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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden von Blechplatinen aus einem endlosen in einer einzigen Bandlaufrichtung kontinuierlich beförderten Blechband.
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Aus der
DE 41 28 194 A1 ist eine Vorrichtung zum automatischen Herstellen von Blechteilen bekannt. Dabei wird das Blechband taktweise einer Stanzvorrichtung zugeführt. Nach dem Stanzen wird das Blechband in eine der Stanzvorrichtung nachgeschaltete Laser-Schneidvorrichtung gezogen. Der mit der Stanzung versehene Bandabschnitt wird in der Laser-Schneidvorrichtung abgetrennt. Anschließend wird das Blechband in die Stanzvorrichtung zurückgezogen. – Die bekannte Anordnung arbeitet taktweise. Das erfordert das Vorsehen einer Bandschlaufe. Das Blechband wird während des Herstellungsvorgangs wiederholend vor- und zurückbewegt. Ein solcher Wechsel der Bewegungsrichtung macht das Herstellungsverfahren anfällig für Störungen. Der Ausstoß bei einem solchen Herstellungsverfahren ist nicht besonders hoch.
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Aus Nakagawa, T.: Blech Rohre Profile, 41 (1994), 2, Seite 100–102 ist eine Laserstrahlschweißlinie bekannt, mittels derer vorgefertigte Platinen stückweise mit einer Laserschweißvorrichtung mit einer Kontur versehen werden können. – Das bekannte Herstellungsverfahren ist nicht besonders effektiv, weil die Platinen in einer besonderen Herstellungslinie hergestellt werden müssen. Sie müssen überdies zwischengelagert, der Laserstrahlschweißlinie zugeführt und dort stückweise bearbeitet werden.
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Die
DE 37 12 682 A1 offenbart eine Trennvorrichtung mit einer hydraulischen Blechtafelschere, neben der ein Auflagetisch vorgesehen ist. Dabei wird eine mittels der Trennvorrichtung geschnittene Rohblechtafel auf dem Auflagetisch abgelegt, von Spannzangen aufgenommen und von diesen zur Herstellung gestanzter Löcher sowie zum weiteren Bearbeiten hin- und herbewegt.
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Aus der
DE 195 18 166 C2 ist eine Stanzvorrichtung bekannt, welche ein Werkstück während einer Unterbrechung seines Vorschubs bearbeitet.
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Aus der
US 6 515 253 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Blechplatinen bekannt, wobei das Blechband schrittweise Pressen zugeführt wird.
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Ferner sind nach dem Stand der Technik Schneidlinien zur Herstellung von Blechplatinen für die Fertigung von Karosserieteilen für Automobile bekannt. Dabei wird ein endloses Blechband von einer Haspel abgezogen, in einer Richtvorrichtung gerichtet und über eine Bandschlaufe einer Bandvorschubvorrichtung zugeführt, welche das Blechband einer Stanzvorrichtung zuführt. Der Stanzvorrichtung kann eine Schere nachgeschaltet sein, mittels derer das Band durchschnitten wird. Die so hergestellten Blechplatinen werden über eine weitere Vorrichtung abgeführt und gestapelt. – Auch bei den bekannten Schneidvorrichtungen ist es erforderlich, eine Bandschlaufe vorzusehen. Zur Bestückung der Stanzvorrichtung werden kostenaufwendige Werkzeuge benötigt. Das bekannte Verfahren ist relativ langsam, unflexibel und kostenaufwendig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, mit denen einfach, schnell und kostengünstig Blechplatinen aus einem endlosen Blechband geschnitten werden können. Weiteres Ziel ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen unterschiedliche Platinengeometrien ohne lange Umrüstzeiten herstellbar sind.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 15 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2–14 und 16–27.
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Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zum Schneiden von Blechplatinen aus einem endlosen in einer einzigen Bandlaufrichtung kontinuierlich beförderten Blechband mit folgenden Schritten vorgesehen:
- a) Erzeugen einer vorgegebenen Kontur in dem Blechband mittels einer Strahlschneidvorrichtung derart, daß das Blechband im Zusammenhang bleibt und nachfolgend
- b) Durchtrennen des Blechbands mittels einer mechanischen über eine vorgegebene Strecke in Bandlaufrichtung mitgeführten Abschereinrichtung zur Herstellung separater die vorgegebene Kontur aufweisender Blechplatinen.
