DE102013214404A1

DE102013214404A1 - Werkstückauflage für den Einsatz in einer Bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE102013214404A1
Application number: DE102013214404.0A
Authority: DE
Inventors: Markus Zwickl
Original assignee: Magna International Inc
Current assignee: Magna International Inc
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2015-01-29
Also published as: WO2015010181A1; CN105408058B; US20160144464A1; CN105408058A

Abstract

Es wird eine Werkstückauflage für den Einsatz in einer Bearbeitungsmaschine zur Ablage von flächigen Werkstücken in einer Bearbeitungsstation vorgeschlagen, wobei das Werkstück von Auflageelementen in einer horizontalen Ebene getragen wird und die Auflagenelemente in mindestens zwei Auflagenreihen angeordnet sind und die Auflagenreihen mindestens entlang einer Achse der horizontalen Ebene verschiebbar sind.

Description

Die Erfindung geht von einer Ablage von flächigen Werkstücken in einer Bearbeitungsstation aus.
Stand der Technik
In der industriellen Fertigung werden Materialen von Rollen oder von Stapeln verarbeitet und mit den unterschiedlichsten Schneide- und Verformwerkzeugen in strukturierte Bauteile gewandelt. Bei der Bearbeitung von Blechen oder Kunststoff oder Compositematerialen werden beispielsweise Laserschneidanlagen eingesetzt um die gewünschten Formen und Ausschnitte zu erzeugen. Das Material wird dabei auf einer Werkstückauflage bearbeitet, die einen planen Untergrund für das Schneide- oder Verformwerkzeug darstellt.
Die unterschiedlichen Werkzeuge haben dabei den Nachteil, dass der Energieeintrag durch das Rohmaterial hindurch auch Einfluss auf die Werkstückauflage hat, z. B. würde eine Werkzeugauflage beim Laserstrahlschneiden ebenfalls Bearbeitungsspuren aufweisen.
Es sind unterschiedliche Lösungen bekannt, Werkstückauflagen zu gestalten, um die Zerstörung der Werkstückauflage durch die Werkzeuge zu vermeiden.
Die DE 10 2004 034 256 B4 offenbart eine Vorrichtung zum Schneiden von Blech. Dabei wird ein Blechband mittels einer Fördervorrichtung in einer Transportrichtung transportiert. Die Fördervorrichtung weist zwei in Transportrichtung aufeinanderfolgend angeordnete Transporteinrichtungen auf. Zwischen zwei einander gegenüberliegenden Enden der Transporteinrichtungen ist ein Durchbruch gebildet. Die einander gegenüberliegenden Enden der Transporteinrichtungen sind in oder gegen die Transportrichtung gleichsinnig bewegbar. Infolgedessen kann also der Durchbruch in oder auch entgegen der Transportrichtung verstellt werden. Oberhalb des Durchbruchs befindet sich eine Laserschneideinrichtung, deren Laserstrahl stets auf den Durchbruch gerichtet ist. Zur Herstellung eines beliebigen Schnitts in einem auf der Fördervorrichtung transportierten Blechband kann die Laserschneideinrichtung sowohl in einer der Transportrichtung entsprechenden X-Richtung als auch senkrecht dazu in einer Y-Richtung bewegt werden. Dabei wird der Durchbruch stets mitlaufend mit dem Laserstrahl bewegt. Zur Herstellung mehrerer unterschiedlicher Konturschnitte können auch mit einem Abstand voneinander mehrere derartige Laserschneidvorrichtungen entlang der Fördervorrichtung angeordnet sein. – Eine ähnliche Vorrichtung ist auch aus der WO 2010/085486 A1 bekannt.
Aus der EP1340584 A1 ist eine Werkstückauflage bekannt, bei er erste und zweite Auflageelemente einstellbar das Werkstück unterstützen. Dabei werden Auflagespitzen angeordnet, die einzeln höhenverstellbar ausgebildet sind und das Werkstück unterstützen oder sich vom Werkstück zurückziehen.
Bei dieser Anordnung werden die Werkstücke auf die Auflagespitzen im Batchverfahren aufgelegt, ein kontinuierlicher Prozess ist dabei nicht möglich. Zudem ist die Ansteuerung komplex und die Tragkraft der einzelnen Spitzen limitiert.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Ziel der Erfindung ist es eine möglichst kompakt aufgebaute Vorrichtung anzugeben, mit der mit verbesserter Geschwindigkeit auch lange und komplizierte Bearbeitungen in einem kontinuierlich zugeführten Materialband herstellbar sind und das Materialband optimal unterstützt werden kann.
Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs. Insbesondere wird die Aufgabe mit einer Werkstückauflage gelöst, die zur Ablage von flächigen Werkstücken in einer Bearbeitungsstation, wobei das Werkstück von beanstandeten Auflageelementen in einer horizontalen Ebene getragen wird. Die Auflageelemente sind dabei in mindestens zwei Auflagereihen angeordnet die entlang mindestens einer Achse der horizontalen Ebene verschiebbar sind.
