DE102018132090A1

DE102018132090A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verformen von Materialien mit geringer Verformbarkeit

Info

Publication number: DE102018132090A1
Application number: DE102018132090.6A
Authority: DE
Inventors: Hongping Gu; Boris Shulkin; Maximilian Amtmann
Original assignee: Magna International Inc
Current assignee: Magna International Inc
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2020-05-14
Also published as: CN111167906A

Abstract

Ein Verfahren zum Falzen eines Materials mit geringer Verformbarkeit umfasst das Vorsehen einer ersten Platte aus dem Material mit geringer Verformbarkeit und das Vorsehen einer integrierten Falzvorrichtung mit mindestens einem Laserkopf und einer Rollen-Formanordnung mit einer Rolle. Die erste Platte wird durch Bewegen der Rollen-Formanordnung relativ zu der ersten Platte entlang einer Falzrichtung gefalzt, wobei die Rollen-Formanordnung relativ zu der ersten Platte angeordnet ist, um einen Biegebereich vor der Rollen-Formanordnung zu bilden. Der mindestens eine Laserkopf richtet Laserlicht entlang zweier optischer Wege zur Bildung von zwei Strahlflecken. Einer der Strahlflecken bestrahlt einen lokalisierten Teil der ersten Platte entlang der Falzrichtung in einem im Wesentlichen konstanten vorgegebenen Abstand vor der Rollen-Formanordnung und innerhalb des Biegebereichs, und der andere der Strahlflecken bestrahlt einen Teil der Rolle.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Verformung von Materialien mit geringer Verformbarkeit und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verformen von Materialien mit geringer Verformbarkeit.
Hintergrund der Erfindung
Viele Industrien sind bestrebt, das Gewicht der von ihnen hergestellten Produkte zu vermindern, während gleichzeitig die strukturelle Integrität der Produkte beibehalten werden soll. In diesem Kontext haben leichtgewichtigere Metalle und Metalllegierungen wie Aluminium, Magnesium und ihre Legierungen wegen ihrer relativ geringen Dichte und ihrer relativ hohen spezifischen Festigkeit im Vergleich zu traditionellen Metallen oder Metalllegierungen wie Stahl zunehmendes Interesse gefunden. Nichtsdestotrotz haben diese Materialien eine relativ geringe Verformbarkeit, was zur Ausbildung von Rissen oder anderen Defekten führen kann, wenn diese Materialien gebogen oder gefaltet werden.
In den Materialwissenschaften ist die Verformbarkeit die Fähigkeit eines Materials, sich unter Zugbelastung zu verformen. Die Verformbarkeit ist insbesondere bei der Metallbearbeitung wichtig, weil Materialien, die unter Beanspruchung reißen oder brechen, nicht mit einem Metall-Umformungsprozess wie Schmieden, Biegen, Walzen, Rollfalzen und/oder Ziehen bearbeitet werden können.
Dementsprechend ist es wünschenswert einen Verformungsprozess und eine Vorrichtung zur Verformung von Materialien mit relativ geringer Verformbarkeit zu schaffen.
Es ist ferner wünschenswert einen Rollfalzprozess und eine Vorrichtung zur Verformung von Materialien mit relativ geringer Verformbarkeit zu schaffen.
Systeme zum Falzen der Kanten von zwei oder mehreren Metallkomponenten zusammen, um ein Teil zu bilden, sind allgemein bekannt. Solche Systeme werden gewöhnlich bei der Herstellung verschiedener Automobil-Karosserieteile wie Türen, Heckklappen, Hauben etc. sowie bei der Herstellung einer Vielzahl von anderen Herstellungsgütern verwendet.
