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Die
Erfindung betrifft eine Bearbeitungseinrichtung zur Formgebung von
insbesondere für
in Kleinserien herzustellende Blechteile sowie ein entsprechendes
Verfahren.
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Zur
Herstellung kompliziert geformter Blechteile in kleineren Serien,
bspw. zur Herstellung von großflächigen Bauteilen
wie Beplankungsteilen von Flugzeugen oder Schiffen werden häufig sogenannte Streckziehanlagen
eingesetzt. Diese dienen dazu, eine Platine (ebenes Blech) über eine
konvex gewölbte
Form (Werkzeug) zu ziehen, so dass das Blechteil die gewünschte räumliche
Form erhält.
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Weiter
sind Laserbearbeitungsanlagen bekannt, die bspw. zum Schneiden von
Blechen oder zum Verschweißen
verschiedener Teile dienen.
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Darüber hinaus
ist es bekannt, eine mechanische Blechbearbeitung mit einem Laserbearbeitungsvorgang
zu kombinieren. Bspw. ist aus der
DE 4425033 C2 eine Vorrichtung zum Drückumformen von
Werkstücken
bekannt. Die Vorrichtung weist eine Drückform und eine Drückrolle
auf, mit der ein rotierender Blechrohling auf die Drückform zu
drücken
ist. Um diesen Umformvorgang zu erleichtern, ist ein Laserkopf vorgesehen,
der seinen Laserstrahl auf einen vor der Drückrolle liegenden Bereich richtet.
Rotiert das Werkstück,
erwärmt
der Laserstrahl somit gerade den ringförmigen Bereich des Werkstücks, der von
der Drückrolle
umzuformen ist. Auf diese Weise soll der Umformvorgang bei einer
erhöhten
Umformtemperatur ablaufen.
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Ebenfalls
als Wärmequelle,
zur Erleichterung eines Biegevorgangs und zur Lokalisierung desselben,
dient eine Laserlichtquelle bei dem Verfahren und der Vorrichtung
nach der
DE 4228528
A1 . Die hier geoffenbarte Vorrichtung weist einen in zwei Richtungen
verschiebbaren Tisch auf, der entsprechend mit einer X- und mit
einer Y-Antriebseinrichtung versehen ist. Auf dem Tisch ist eine
Klemmeinrichtung zur Befestigung des Blechs vorgesehen. Das Blech
wird dabei an seinem Rand an einer ersten Stelle gefasst. Oberhalb
des Tischs ist ein mehrgliedriger Arm angeordnet, dessen freies
Ende eine Klemmeinrichtung trägt.
Diese dient dazu, den Blechrand an einer Stelle zu erfassen, die
der erstgenannten Stelle gegenüberliegt.
Der mehrgliedrige Arm ist mit entsprechenden Antriebseinrichtungen
versehen, um im Raum gezielt bewegt werden zu können.
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Oberhalb
des Tischs ist außerdem
ein Laserkopf vorgesehen, der im Raum bewegbar ist und dessen Laserstrahl auf
einem vorgegebenen Weg über das
Werkstück
bewegbar ist. Damit können
linienförmige
Bereiche des Werkstücks
gezielt erwärmt
werden, so dass sich die Biegung des Werkstücks auf diesen Bereich konzentriert,
wenn die an dem Arm gehaltene Klemme bewegt wird. Auf diese Weise können Blechteile
ohne Verwendung mechanischer Formen räumlich deformiert werden.
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Die
Biegeeinrichtung nach der
DE
4228528 A1 ist eine Spezialvorrichtung, mit der sich zwar
ohne mechanische Form verschieden geformte Teile herstellen lassen,
wobei jedoch die möglichen
Bearbeitungsvorgänge
auf Biegebearbeitungsschritte begrenzt sind. Dies schränkt die
Anwendungsvielfalt der vorbekannten Bearbeitungseinrichtung ein.
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Aus
der
DE 43 45 158 A1 sind
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Streckziehen von Halbzeugen
bekannt, die eine Unterstützung
der Umformung des Werkstücks
durch lokale Laserstrahlerwärmung gestatten.