Durch die Verschiebung der Auflagenreihen und dadurch der Auflageelementen relativ zueinander wird freier Raum unter dem Werkstück geschaffen, so dass der Energieeintrag einer Bearbeitungs-Maschine ohne Folgen für die Auflage erfolgen kann.
Vorteilhafterweise bestehen die Auflageelemente aus einem Rollenträger mit Rollen. Durch die Verwendung von Räumen ist es möglich, Werkstückauflage für einen kontinuierlichen Betrieb zu verwenden, bei dem das Werkstückmaterial von einem Band zugeführt wird.
Durch die Verwendung von angetriebenen Rollen ist es auch möglich, das Werkstück während der Bearbeitung in der Bearbeitungsstation zu verschieben. Durch die angetriebenen Rollen kann nicht nur das Werkstück verschoben werden. Es ist auch möglich, die Position der Rollen selbst im laufenden Betrieb zu verändern, ohne dass dabei die Lage (bzw. die Bewegung) des Werkstücks beeinflusst wird. Dabei sind Vorteilhafterweise die oberen Rollen mit einem Antrieb, der auf unteren Rollen einwirkt, verbunden.
Vorteilhafterweise ist der Abstand zwischen den Auflageelementen selbst geringer als zwischen den Auflagereihen. Dadurch wird einerseits eine sichere Auflage des Werkstücks auf der Werkstückauflage gewährleistet, aber gleichzeitig genügend Leerraum geschaffen, um die Bearbeitung durchzuführen.
Vorteilhafterweise wird die Werkstückauflage in einer Bearbeitungsstation eingesetzt, eine schneidende oder umformende Funktion aufweist, und entweder für den kontinuierlichen Betrieb oder einen Batchbetrieb ausgelegt ist.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden den Zeichnungen dargestellt und in der anschließenden Beschreibung näher ausgeführt.
Es zeigt 1 eine beispielhafte Bearbeitungsmaschine
2 eine Werkstückauflage
3 einen Ausschnitt aus einer Auflagenreihe
4 eine Auflagenreihe mit Gehäuse
5 eine Aufsicht auf eine Werkstückauflage
6 eine beispielhafte Bearbeitungsstation.
1 zeigt eine beispielhafte Maschine, wie sie auch für die Herstellung von Konturschnitten in einem Blechband verwendet wird. Dabei wird das Material, beispielsweise das Blechband über eine Spule 2 der Bearbeitung zugeführt. In einer Richtstation 3 wird das Material entweder gerichtet, oder eingeebnet oder eben geeignet für die weitere Bearbeitung vorbereitet. Über bekannte Förder- und Transporteinrichtungen wird das Blechband einer Bearbeitungsstation 4 zugeführt. Die Bearbeitungsstation 4 ist dabei oberhalb der Ebene der Bearbeitung angeordnet. Unterhalb der Ebene der Bearbeitung ist die Werkstückauflage 1 angebracht. Nach der Bearbeitung werden die Werkstücke, jetzt getrennt vorliegend, in einer Ablage 5 abgelegt. Die Bearbeitungsanlage 4 ist eine Schneideanlage, die berührungslos arbeitet, beispielsweise eine Laserschneideanlage oder eine Wasserstrahlschneide-Anlage oder eine Plasmaschneide-Anlage oder eine Erosionsschneide-Anlage.
All diesen Schneideanlagen ist gemein, dass sie um das Material zu schneiden, so viel Energie einbringen müssen, dass ein Auflagentisch in Mitleidenschaft gezogen würde.
Das zu bearbeitende Material kann Metall, Kunststoff oder Verbundmaterial sein.
2 zeigt in der Übersicht die erfindungsgemäße Werkstückauflage 1. Die Werkstückauflage 1 besteht aus Auflageelementen 6, die in Auflagenreihen 10 angeordnet sind. Im gezeigten Beispiel sind vier Auflagenreihen 10 zu erkennen. Die Auflagenreihen 10 sind auf einer Trägerkonstruktion 23 montiert. Jeweils einer Auflagenreihe 10 ist ein Motor 24 zugeordnet.
In 3 sind die Details der Auflagenelemente 6 dargestellt. Die Auflagenelemente 6 bestehen aus einem Rollenträger 11 der auf beiden Seiten nach oben und nach unten von Rollen abgeschlossen ist, wobei die obere Rolle 12 die Rolle ist, auf der das Werkstück aufliegt. Die untere Rolle 13 ist auf einem Montageträgers 25 angeordnet und steht mit der oberen Rolle 12 über einen vertikalen Bandantrieb 14 in Verbindung. Es müssen im unteren Bereich nicht zwangsläufig Rollen sein. Man könnte das Ganze auch über Wellen und Kegelräder realisieren. Der Einfachheit halber wird der Begriff Rolle auch auf Wellen und Kegelräder ausgedehnt.
Die untere Rolle 13 verlängert sich entlang ihrer Achse in eine Antriebsrolle 22, die sich innerhalb des Montageträgers 25 befindet. Die Antriebsrolle 22 steht über einen horizontalen Bandantrieb 15 mit dem Motor 24 in Verbindung und wird so angetrieben. Damit werden in einer Auflagenreihe 10 bei der Aktivierung des Motors alle Antriebsrollen 22 betätigt. Über die Antriebsrollen 22 werden die unteren Rollen 13 bewegt, die wiederum über den vertikalen Bandantrieb 14 die oberen Rollen 12 betreiben.