Falzverbindungen sind in der Automobilindustrie gut bekannt und werden neben anderen Dingen dazu verwendet, innere und äußere Metallpaneele von Türen und anderen Verschlusselementen von Automobilen zu verbinden. Die resultierenden Falzverbindungen umfassen allgemein jeweils einen Flansch aus Metall des einen Paneels, das über eine Kante eines anderen Paneels umgeschlagen ist. Typischerweise wird bei einer Automobilkonstruktion ein Umfangsflansch oder ein äußerer Kantenbereich eines äußeren Paneels über und auf einen äußeren Kantenbereich eines inneren Paneels gefalzt. Die resultierende Falzverbindung schafft eine gefertigte Kante und eine mechanische Verbindung zwischen den beiden Paneelen, die dem Element Festigkeit und Steifigkeit verleiht.
Wenn beispielsweise eine Fahrzeugtür bei einem vorbekannten Falzprozess hergestellt wird, wird ein vorher gestanztes äußeres Türpaneel auf eine angemessen geformte Matrize gelegt, und dann wird das vorher gestanzte innere Türelement oben auf dem Inneren des äußeren Türpaneels mit einer Klemme oder einem anderen geeigneten Mechanismus am Ort gehalten, wobei die Kanten des äußeren Türpaneels und des inneren Türelements übereinanderliegen. Die Falzpresse wird dann aktiviert, wobei ein geeignet geformter erster Falzstab durch eine komplexe Bewegung über und auf die Matrize bewegt wird, um die Kanten des äußeren Türpaneels und des inneren Türpaneels in einem ersten Ausmaß übereinander zu schlagen, typischerweise um 45°.
Der erste Falzstab wird dann entfernt, und ein zweiter geeignet geformter Falzstab wird dann über eine andere komplexe Bewegung über und auf die Matrize geführt, um das Falzen durch weiteres Umschlagen der Kanten des äußeren Türpaneels und des inneren Türpaneels übereinander fortzuführen und das Teil fertigzustellen.
Die Verwendung von Aluminium und/oder Magnesium und ihren Legierungen werden bei der Herstellung von Fahrzeugkarosserien und Komponenten hat wegen des Wunsches zugenommen, das Gewicht der Fahrzeuge für beispielsweise verbesserte Brennstoffökonomie zu reduzieren. Aluminium und/oder Magnesium und ihre Legierungen haben eine relativ geringe Verformbarkeit, was zu der Ausbildung von Rissen oder anderen Defekten in der gebogenen oder gefalzten Struktur führen kann, die aus den Falzprozess des inneren und des äußeren Paneels resultieren.
Rollfalzen ist eine relativ neue Entwicklung zur Verbindung des inneren und des äußeren Karosserie Paneels durch Falten des äußeren Flansches über die Kante des inneren Paneels. Dieser Prozess kann verglichen mit konventionellen Falzungen für typische Stahlblechpaneele ein scharfes Erscheinungsbild des Falzes erzeugen. Wenn jedoch Metall- oder Metalllegierungs-Paneele mit geringer Verformbarkeit gefalzt werden, müssen Falzvorrichtungen modifiziert werden, um den Schärfegrad des Biegens des Metalls oder der Metalllegierungs-Platten zu vermindern, um einen Brechen entlang der Falzlinie zu verhindern. Mit konventionellen Falzvorrichtung ist es sehr schwierig, scharfe, flache Falze zu erzeugen.
Zusammenfassung der Erfindung
In Übereinstimmung mit einem Aspekt zumindest eines Ausführungsbeispiels wird ein Verfahren zum Falzen eines Materials mit geringer Verformbarkeit geschaffen mit: Vorsehen einer ersten Platte aus dem Material mit geringer Verformbarkeit, Vorsehen einer integrierten Falzvorrichtung mit: mindestens einem Laserkopf und einer Rollen-Formanordnung mit einer Rolle, wobei der mindestens eine Laserkopf ausgebildet ist, um Laserlicht entlang zweier optischer Wege zu richten, um so zwei Strahlflecken zu bilden, die sich mindestens teilweise nicht überlappen, Falzen der ersten Platte mit Bewegung der Rollen-Formanordnung relativ zu der ersten Platte entlang einer Falzrichtung, wobei die Rollen-Formanordnung relativ zu der ersten Platte angeordnet ist, um einen Biegebereich vor der Rollen-Formanordnung zu bilden, um so einen Kantenteil der ersten Platte auf sich selbst zurückzufalten, und zwar während der Bewegung entlang der Falzrichtung, wodurch die erste Platte gefalzt wird, Verwenden des mindestens einen Laserkopfs, der Laserlicht entlang der beiden optischen Wege richtet, um mit einem der beiden Strahlflecken einen lokalisierten Teil der ersten Platte entlang der Falzrichtung mit einem im Wesentlichen konstanten vorgegebenen Abstand vor der Rollen-Formanordnung und innerhalb des Biegebereichs zu bestrahlen, und Verwenden des mindestens einen Laserkopfs, der Laserlicht entlang des anderen der beiden optischen Wege richtet, um mit dem anderen der beiden Strahlflecken einen Teil der Rolle zu bestrahlen.