Die Streckziehvorrichtung weist eine den Rand des Halbzeugs festklemmende
unbewegliche Spannvorrichtung auf, die ein Blechteil an seinem Umfang
festhält.
Oberhalb des Blechteils ist eine Laserstrahlquelle angeordnet. Unterhalb
des Blechteils ist ein Pressstempel angeordnet, der eine senkrecht zu
dem Blechteil gerichtete Kraft auf dieses ausübt. Durch das Zusammenwirken
von lokaler Werkstückerwärmung mittels
Laserstrahl und mechanischer Krafteinwirkung durch den Druckstempel
lässt sich der
Umformgrad des Werkstücks
erhöhen.
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Zwar
ermöglicht
diese Einrichtung die Erhöhung
der Umformgrade jedoch findet sie bei der Werkstückgestaltung Grenzen.
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Aus
der
EP 0928648 A2 ist
eine Streckziehanlage mit einer ersten willkürlich betätigbaren Klemmeinrichtung zum
Festklemmen des Rands eines Blechteils an einer ersten Stelle und
mit einer zweiten willkürlich
betätigbaren
Klemmeinrichtung zum Festklemmen des Rands des Blechteils an einer zweiten
Stelle bekannt, die der ersten Stelle gegenüber liegt, wobei zwischen beiden
Klemmeinrichtungen ein Arbeitsraum festgelegt ist. Die Klemmeinrichtungen
stehen mit einer Antriebseinrichtung in Verbindung, die die Klemmeinrichtungen
gesteuert bewegen können.
Zwischen den Klemmeinrichtungen ist ein Arbeitstisch mit Hydraulikzylindern
angeordnet, der eine Aufnahmeeinrichtung für ein formgebendes Werkzeug
bildet. Die Werkstückverformung erfolgt
kalt, was die Verformungsmöglichkeiten
einschränkt.
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Davon
ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Bearbeitungseinrichtung
zur Formgebung von Blechteilen sowie ein entsprechendes Verfahren zu
schaffen, mit denen vielfältige
Bearbeitungsmöglichkeiten
gegeben sind.
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Diese
Aufgabe wird mit der Bearbeitungseinrichtung nach Patentanspruch
1 sowie dem Verfahren nach Patentanspruch 8 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Bearbeitungseinrichtung
weist wenigstens zwei Klemmeinrichtungen auf, die dazu eingerichtet
sind, den Blechrand an voneinander beabstandeten Stellen einzuklemmen.
Eine Antriebseinrichtung dient dazu, die Klemmeinrichtungen derart
und bedarfsweise mit einer solchen Kraft in Bezug aufeinander zu
bewegen, dass eine Dehnung des kalten oder partiell vorgewärmten Blechteils
ermöglicht
wird. Auf diese Weise kann das Blechteil über eine auf eine Aufnahmeeinrichtung
gehaltene Form gezogen werden, um in einem einfachen und schnell
ablaufenden Bearbeitungsschritt seine gewünschte Form zu erhalten. Zusätzlich ist ein
Laserkopf vorgesehen, der an dem Blech teil vor, während oder
nach dem Streck-Zieh-Vorgang Schneid- oder Schweißoperationen
vornehmen kann. Dadurch wird es z.B. möglich, ein Blechteil nach dem
Streckziehen unmittelbar zu beschneiden. Bspw. kann der Spannrand
entfernt und/oder die Außenkontur
fertig beschnitten werden. Die Integration dieses Vorgangs in die
Streckziehanlage ermöglicht ein
rationelles und flexibles Arbeitsverfahren, auch bei niedrigsten
Stückzahlen.
Die Ziehklauen (Klemmeinrichtungen) der Bearbeitungseinrichtung
dienen somit gleichzeitig als Spannvorrichtung für den Beschnitt mittels Strahlwerkzeug.