Über den Antrieb der oberen Rollen 12 werden die Werkstücke in die Bearbeitungsstation geführt und geeignet angeordnet. Der Antrieb der Rollen ermöglicht es weiterhin das Werkstück unterhalb der Bearbeitungsstation zu bewegen bzw. abgetrennte Teile und/oder Abfall aus der Bearbeitungsstation heraus zu schaffen. Durch die angetriebenen Rollen kann nicht nur das Werkstück verschoben werden. Es ist auch möglich, die Position der Rollen selbst im laufenden Betrieb zu verändern, ohne dass dabei die Lage (bzw. die Bewegung) des Werkstücks beeinflusst wird.
Im Prinzip ist es egal, ob das Werkstück oder die Rollen verschoben werden, der Antrieb gleicht immer die Relativbewegung aus. Für die Laserlinie ist beides erforderlich, um verschiedene und beliebige Konturen schneiden zu können.
Die Höhe des Rollenträgers 11, also der Abstand zwischen obere Rolle 12 und untere Rolle 13, hängt von der Schneidemaschine ab. Beim Laserschneiden ist die Divergenz des Laserstrahls das bestimmende Element, wobei außerhalb des Fokus die Energie schnell abnimmt und keine Gefahr mehr für die Trägerstruktur besteht. Eine Höhe von 300–500 mm erscheint daher vorteilhaft.
4 beschreibt ein Gehäuse 16 der Auflagenreihe 10. Das Gehäuse 16 stellt eine Einkapselung für den Rollenträger 11 dar. Gleichzeitig trägt es auf seiner oberen Seite über eine Achse 26 die obere Rolle 12. Auf der unteren Seite des Gehäuses ist eine Einhausung 17 zu sehen. Die Einhausung 17 umgreift dabei den Montageträger 25. Die Einhausung 17 besitzt abgeschrägte Flächen 18. Die abgeschrägten Flächen sind einseitig angeordnet und erstrecken sich von der vertikalen Gehäusestruktur nach unten. In den Zwischenräumen zwischen den vertikalen Gehäuseteilen befinden sich als Einfassung des Montageträgers ebenfalls schräge Abschnitte 18a. Die abgeschrägten Flächen dienen dazu, herunter fallende Teile des Materials, beispielsweise ausgeschnittene Teile so zu leiten, dass sie zwischen den Auflagereihen hindurch fallen und in einem Sammelbehälter aufgefangen werden können. Gleichzeitig dienen die schrägen Flächen 18, 18a dazu, Staub, Bearbeitungsnebel und Dampf vom eigentlichen Schneideprozess weg zu leiten. Man versucht dadurch ein Minimum an aufgewirbelten Partikeln zu erhalten.
5 zeigt eine Aufsicht auf die Werkstückauflage 1. Die Auflagenreihen 10 sind in dieser Zeichnung von links nach rechts jeweils beweglich angeordnet. Die schraffierten Bereiche sind die Bereiche, die keine Auflageelemente enthalten. Zwischen den Auflageelementen 6 sind Zwischenräume 20 im Abstand d2 angeordnet. Zwischen den Auflagereihen 10 ist jeweils einen Zwischenraum 20, der den Abstand d1 aufweist, vorhanden. Die Auflagereihen 10 bewegen sich linear und ermöglichen es, dass ein Schneidprozess immer entlang eines Zwischenraums erfolgt. Eine beispielhafte Schneideanlage ist in 6 angedeutet. Hier wird eine Laserschneidanlage gezeigt, die auf einer Bearbeitungsbühne mit einer Bearbeitungslängsbühne 19A und einer Bearbeitungsquerbühne 19 in zwei Richtungen verschiebbar angeordnet ist. Zusätzlich wird durch den Einsatz von drei Laserköpfen eine sehr schnelle und effiziente Bearbeitung möglich. Durch die Kombination einer solchen Laserschneidanlage mit zweidimensional bewegbaren Laserschneideköpfen mit den beweglichen Auflageelementen der Werkstückauflage ist eine sehr schnelle und effiziente Bearbeitung des Werkstücks möglich. Auf diese Art und Weise lassen sich auch komplizierte Konturen wie Kreise und Ausschnitte herstellen. Da die Rollen der Auflagereihen getrennt voneinander angesteuert werden können, ist es möglich das Material perfekt zu positionieren und dem Schneidprozess nachzuführen. Zur Bewegung: Die Auflagereihen könne voneinander unabhängig und im laufenden Betrieb von links nach rechts bewegt werden. Das geschieht über die Träger 23. Das gesamte Paket, also sämtliche Auflagereihen auf einmal, kann jedoch auch in Querrichtung verschoben werden. Das geschieht über die unteren Träger 23a. Dabei ist es nicht erforderlich, dass der Abstand zwischen den Reihen veränderbar ist, was natürlich Kosten spart.
Dieser Querverschub ist wichtig, damit spezielle Konturen (kleine Kreise, Schnitte in Längsrichtung, etc..) immer vollständig im Bereich der Längsspalten geschnitten werden können, ohne dass dafür die Reihen in Längsrichtung bewegt werden müssen. Manche Schnitte wären ansonsten kaum realisierbar.
Bezugszeichenliste