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Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht eine einfache und schnelle Herstellung von Blechplatinen. Das Blechband wird in einer einzigen Bandlaufrichtung befördert, d. h. ein Vor- und Zurückbewegen findet nicht statt. Es kann dabei kontinuierlich bewegt werden. Es kann auf eine Bandschlaufe verzichtet werden. Das Vorsehen einer Strahlschneidvorrichtung erspart die Herstellung von kostenaufwendigen Stanz- oder Preßwerkzeugen. Es lassen sich programmgesteuert Konturen verschiedenster Geometrie in enger zeitlicher Aufeinanderfolge ohne Werkzeugwechsel herstellen.
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Nach einem Ausgestaltungsmerkmal weist die Strahlschneidvorrichtung mindestens eine Strahlscheideinrichtung auf, die während des Schnitts über eine vorgegebene Strecke in Bandlaufrichtung mitgeführt wird. Das ermöglicht die Herstellung komplexer Konturen bzw. Konturteilschnitte. Die Kontur kann zweckmäßigerweise in Konturteilschnitten durch mehrere in Bandlaufrichtung hintereinander geschaltete Strahlschneideinrichtungen geschnitten werden. Dabei ist es zweckmäßig, daß mittels der Strahlschneideinrichtung am Auslauf eines Konturteilschnitts ein von einer Hilfsgeometrie umgebenes Referenzloch hergestellt wird. Das Referenzloch kann ein dreieckiger, runder oder ovaler Durchbruch sein. Der Durchmesser des Durchbruchs ist größer als die Breite des Konturschnitts. Vorteilhafterweise wird ein folgender Konturteilschnitt ausgehend vom Referenzloch durch den Strahl der in Bandlaufrichtung nachgeschalteten weiteren Strahlschneideinrichtung geschnitten und ggf. mittels der weiteren Strahlschneideinrichtung am Auslauf des weiteren Konturteilschnitts ein weiteres Referenzloch hergestellt. – Die vorerwähnten Merkmale ermöglichen die exakte Herstellung einer vorgegebenen Kontur. Dabei kann das Blechband kontinuierlich weiterbewegt werden.
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Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal wird das Blechband während des Schritts a mittels Andruckrollen oder -walzen plan gehalten. Es können insbesondere zwischen zwei aufeinanderfolgenden Strahlschneideinrichtungen mindestens eine Andruckrolle oder -walze vorgesehen sein. Dadurch wird ein Verwerfen durch die beim Schneiden eingebrachte Wärme des Blechbands vermieden. Der Schnitt kann besonders exakt geführt werden. Es kann in diesem Fall vorteilhafterweise darauf verzichtet werden, die Strahlschneideinrichtung mit einer Einrichtung zur Regelung des Abstands vom Blechband zu versehen.
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Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist vorgesehen, daß beim Schritt a mit einer Geschwindigkeit von 10–100 m/Minute geschnitten wird. Das ermöglicht eine besonders schnelle Herstellung der Blechplatinen.
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Vor dem Schritt b kann ein Blechelement mit dem Blechband mittels einer Laserschweißeinrichtung verbunden werden. Das ermöglicht die Herstellung von komplexen, z. B. versteiften, Blechplatinen oder sogenannten ”tailored blanks”. Gleichfalls ist es möglich mehrere übereinanderliegende Blechlagen beim Schritt a und/oder b zu schneiden. Das erhöht weiter den Ausstoß.
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Auf dem Blechband bzw. den Blechplatinen verbliebene Schneidreste können nach dem Schritt b entfernt werden. Dazu kann das Blechband bzw. die Platine gebürstet oder gewaschen werden.
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Das Blechband wird kontinuierlich in Bandlaufrichtung bewegt. Außerdem wird die mechanische Abschereinrichtung über eine vorgegebene Strecke in Bandlaufrichtung mitgeführt. Dadurch wird der Ausstoß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im besonderen Maße erhöht.