Zusätzlich
kann die Strahlbearbeitungsvorrichtung dazu dienen, auf der konkaven
oder konvexen Seite des Blechteils (d.h. außen bzw. innen) Verstärkungen
wie Stringer oder Spanten aufzuschweißen. Die Streckziehform kann dabei
als Spannvorrichtung verwendet werden, wenn die Verstärkungen
außen
aufgeschweißt
werden. Bei Aufschweißung
der Spanten oder Stringer innen können die Verstärkungen
in Ausnehmungen der Streckziehform aufgenommen sein, wobei die Schweißung dann
als verdeckte Laserschweißnaht
von außen
erfolgen kann. Im übrigen
können
Spanten- und Stringergerüste
als direkt formgebende Elemente verwendet werden, die in eine Vorrichtung
eingespannt werden. Über
diese wird das Blech gespannt, wodurch gleichzeitig der Spalt zwischen
den zu verschweißenden
Partnern verringert wird.
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Es
ist darüber
hinaus möglich,
aufzuschweißende
Verstärkungen
in der Streckziehform oder in der Nähe derselben vorzubiegen und
die Verschweißung
dann von der Seite der Verstärkung
her vorzunehmen. Entsprechend kann die Strahlbearbeitungseinrichtung
sowohl auf der konvexen Seite der Streckziehform, d.h. oberhalb
des Blechteils, als auch unterhalb desselben angeordnet sein.
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Durch
die Integration eines Laserkopfs in eine Streckzieheinrichtung ist
es nicht nur möglich, aufeinand erfolgende
Bearbeitungsvorgänge
in ein- und derselben Anlage durchzuführen und somit Handling- und
Positionierzeiten sowie Investitionskosten für Spannvorrichtungen einzusparen,
sondern es ist darüber
hinaus möglich,
Bearbeitungsvorgänge
zu gestalten und durchzuführen,
die mit getrennten Vorrichtungen nicht möglich waren. Bspw. kann ein
Blechteil zunächst
einem ersten Streck-Zieh-Vorgang unterworfen werden, wonach eine
Laserbearbeitung, bspw. das Anbringen von Öffnungen, das Abschneiden von
Teilen und/oder das Anschweißen von
weiteren Teilen erfolgt. Im Anschluss kann die Biege- oder Streckziehbearbeitung
dann fortgesetzt werden. Es lassen sich somit Teile mit völlig neuen Eigenschaften
erreichen. Darüber
hinaus ist es möglich,
während
des Streck-Zieh-Vorgangs Partien des Blechteils gezielt zu erwärmen, um
die Verformung zu unterstützen.
Es lassen sich somit Blechteile herstellen, die an vorgegebenen
Stellen gezielt geringere Blechdicken oder auch größere Blechdicken
aufweisen.
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Der
Laserkopf richtet den Strahl auf das Werkstück. Er ist mittels einer Positioniereinrichtung gezielt
verfahrbar. Im einfachsten Fall ist die Positioniereinrichtung ein
verfahrbares Portal, das die Streckzieheinrichtung überspannt.
Der Laserkopf ist dabei gezielt auf jede beliebige Stelle des Werkstücks richtbar.
Die Portalbauweise ermöglicht
den gewohnten guten Zugang zu dem Arbeitsraum der Streckziehanlage,
die bedarfsweise auch in konventioneller Weise, d.h. ohne zusätzliche
Strahlbearbeitung betrieben werden kann.
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Zusätzlich zu
dem Laserkopf kann eine in den Arbeitsraum hineinwirkende Wärmequelle
vorgesehen sein. Diese kann bspw. dazu eingerichtet sein, größere Werkstückbereiche
zu erwärmen.
Dies kann der Verbesserung von Schweißnähten zur Vermeidung von Heißrissen
oder zur gezielten Erweichung bestimmter Werkstückpartien dienen. Die Wärme quelle
kann durch eine Induktionsspule oder durch mehrere Induktionsspulen
gebildet sein, die mit dem Strahlkopf mitbewegt oder separat mit
einem eigenen Antrieb bewegt sind. Die Verteilung der Wärmeenergie
und die Temperatur an der Bearbeitungsstelle kann durch eine entsprechende
Steuereinrichtung beeinflusst werden, wenn eine solche vorgesehen
ist. Außerdem
kann der Nachlauf der Wärmequelle
zu Laserkopf beeinflusst werden. Die Wärmequelle kann auch dazu dienen,
das Werkstück
vor dem Schweißen
oder Umformen vorzuwärmen.
