic workflow is achieved by including the laser and combining the operations of a forming machine.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. This object is achieved according to the invention with the characterizing features of claim 1.

Aus diesem Verfahren ergeben sich folgende er-findungsgemässen Vorteile: The advantages of this method are as follows:

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. 1. It is possible to produce complicated parts that have not yet been produced. For example, parts also in small batch sizes (laboratory samples and prototypes) by cutting, embossing and bending complicated shapes with a laser beam and other contours with mechanical tools. Small holes can be made in die plates to be punched out subsequently.

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. 2. The beginning and end of the strip can be welded together when changing the coil, with little waste and the production of the strip experiencing only a brief interruption, i.e. that the investment-intensive laser source is used during punching for this process with appropriate control and when changing the coil, while the machine not punched, can be used for cutting and welding the beginning and end of the strip with settings and controls optimized for this process. The energy switchover takes place by means of a switch.

3. Die Schweissnaht kann man dort plazieren, wo sie nicht stört, bzw. wo sie das Werkzeug nicht gefährdet. 3. The weld seam can be placed where it does not interfere or where it does not endanger the tool.

4. Es kann ein System aus mehreren Pressen gleichzeitig betrieben werden. 4. A system consisting of several presses can be operated simultaneously.

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. 5. It is possible, without stopping the machine, to cut and weld on other machines with the light guide provided with the pulse frequency of the punching process and the associated laser setting. When not in use, the energy of this strand can be conducted into an absorber. In this case, the feed rate for cutting and welding depends on the flash frequency.

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. 6. If a different pulse frequency and laser setting appears to be advantageous for cutting and welding, the device can be switched off briefly via an automatic control, the laser control changed and the laser beam diverted via a switch. After the welding process is completed, the automatic switchover takes place in the opposite direction.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch die Merkmale des Anspruches 12 gekennzeichnet. A device for performing the method is characterized by the features of claim 12.

Der mit der Vorrichtung erzielbare Vorteil ist darin zu sehen, dass sie als kompakte Einheit Grundlage für ein ganzes System bildet. The advantage that can be achieved with the device is that, as a compact unit, it forms the basis for an entire system.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. The invention is explained below with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine schematisch dargestellt Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens; 1 shows a schematically illustrated top view of an exemplary embodiment of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Ablaufes eines kombinierten Schneid- und Schweissvorganges in der Vorrichtung gemäss Fig. 1 ; und FIG. 2 shows a schematic representation of the sequence of a combined cutting and welding process in the device according to FIG. 1; and

Fig. 3 eine schematisch dargestellte Draufsicht auf eine Anlage mit zwei Maschinen. Fig. 3 is a schematic plan view of a system with two machines.

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. 1 shows a machine for punching and packaging punched parts which are welded to one another by means of a laser. The machine essentially comprises a press 1, a laser device 2, a band welding device 3 and a control device 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. The press 1 is a band-shaped material-converting machine with a pushing band feed device 5, a punching tool 6 and a conveyor device 7 for discharging the packages from punched parts. The press 1 is surrounded by a noise protection cabin 8.

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. The laser device contains a laser unit 9, which is set up outside the noise protection cabin 8. The laser device further comprises a laser beam source 10, which is connected to the laser unit, a beam splitter 11, which is connected on the input side directly to the laser beam source 10 and on the output side, on the one hand, directly to a beam splitter 12 and, on the other hand, via a light guide 13 to a focusing device 14 , which belongs to the band welding device 3. The beam splitter 12 contains four chambers with graded optical transmission of 75%, 50%, 25% and 0%. The chamber with 75% is connected on the input side to the jet switch 11 and is connected on the output side via an optical fiber 13 to one of four focusing devices 14 which are mounted in the region of the punching tool 6. The other chambers are directly connected to one another on the input side in a graded sequence and on the output side are each individually connected to the three remaining focusing devices 14 in the area of the punching tool 6 via light guides 13. A unit 15 for remote control belongs to the laser device.