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Bei der Strahlschneideinrichtung kann es sich um eine Laser- oder Wasserstrahlschneideinrichtung handeln. Sowohl der Laser- als auch der Wasserstrahl können mittels geeigneter Schneidköpfe präzise gesteuert werden.
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Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Schneiden von Blechplatinen aus einem endlosen in einer einzigen Bandlaufrichtung kontinuierlich beförderten Blechband vorgesehen mit
- aa) einer Einrichtung zum kontinuierlichen Bewegen des Blechbands in Bandlaufrichtung,
- bb) einer Strahlschneidvorrichtung zum Erzeugen einer vorgegebenen Kontur in dem Blechband derart, daß das Blechband im Zusammenhang bleibt und
- cc) einer in Bandlaufrichtung nachgeschalteten mechanischen Abschereinrichtung zum Durchtrennen des Blechbands zur Herstellung separater die vorgegebene Kontur aufweisender Blechplatinen, wobei eine Einrichtung zum Mitführen der Abschereinrichtung über eine vorgegebene Strecke in Bandlaufrichtung vorgesehen ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schneiden bzw. die Schneidlinie ermöglicht ein schnelles, einfaches und universelles Herstellen von Blechplatinen mit unterschiedlichen Konturen. Eine solche erfindungsgemäße Schneidlinie kann selbstverständlich weitere nach dem Stand der Technik bekannte Komponenten, wie eine Haspel, insbesondere eine Doppelhaspel, eine Richtvorrichtung, eine Bandvorschubvorrichtung sowie eine Vorrichtung zum Abführen der hergestellten Platinen aufweisen.
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Vorteilhafterweise weist die Strahlschneidvorrichtung mindestens eine Strahlschneideinrichtung mit einer Einrichtung zum Mitführen der Strahlschneidvorrichtung während des Schnitts über eine vorgegebene Strecke in Bandlaufrichtung auf. Die Strahlschneideinrichtung kann es sich z. B. um ein um 3- oder 5-Achsen beweglichen Schneidkopf aufweisen. Die Strahlschneideinrichtung kann auch auf einem in Bandlaufrichtung verfahrbaren Schlitten aufgenommen sein. Sie kann ferner über die gesamte Breite des Blechbands verfahrbar sein. Die Bewegungen der Strahlschneideinrichtung werden vorzugsweise mittels eines Prozeßrechners gesteuert.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, mehrere in Bandlaufrichtung hintereinandergeschaltete Strahlschneideinrichtungen vorzusehen, so daß die Kontur in Konturteilschnitten schneidbar ist. Zweckmäßigerweise ist ferner eine Einrichtung zur Herstellung eines von einer Hilfsgeometrie umgebenen Referenzlochs am Auslauf eines Konturteilschnitts mittels der Strahlschneidvorrichtung vorgesehen. Bei der Einrichtung zur Herstellung eines Referenzlochs kann es sich um ein Programm handeln, das über den Prozeßrechner den Strahl entsprechend der vorgegebenen Hilfsgeometrie steuert. Ferner kann eine optische Beobachtungseinrichtung zum Erfassen der Position des Referenzlochs vorgesehen sein, mittels derer ein Strahl einer weiteren Strahlschneideinrichtung automatisch auf das Referenzloch richtbar ist. Die optische Beobachtungseinrichtung kann z. B. eine Matrix-Kamara sein, die ebenfalls mit dem Prozeßrechner zur Auswertung der davon gelieferten Daten verbunden ist.