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Vorzugsweise
ist eine einheitliche Steuereinrichtung vorgesehen, deren Steuerprogramm
die Aktionen sowohl der Streckzieheinrichtung als auch des Laserkopfs
und, falls vorhanden, der Induktionserwärmungseinrichtung steuert.
Das herzustellende Werkstück
wird in seiner Form durch die Streckziehform (das Werkzeug) bestimmt.
Zusätzlich
wird seine Form und Qualität
durch das Steuerprogramm bestimmt, das die Ziehgeschwindigkeit,
die Vorwärmung,
Schneidvorgänge
sowie Schweißvorgänge steuert.
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Bedarfsweise
kann der Laserkopf zum Schneiden eingesetzt werden. Dazu ist der
entsprechende Laserkopf vorzugsweise noch mit einer Schneidgaszuführungsdüse versehen,
der gesteuert Schneidgas zuzuführen
ist.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
dient der Laserkopf als Schweißkopf.
Alternativ kann der Laserkopf auf verschiedene Betriebsarten umschaltbar
sein, um sowohl eine Schweißoperation
als auch eine Schweidoperation zu bewirken oder aber die Anlage
hat ein Wechselmagazin für
verschiedene Köpfe.
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Die
gemeinsame Steuereinrichtung für
alle Komponenten der Bearbeitungseinrichtung macht es möglich, den
Strahlbearbeitungsvorgang und den mechanischen Streck-Zieh- Vorgang koordiniert
ablaufen zu lassen, um nicht nur die Operationen unmittelbar hintereinander
auszuführen,
sondern auch eine Laserbearbeitung mit einer Ziehbearbeitung zu kombinieren.
Hier können
während
eines Ziehvorgangs unterschiedliche Werkstückbereiche erwärmt, geschnitten
oder geschweißt
werden, um die Blechteile in besonderer Weise zu gestalten.
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Weitere
Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung oder der nachfolgenden
Beschreibung sowie von Unteransprüchen.
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In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
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1 eine mit einer Laser-Bearbeitungseinrichtung
versehene Streckziehanlage, in schematisierter Perspektivdarstellung,
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2 eine abgewandelte Ausführungsform einer
Streckziehanlage mit Laserkopf und Induktionswärmeeinrichtung, in schematisierter
und perspektivischer Darstellung,
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3 eine abgewandelte Ausführungsform einer
Streckziehanlage mit einer Strahlbearbeitungseinrichtung, in schematisierter
Perspektivdarstellung,
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4 eine weitere Ausführungsform
einer mit einer Laser-Bearbeitungseinrichtung und einer Induktionserwärmungseinrichtung
kombinierten Streckzieheinrichtung, in einer perspektivischen Seitenansicht,
und
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5 ein mit einer der Streckzieheinrichtungen
nach den 1 bis 4 bearbeitetes Blechteil,
in einer schematisierten Perspektivdarstellung.
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In 1 ist eine Bearbeitungseinrichtung 1 veranschaulicht,
zu der eine Streckziehanlage 2 und eine Laserbearbeitungseinrichtung 3 gehören. Die Streckzieheinrichtung 2 weist
eine erste Klemmeinrichtung 4 mit einer Ziehklaue 5 auf,
die eine schlitzartige Öffnung 6 aufweist.
In diese ist der Rand eines Blechs einführbar, wobei der Blechrand
dann in der Öffnung 6 gesteuert
festgeklemmt und freigegeben werden kann.
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Der
Klemmeinrichtung 4 gegenüberliegend ist eine weitere
Klemmeinrichtung 4' angeordnet,
die wie die Klemmeinrichtung 4 aufgebaut und gelagert, betätigt und
angetrieben ist. Entsprechend bezieht sich die nachfolgende Beschreibung
auf beide Klemmeinrichtungen 4, 4', wobei lediglich zur Unterscheidung
für die
zweite Klemmeinrichtung 4' die gleichen
Bezugszeichen wie für
die Klemmeinrichtung 4 verwendet und zur Unterscheidung
mit einem Apostroph versehen sind.