Die Bandschweisseinrichtung 3 ist in Bandlaufrichtung vor dem Stanzwerkzeug 6 an der Presse 1 vorzugsweise am Rahmen montiert. The tape welding device 3 is preferably mounted on the press 1 in the tape running direction in front of the punching tool 6 on the frame.

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. 2A to 2G show, the belt welding device contains a stationary clamping device 18 and a movable clamping device 19 which can be displaced parallel to the belt 20 in the belt running direction by at least the distance b1. Each clamping device 18, 19 comprises a counter holder 21 and a jaw 22 to hold the band 20. To move the movable clamping device 19, a device, not shown, is provided, which is preferably a lifting cylinder.

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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. The focusing device 14 is mounted in a feed table, preferably in a cross table (not shown), so that the focusing device 14 can be moved in the tape running direction and transversely thereto or in combination in the x / y direction. A drive device (not shown) is preferably provided for each direction. The focusing device is provided with a nozzle 23, which is arranged concentrically around the opening of the focusing device 14 and is connected to a compressed gas source (not shown), for example via a hose (not shown).

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. The control device 4 essentially comprises a control unit for the press 1, the control unit 15 for the laser unit and a control unit 17 for the strip welding device, which are housed together in an operating device cabinet 16.

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. The sequence of the method is described below with reference to the machine described above, starting with the coil change. As shown in FIGS. 2A to 2G, the coil change is characterized by seven steps.

Schritt 1 (Fig. 2A) Step 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. After the end of the strip has been indicated by a measuring device which is connected to the control device, the press is stopped by the control device. The stationary clamping device 18 is activated and the end of the tape is clamped.

Schritt 2 (Fig. 2B) Step 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. The beam switch is activated by the control device and the focusing device is connected to the beam source. The cross table with the focusing device is moved by means of numerical control. A section of the strip is cut off by means of the laser beam, so that a surface prepared for welding is formed which is perpendicular to the strip 20 or follows a defined contour. The cut remainder 26 falls in the direction of arrow B and is e.g. manually removed.

Schritt 3 (Fig. 2C) Step 3 (Fig. 2C)

Es wird ein neues Band zugeführt und in der beweglichen Klemmvorrichtung 19 festgeklemmt. A new belt is fed and clamped in the movable clamping device 19.

Schritt 4 (Fig. 2D) Step 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. The corresponding stepper motor is controlled by the control device in order to shift the focusing device by a distance a. Analogous to step 2, a section is cut off from the new band by means of a laser, so that a second surface is prepared for welding, which is perpendicular to the band or also corresponds to the contour defined above. The cut section falls in the direction of arrow B and is e.g. manually removed.

Beim Schneiden ist es erforderlich, mittels eines gasförmigen Mediums z.B. Stickstoff die Schweiss-stelle anzublasen, um das durch den Laser geschmolzene Material auszublasen. When cutting, it is necessary to use a gaseous medium e.g. Nitrogen blow at the welding point to blow out the material melted by the laser.

Schritt 5 (Fig. 2E) Step 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. On the basis of an instruction from the control device, the movable clamping device 19, together with the new band clamped therein, is displaced by the distance bi, so that the newly formed band ends butt butt. The distance bi can possibly result from the distance a plus melt loss s. The focusing device is shifted by the distance b2, which may result from the distance a plus half the melting loss s / 2.

Die Fokussiereinrichtung wird aufgrund einer Anweisung durch die Steuereinrichtung um den Abstand b2 verschoben. The focusing device is displaced by the distance b2 on the basis of an instruction from the control device.

Schritt 6 (Fig. 2F) Step 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. In this position, the strip ends are welded, the focusing device traversing a numerically controlled path in accordance with the above contour and thereby pulsing the welding energy to the edges of the strip ends.