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Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist der Strahlschneideinrichtung in Bandlaufrichtung eine weitere Strahlschneideinrichtung nachgeschaltet, so daß ein folgender Konturteilschnitt ausgehend vom Referenzloch durch den Strahl geschnitten und ggf. mittels der weiteren Strahlschneideinrichtung am Auslauf des weiteren Konturteilschnitts ein weiteres Referenzloch herstellbar ist. – Die vorgenannten Merkmale ermöglichen bei einer kontinuierlichen Fortbewegung des Bands die Herstellung komplizierter und großflächiger Konturen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der Abschereinrichtung eine Laserschweißeinrichtung vorgeschaltet, mit der ein Blechelement mit dem Blechband verbindbar ist. Bei dem Blechelement kann es sich um ein weiteres Blechband unterschiedlicher Dicke handeln. Es können aber auch vorgefertigte Blechelemente auf das Blechband aufgeschweißt werden.
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Zweckmäßigerweise sind Andruckrollen oder -walzen zum Planhalten des Blechbands während der Strahlbearbeitung vorgesehen. Dadurch wird ein, z. B. durch die thermischen Einflüsse bei der Strahlbearbeitung bedingtes, Verwerfen des Blechbands vermieden. Vorteilhaft ist es, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Strahlschneideinrichtungen mindestens eine Andruckrolle oder -walze vorgesehen ist. Indem durch die vorgenannten Merkmale ein planes Aufliegen des Blechbands gewährleistet ist, kann auf eine Einrichtung zur Regelung des Abstands der Schneidköpfe vom Blechband verzichtet werden.
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Ferner kann eine Einrichtung zur Herstellung mehrerer übereinanderliegender Blechlagen vorgesehen sein. Das ermöglicht das simultane Schneiden und damit eine Erhöhung des Ausstoßes.
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Es kann auch eine Einrichtung zum Entfernen von Schneidreste vom Blechband bzw. von den Blechplatinen vorgesehen sein. Eine solche Einrichtung weist zweckmäßigerweise Bürsten auf. Es kann sich aber auch um eine Druckluft- oder Waschvorrichtung handeln.
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Das Vorsehen der Einrichtung zum kontinuierlichen Bewegen des Blechbands in Bandlaufrichtung erspart das Vorsehen einer Schlaufenmulde. Außerdem kann damit der Ausstoß weiter erhöht werden.
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Das Vorsehen der Einrichtung zum Mitführen der Abschereinrichtung über eine vorgegebene Strecke in Bandlaufrichtung ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb der erfindungsgemäßen Schneidlinie.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß 1,
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3 eine perspektivische Ansicht einer Laserschneideinrichtung,
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4a–4g Schnittmuster und
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5 ein weiteres Schnittmuster.
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Die 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung zur Herstellung von Blechplatinen. Auf einer Haspel 1 ist eine Blechspule 2 aufgenommen. Ein davon abgerolltes Blechband wird durch eine Bandwaschmaschine 3 und über eine Richt- und Vorschubvorrichtung 4 einer Laserschneidvorrichtung 5 zugeführt. Die Laserschneidvorrichung 5 weist in einem Tunnel mehrere hintereinander geschaltete Laserschneideinrichtungen auf. Das mittels der Laserschneideinrichtungen vorgeschnittene Band wird schließlich durch eine fliegende mechanische Schere 6 geführt. Es kann sich dabei um eine fliegende Schwenkschere handeln. Mit 7 ist eine Vorrichtung zum Stapeln der Platinen bezeichnet.
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In 3 ist perspektivisch eine Laserschneideinrichtung gezeigt. Ein Laser, z. B. ein CO2-Laser 8, ist in Z-Richtung bewegbar an einem in X-Richtung verfahrbaren Schlitten 9 aufgenommen. Der Laser 8 ist am Querhaupt des Schlittens 9 außerdem in Y-Richtung bewegbar. Die Bewegung des Lasers 8 erfolgt vorzugsweise computergesteuert gemäß einem vorgegebenen Programm. Eine der vorerwähnten Schneidvorrichtungen 5 ist zweckmäßigerweise aus einer Mehrzahl in Bandlaufrichtung hinter einander angeordneter Laserschneideinrichtungen gemäß 3 gebildet.