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Die
Klemmeinrichtung 4 ist an beiden Stirnseiten über eine
Parallelogrammführung 8 an
einem Schlitten 9 schwenkbar gelagert. Die Parallelogrammführung 8 weist
zwei Lenker 11, 12 auf, die parallel zueinander
an dem Schlitten 9 schwenkbar gelagert sind. An ihrem oberen
Ende sind die Lenker 11, 12 durch eine Brücke 14 untereinander
verbunden, die schwenkbar die Ziehklaue 5 trägt. Die
Brücke 14 und
somit die Ziehklaue 5 sind mit den Lenkern 11, 12 in
der durch einen Pfeil 15 bezeichneten Schwenkrichtung bewegbar.
Zum Antrieb dieser Bewegung, d.h. als Antriebseinrichtung zur gesteuerten
Veränderung
der Entfernung zwischen den beiden Ziehklauen 5, 5' und somit den
Klemmeinrichtungen 4, 4' dient bspw. ein Hydraulikzylinder 16,
der sich an dem Schlitten 9 abstützt und dessen Kolbenstange
mit dem Lenker 11 oder dem Lenker 12 verbunden
ist. Außerdem
trägt die
Brücke 14 eine
weitere Antriebs einrichtung, bspw. den Hydraulikzylinder 17,
dessen Kolbenstange mit der Ziehklaue 5 verbunden ist,
um diese, wie durch einen Pfeil 18 angedeutet, verschwenken
zu können.
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Zusätzlich kann
der Schlitten 9 linear verstellbar gelagert und mit einer
entsprechenden Antriebseinrichtung verbunden sein. Die zugeordnete Verstellrichtung
ist in 1 durch einen
Pfeil 19 angedeutet.
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Zur
Aufnahme eines Streckziehwerkzeugs ist, wie in 1 veranschaulicht, ein Tisch 21 vorgesehen,
der als Aufnahmeeinrichtung für
das Werkzeug dient. Dieser Tisch 21 und somit auch das
von diesem getragene Werkzeug, ist in einem Arbeitsraum 22 angeordnet,
der zwischen den Ziehklauen 5, 5' festgelegt ist. Der Tisch 21 ist
mit einer in 1 nicht
weiter veranschaulichten, jedoch aus 4 hervorgehenden
Antriebseinrichtung 23 verbunden, die oberhalb desselben
angeordnet ist, bspw. um seine Vertikalposition verstellen zu können. Zusätzlich können weitere
Antriebseinrichtungen oder Stelleinrichtungen 24, 25 vorgesehen
sein, die unter dem Tisch 21 angeordnet sind und außermittig
an diesem angreifen. Sie dienen zur Einstellung einer gewünschten
Kipplage. Diese kann während
eines Streck-Zieh-Vorgangs unverändert
sein. Es sind auch Anwendungsfälle
möglich,
bei denen das Streckziehwerkzeug während des Ziehvorgangs bewegt
wird.
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Die
zu der Bearbeitungseinrichtung 1 gehörige Laserbearbeitungseinrichtung 3 weist
ein Portal 27 auf, das den Arbeitsraum 22 überspannt.
Das Portal 27 trägt
einen Laserkopf 28. Um diesen in dem gesamten Arbeitsraum 22 in
seine gewünschte
Position fahren zu können,
ist das Portal 27 an beiden Enden über Linearführungen 29 quer zu
der durch den Pfeil 15 bzw. 19 veranschaulichten
Ziehrichtung verfahrbar gelagert. Dazu dienen entsprechende Schlittenführungen
sowie nicht weiter veranschaulichte gesteuerte Antriebseinrichtungen.