Schritt 7 (Fig. 2G) Step 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. The clamping device 18, 19 are opened by lifting the jaws by the distance c. The movable clamping device 19 is displaced by the distance b1. This position is the basic position of the band welding device 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. The beam switch 11 is subsequently switched over by the control device, so that the beam splitter 12 is connected to the focusing devices 14 on the punching tool. The machine is put into operation, with the corresponding punching and welding processes being carried out in accordance with the specifications by the control device in continuous operation until the next end of the strip is determined by the measuring device. In the switching position of the beam splitter 11 to the band welding device 3, according to the invention, the focusing device 14 can be used to carry out a cutting operation with a laser beam within the punching sequence and with the band at rest, i.e. Special contours, openings or 2-D CNG holes can be created under control.

Dieser Laser-Bearbeitung können in den mechanischen Schnittfolgen im Stanzwerkzeug weitere Vorgänge, wie Schneiden und Biegen folgen. This laser processing can be followed by further processes such as cutting and bending in the mechanical cutting sequences in the punching tool.

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. The system shown in FIG. 3 is determined in the embodiment by the laser unit. In this system, in addition to a master machine, e.g. The machine shown in Fig. 1, three further presses are provided, but only one more is shown.

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- As shown in FIG. 3, a second beam splitter 25 is provided, which is connected on the input side directly to a beam splitter 11 and on the output side via light guides 13 with the focusing device.

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tungen 14 der Bandschweisseinrichtungen 3 verbunden ist. lines 14 of the band welding devices 3 is connected.

Jeder Presse ist eine Steuereinrichtung 4 zugeordnet, von denen eine als Leitsteuervorrichtung 10 ausgebildet ist. A control device 4 is assigned to each press, one of which is designed as a control device 10.

Die Steuereinrichtungen der Maschinen sind so miteinander verknüpft, dass die Leitmaschine stillgesetzt wird, wenn an einer der anderen Maschinen ein Coilwechsel vorgenommen werden muss. The control devices of the machines are linked to one another in such a way that the master machine is shut down if a coil has to be changed on one of the other machines.

Claims

1. A method for the production of workpieces on a strip-processing forming machine with a band feed device, a laser beam source (10), a cutting and welding unit (3) containing at least one focusing device (14), characterized in that cutting and / or welding with laser beams and Punch with a punch tool (6) as work sequences in the tape running direction.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cutting with laser beams is carried out as part of a punching sequence.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the cutting with laser beams is followed by a further mechanical processing operation.

4. The method according to claim 3, characterized in that the subordinate mechanical processing operation is selected from the group cutting, bending, deep drawing or embossing.

5. The method according to any one of claims 3 or 4, characterized in that the cutting with laser beams and the subsequent mechanical machining process are delayed in individual strokes.

6. The method according to any one of claims 3 or 4, characterized in that the cutting with laser beams and the subsequent mechanical processing process in a continuous punching sequence and with a preselected stroke frequency.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the cutting with laser beams is carried out with the tape feeder (5) at a standstill.

8. The method according to claim 1, characterized in that the welding is carried out at a point on the strip at a preselectable distance from the punching tool (6).

9. The method according to claim 1, characterized in that the cutting with laser beams is followed by welding, the cutting and welding taking place when the tape feeder (5) is at a standstill.

10. The method according to claim 1, characterized in that the cutting is arranged after another mechanical processing operation.

11. The device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a radiation switch (11) between the laser beam source (10) and the focusing devices (14) is arranged, and that a control device (4) is provided, which is dependent on the working cycle and /

or controls the beam switch (11) from the operating mode of the forming machine.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the welding and cutting unit (3) contains a feed table which carries the focusing device (14) and which is preferably mounted on the frame in the strip running direction on the forming machine.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the feed table is designed as a cross table, and that a control unit (17) is provided in order to move the cross table controlled together with the focusing device (14).

14. The apparatus according to claim 11, characterized in that a microprocessor-controlled beam deflection unit (11, 12) is provided in order to deflect the laser beam for cutting and / or welding as desired.

15. Device according to one of claims 11 to 14, characterized in that the cutting and welding unit (3) is arranged in the tape running direction in front of the punching tool (6).

16. Device according to one of claims 11 to 14, characterized in that the cutting and welding unit (3) is arranged in the tape running direction after the punching tool (6).

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