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In den 4a–4g ist mit BB ein Blechband bezeichnet. Die Transportrichtung des Blechbands BB verläuft von links nach rechts. Es können mehrere hintereinander geschaltete Laserschneideinrichtungen A, B, C von der Laserschneidvorrichtung 5 umfaßt sein. Jede der Laserschneideinrichtungen A, B, C weist mindestens einen Laser auf, der in Bandlaufrichtung über eine bestimmte Wegstrecke mitgeführt werden kann. Das ermöglicht es, einen Konturteilschnitt K anzufertigen, ohne daß das Blechband BB angehalten werden muß.
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Wie aus den 4a–4g ersichtlich ist, können mittels einer ersten Laserschneideinrichtung A mehrere Konturteilschnitte K1 hergestellt werden. Am Ende der ersten Konturteilschnitte K1 wird mittels der ersten Laserschneideinrichtung A üblicherweise ein – in 5 dargestelltes – Referenzloch R aus dem Blechband BB herausgeschnitten. Der Laser der zweiten Laserschneideinrichtung B wird so geführt, daß er das Referenzloch R trifft und von dort aus einen zweiten Konturteilschnitt K2 erzeugt. Dazu kann mittels einer (hier nicht dargestellten) Matrix-Kamara das Referenzloch R erkannt und die zweite Laserschneideinrichtung B entsprechend geführt werden. – Das Blechband BB liegt nach der Erzeugung der Konturteilschnitte K1, K2 und K3 im Zusammenhang vor.
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Mittels einer mechanischen Abschereinrichtung 6 in Form einer fliegenden Schwenkschere wird schließlich das Blechband BB an der Schnittlinie P in einzelne Platinen getrennt. Die fliegende Schwenkschere eignet sich besonders gut zum Herstellen des letzten, die Platinen erzeugenden Schnitts. Sie ist kostengünstig und verfügt über eine hohe Schnittgeschwindigkeit. Es kann hier auf das Vorsehen einer relativ kostenaufwendigen Laserschneideinrichtung A, B, C verzichtet werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des vorgenannten Verfahrens besteht darin, daß die zu verwerfenden Abfallbleche ebenfalls mittels der Laserschneideinrichtung A, B und C mit Schnitten versehen werden können. Das ermöglicht eine Zerkleinerung der Abfallbleche und eine Erleichterung der Schrottentsorgung.
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Zum Transport des Blechbands BB durch die Laserschneidvorrichtung 5 sind besondere Transportketten vorgesehen, auf denen das Blechband BB mittels Abstandhaltern gehalten ist. – Dadurch wird vermieden, daß mittels der schneidenden Laserstrahlen die Transportketten beschädigt werden. Die Abstandshalter sind so angeordnet, daß sie sich außerhalb des Schnittbereichs der Konturteilschnitte K1, K2 und K3 befinden.
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Die Laserschneidvorrichtung 5 kann mit einer (hier nicht gezeigten) Laserschweißvorrichtung kombiniert sein. Mittels der Laserschweißvorrichtung ist es z. B. möglich am Ende eines ersten Blechbands BB1 den Anfang des nächstfolgenden Blechbands BB2 anzuschweißen, so daß die Schneidlinie unterbrechungsfrei betrieben werden kann. Ferner ist es denkbar, daß mittels der Laserschweißeinrichtung Bleche unterschiedlicher Dicke randlich an das Blechband BB angesetzt werden. So können sogenannte ”tailored blanks” hergestellt werden. Ferner ist es auch denkbar, vorgefertigte Blechelemente auf das Blechband BB aufzuschweißen.
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Statt der Laserschneideinrichtung A, B, C können auch Wasserstrahlschneideinrichtungen verwendet werden. Die Wahl des Schneidstrahls hängt vom jeweils zu bearbeitenden Material ab.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Haspel
- 2
- Blechspule
- 3
- Bandwaschmaschine
- 4
- Richt- und Vorschubvorrichtung
- 5
- Laserschneidvorrichtung
- 6
- Abschereinrichtung
- 7
- Stapelvorrichtung
- 8
- Laser
- 9
- Schlitten
- A, B, C
- Laserschneideinrichtungen
- K1, K2, K3
- Konturteilschnitte
- P
- Platinenschnitt
- BB, BB1, BB2
- Blechband
- R
- Referenzloch