Die Verschieberichtung ist in 1 durch
einen Pfeil 31 veranschaulicht, der auch die Antriebseinrichtung
symbolisiert. Das Portal 27 weist außerdem einen Längsträger 32 auf, an
dem ein Schlitten 33 längs
zu dem Träger 32 (Pfeil 34)
verfahrbar gelagert ist. Die Bewegung ist über eine Antriebseinrichtung
gesteuert, die durch den Pfeil 34 symbolisiert ist. Der
Laserkopf 28 ist um eine Achse schwenkbar (Antriebseinrichtung
Pfeil 35) an dem Schlitten 33 gelagert. An seiner
Unterseite ist der Laserkopf 28 mit der jeweiligen Bearbeitungsoptik 36 versehen,
die als Fokussierungseinrichtung für einen austretenden Laserstrahl
dient.
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Der
Laserkopf 28 ist Teil einer Strahlbearbeitungseinrichtung,
zu der eine Laserstrahlquelle und eine Lichtleiteinrichtung dienen,
die die optische Verbindung zwischen der Laserstrahlquelle und dem Strahlkopf 28 herstellt.
Die Lichtleiteinrichtung kann durch Spiegelstrecken nach dem Prinzip
der fliegenden Optik, Lichtleitfasern oder ähnliches gebildet sein.
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Die
insoweit beschriebene Bearbeitungseinrichtung 1 arbeitet
wie folgt:
Zur Bearbeitung eines Blechteils wird zunächst ein Werkzeug
W auf dem Tisch 21 befestigt. Das Werkzeug W wird dann
soweit nach unten verfahren, dass eine zwischen beiden Ziehklauen 5, 5'' gedachte Linie von dem Werkzeug
W nicht mehr unterbrochen ist. Sodann wird ein ebenes Blech (Platine)
in die Ziehklauen 5, 5'' eingesetzt
und in diesen festgespannt. Sollen in diesem Stadium bereits Ausschnitte an
dem Blech angebracht werden, wird der Laserkopf 28 in die
entsprechende Anfangsposition verfahren und aktiviert, so dass die
gewünschte
Kontur ausgeschnitten wird. Die Ziehklauen 5, 5'' wirken dabei als Spannvorrichtung
für das
Blech und halten dieses. Sollen Zusatzteile an das Blech angeschweißt werden,
wird der Schneidkopf gegen einen bereitstehenden Schweißkopf getauscht,
entsprechende zusätzliche
Teile werden an die gewünschten
Stellen plaziert und durch Einwirkung des Laserstrahls des Strahlkopfs 28 mit
dem Blechteil verschweißt.
Durch Positionierung in Richtung der Pfeile 31, 34, 35 kann
der Strahlkopf 28 jede gewünschte Position erhalten, wobei
der Laserstrahl das Blechteil immer von oben her senkrecht oder,
falls gewünscht,
schräg
zur Tangentialebene trifft. Es können
dabei Zusatzteile sowohl von oben als auch von unten auf das Blechteil
geschweißt
werden. Soll hingegen vor dem eigentlichen Streck-Zieh-Vorgang keine
Laserbearbeitung, d.h. weder ein Schweißvorgang noch ein Schneidvorgang
noch ein sonstiger Wärmebehandlungsvorgang erfolgen,
bleibt der Laserkopf 28 inaktiv und es werden die Antriebseinrichtungen 16, 17, 23 (4) angesteuert, so dass
das Werkzeug W von unten her gegen das gespannt gehaltene Blech
gedrückt
und das Blech mit den Spannbacken 5, 5' über das
Werkzeug gezogen wird.
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Bedarfsweise
kann während
der Durchführung
dieses Streck-Zieh-Vorgangs der Laserkopf 28 aktiviert
werden, um den Laserstrahl auf das Werkstück einwirken zu lassen. Dies
kann sowohl bei laufendem Streck-Zieh-Vorgang, als auch während Unterbrechungen
des Streck-Zieh-Vorgangs erfolgen – je nach Anwendungsfall. Bspw.
kann der Streck-Zieh-Vorgang
zum Anbringen von Ausschnitten oder Anschweißen von Einzelteilen wie Verstärkungen,
Spanten oder dergleichen kurzzeitig unterbrochen werden.