1: Werkstückauflage
2: Rolle
3: Richtstation
4: Bearbeitungsstation
5: Ablage
6: Auflageelemente
10: Auflagenreihe
11: Rollenträger
12: Obere Rolle
13: Untere Rolle
14: Bandantrieb vertikal
15: Bandantrieb horizontal
16: Gehäuse
17: Einhausung
18: Oberfläche
19a: Bearbeitungslängsbühne
19b: Bearbeitungsquerbühne
20: Zwischenräume
21: Verschieberichtung
22: Antriebsrollen
23: TRÄGER
23a: unteren Träger
24: Motor
25: Montageträger
26: Achse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004034256 B4 [0005]
WO 2010/085486 A1 [0005]
EP 1340584 A1 [0006]

Claims

Werkstückauflage für den Einsatz in einer Bearbeitungsmaschine zur Ablage von flächigen Werkstücken in einer Bearbeitungsstation (4), wobei das Werkstück von beanstandeten Auflageelementen in einer horizontalen Ebene getragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagenelemente (6) in mindestens zwei Auflagenreihen (10) angeordnet sind und die Auflagenreihen mindestens entlang einer Achse der horizontalen Ebene verschiebbar sind.
Werkstückauflage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageelemente (6) aus einem Rollenträger (11) mit Rollen (12, 13) besteht.
Werkstückauflage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageelemente (6) in einem Gehäuse angeordnet und an der Basis eine schräge Einhausung (17) aufweisen.
Werkstückauflage nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Rollen (12) über einen Antrieb (14) mit den unteren Rollen (13) verbunden sind.
Werkstückauflage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die unteren Rollen (13) mit Antriebsrollen (22) verbunden sind.
Werkstückauflage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagereihen (10) einen Abstand (d1) zueinander aufweisen.
Werkstückauflage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageelemente (6) einen Abstand (d2) zueinander aufweisen.
Werkstückauflage nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d2) kleiner ist als der Abstand (d1).
Werkstückauflage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe Bandantriebe oder Kettenantrieb oder Direktantrieb sind.
Werkstückauflage nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung in einer schneidenden oder umformenden Bearbeitungsstation einer Maschine zur Bearbeitung von flachem Material im Endlos- oder Batchbetrieb.