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Ist
der Streck-Zieh-Vorgang beendet, kann der Laserkopf 28 nochmals
oder, falls noch keine Laserbearbeitungen erfolgt sind, auch erstmalig
in Aktion treten, um bspw. den Ziehrand oder sonstige Partien des
Blechteils abzuschneiden. Außerdem
können
bedarfsweise auch jetzt noch Zusatzteile angeschweißt werden.
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Die
vorgestellte Bearbeitungseinrichtung 1 gestattet die Gestaltung
von Bearbeitungsvorgängen,
die bislang in einer Streckzieheinrichtung nicht durchführbar waren.
Zusätzlich
zu dem Streck-Zieh-Vorgang können
weitere Bearbeitungsvorgänge
vor, während
oder nach dem Streck-Zieh-Vorgang
durchgeführt
werden. Dabei kann das Werkstück
(Blechteil) nicht nur wie bislang die gewünschte ein- oder mehrfach gewölbte Form erhalten,
sondern es können
Schweiß-
oder Schneidvorgänge
vorgenommen werden sowie die plastische Umformung des Blechteils
in Abschnitten durch Wärmeeinwirkung
unterstützt
werden. Bedarfsweise können
auch mehrere unabhängig
voneinander bewegbare gleiche oder unterschiedliche Laserköpfe vorgesehen
werden. Diese können
sowohl oberhalb des Arbeitsraums 22 an dem Portal 27 als
auch unterhalb des Arbeitsraums 22 angeordnet sein. Die
Anordnung oberhalb des Arbeitraums, d.h. auf der konvexen Seite
des Werkzeugs W hat den Vorteil, dass das Blechteil nicht von dem
Werkzeug verdeckt und somit das gesamte Werkstück (Blechteil) zugänglich ist.
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In 2 ist eine abgewandelte
Ausführungsform
der Bearbeitungseinrichtung 2 veranschaulicht. Soweit Übereinstimmung
mit der vorbeschriebenen Ausführungsform
besteht, wird auf die entsprechende vorige Beschreibung verwiesen.
Die Laserbearbeitungseinrichtung 3 weist grundsätzlich wenigstens zwei
Achsen, d.h. Bewegungsrichtungen für den Laserkopf 28 auf.
Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform
war zusätzlich
die Schwenkachse 35 vorgesehen. Bei der Ausführungsform
nach 2 ist außer dem
Laserkopf 28, der dazu dient, das Werkzeug durch Wärmeeinwirkung
zu bearbeiten, eine weitere Wärmebehandlungseinrichtung 41 vorsieht, die
jedoch im Gegensatz zu dem Laserkopf 28 weniger dazu dient,
punktuelle Wärmeeinwirkungen
zu bewirken, sondern einen eher flächigen Wärmeeintrag verursacht. Die
Wärmebehandlungseinrichtung 41 wird
im Ausführungsbeispiel
durch einen Induktionskopf gebildet, der radial und axial zu dem
Laserkopf 28 verstellbar gelagert ist. Zusätzlich kann
er schwenkbar gehalten sein. Damit kann die Wärmebehandlungseinrichtung,
d.h. der Induktionskopf 41 dem Laserstrahl vor- oder nacheilend über das
Werkstück
geführt
werden, um bspw. erzeugte Schweißnähte nachzuglühen oder
zu schweißende
Partien vorzuwärmen.
Außerdem
kann das Werkstück
partiell gehärtet
werden, wenn als Strahlbearbeitungseinrichtung eine Vorrichtung
vorgesehen ist, die in der Lage ist, einen Strahl kühlenden
Fluids abzugeben. Es kann dann ein mittels des Induktionskopfs 41 erwärmte Bereich
abgeschreckt werden, bspw. um eine Härtung zu erzielen.
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Eine
weitere abgewandelte Ausführungsform
der Bearbeitungseinrichtung 1 ist in 3 veranschaulicht. Während die Streckzieheinrichtung 2 in Übereinstimmung
mit den Ausführungsformen
nach den 1 und 2 ausgeführt ist, ist der Laserkopf 28 der
Laserbearbeitungseinrichtung 3 hier von einer nach Art
eines Industrieroboters ausgebildeten Positioniereinrichtung 51 getragen.
Diese weist eine um eine Vertikalachse schwenkbar gelagerte und
vertikal teleskopierbare Säule 52 mit
entsprechenden Antriebseinrichtungen auf. Die ortsfest oder auch
in Richtung des Pfeils 19 verschiebbare, d.h. gezielt verfahrbar
gelagerte Säule 52 trägt an ihrem
oberen Ende einen sich in Radialrichtung quer erstreckenden Arm 53,
der vorzugsweise teleskopierbar ausgebildet ist. An seinem freien
Ende trägt
der Arm 53 den Laserkopf 28 vorzugsweise dreh-
und schwenkbar um je eine Achse 54, 54a sowie
verstellbar in Richtungen x, y, z und/oder schwenkbar um eine Vertikale D.
Beide Schwenkachsen 54, 54a sind zueinander sowie
zu einer Strahlrichtung S vorzugsweise rechtwinklig orientiert.
Obwohl die Achsen 54, 54a die Mittelachse des
Laserkopfs 28 (Strahlrichtung S) nicht schneiden müssen, ist
dies jedoch für
die Positionierung des Laserkopfs 28 vorteilhaft. Mit dieser
Laserbearbeitungseinrichtung 3 lassen sich insbesondere auch
kompliziert konturierte Werkstücke
einfach und effektiv vor, während
und nach dem Streck-Zieh-Vorgang bearbeiten.
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4 veranschaulicht eine weitere
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinrichtung 1.
Eine zentrale Verarbeitungseinrichtung 55 ist dabei dazu
vorgesehen, sämtliche
Antriebe und Positioniereinrichtungen der Streckzieheinrichtung 2 und
der Laserbearbeitungseinrichtung 3 anzusteuern. Dabei stellen
Pfeile in den Figuren grundsätzlich Antriebs-
und Positionierungseinrichtungen anhand deren gesteuerter Verstellrichtung
dar. Zu den Antrieben der Streckzieheinrichtung gehören die
Antriebe 16, 17, 16', 17', 23, 24, 25 sowie
ggfs. Antriebe 56, 57 für die Schlitten 9, 9'. Weiter kann
das Öffnen
und Schließen
der Spannbacken 5, 5' gesteuert werden. Die Laserbearbeitungseinrichtung 3 weist
Antriebe auf, die in 4 lediglich
anhand ihrer durch Pfeile bezeichneten Arbeits- oder Wirkrichtungen
veranschaulicht sind. Dazu gehören
ein Antrieb 61 zur Verstellung einer aus Laserkopf 28 und
Induktionskopf 41 gebildeten Einheit, ein Antrieb 62 zur
Horizontalverstellung des Induktionskopfs 41, ein Antrieb 63, ebenfalls
zur Horizontalverstellung des Laserkopfs 28, Antriebe 64, 65 zur
Vertikalverstellung des Induktionskopfs 41 und des Laserkopfs 28 sowie
ein Antrieb 66, um die aus dem Laserkopf 28 und den Induktionskopf 41 gebildete
Einheit um eine Vertikalachse zu schwenken. Schließlich gehört ein Antrieb 67 dazu,
der die Führung
des Antriebs 61 quer zu der Führungsrichtung des Antriebs 61 horizontal
verstellt.
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In 5 ist ein einfaches Blechteil
schematisch veranschaulicht, wie es mit der Streckzieheinrichtung
nach 1 bis 4 zu erhalten ist. Dem Blechteil 70 ist
in dem Streck-Zieh-Vorgang eine einfache Krümmung oder Wölbung erteilt
worden. Mit dem Laserkopf 28 ist eine Öffnung 71 ausgebildet
worden und es sind zwei Spanten 72, 73 zu beiden
Seiten der Öffnung 71 angeschweißt worden.
Die entsprechenden Schweißnähte sind
bei 74 angedeutet. Schließlich sind mit dem Laserstrahl
des Laserkopfs 28 die, in 5 lediglich
gestrichelt, angedeuteten Ziehränder 75, 76 abgetrennt
worden, wodurch das Blechteil 70 fertig bearbeitet aus
der Bearbeitungseinrichtung 1 entnommen werden konnte.