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels wird ein Verfahren zum Falzen eines Materials mit geringer Verformbarkeit geschaffen mit: Vorsehen einer ersten Platte aus dem Material mit geringer Verformbarkeit, Vorsehen einer integrierten Falzvorrichtung mit: mindestens einem Laserkopf und einer Rollen-Formanordnung mit einer Rolle, wobei der mindestens eine Laserkopf ausgebildet ist, um Laserlicht entlang zweier optischer Wege so zu richten, um zwei Strahlflecken zu bilden, die mindestens nicht teilweise überlappend miteinander sind, Falzen der ersten Platte mit der Bewegung der Rollen-Formanordnung relativ zu der ersten Platte entlang einer Falzrichtung, wobei die Rollen-Formanordnung relativ zu der ersten Platte angeordnet ist, um einen Biegebereich vor der Rollen-Formanordnung zu bilden, um einen Kantenteil der ersten Platte während der Bewegung entlang der Falzrichtung auf sich selbst zurückzufalten, wodurch die erste Platte gefalzt wird, Verwenden des mindestens einen Laserkopfs, der Laserlicht entlang eines der beiden optischen Wege richtet, um mit einem der beiden Strahlflecken einen ersten lokalisierten Teil der ersten Platte entlang der Falzrichtung in einem ersten im Wesentlichen konstanten vorgegebenen Abstand vor der Rollen-Formanordnung und innerhalb des Biegebereichs zu bestrahlen, und Verwenden des mindestens einen Laserkopfs, der Laserlicht entlang des anderen der beiden optischen Wege richtet, um mit dem anderen der beiden Strahlflecken einen zweiten lokalisierten Teil der ersten Platte entlang der Falzrichtung in einem zweiten im Wesentlichen konstanten vorgegebenen Abstand vor der Rollen-Formanordnung zu bestrahlen, wobei der erste lokalisierte Teil und der zweite lokalisierte Teil mindestens teilweise nicht miteinander überlappend sind.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels wird eine Falzvorrichtung zum Falzen einer Paneelanordnung mit einem äußeren Paneel und einem inneren Paneel geschaffen, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Rollen-Formanordnung mit einer Rolle zum Falzen der Paneelanordnung, einer Haltevorrichtung zur Positionierung der Paneelanordnung relativ zu der Rollen-Formanordnung und einer Laserquelle, wobei die Laserquelle und die Rollenanordnung ausgebildet sind, um als eine Einheit bewegbar zu sein, und wobei die Laserquelle ausgebildet ist, um bei der Verwendung Laserlicht entlang zweier optischer Wege zu richten, um so zwei Strahlflecken zu bilden, die mindestens teilweise nicht miteinander überlappen.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels wird ein Verfahren zur Formung eines Materials mit geringer Verformbarkeit geschaffen, mit den Schritten des Vorsehens einer ersten Platte aus einem Material mit geringer Verformbarkeit, Vorsehen einer integrierten Formvorrichtung mit einer Wärmequelle und einem Formelement und Bewegen des Formelements relativ zu der ersten Platte entlang einer ersten Formrichtung mit gleichzeitigem Heizen eines lokalisierten Teils der ersten Platte entlang der Formrichtung in einem im Wesentlichen konstanten vorgegebenen Abstand vor dem Formelement. Der vorgegebene Abstand wird so ausgewählt, um eine vorgegebene Temperatur zu liefern, um eine vorgegebene Verformbarkeit in dem lokalisierten Teil der ersten Platte zu erzielen, wenn das Formelement den lokalisierten Teil der ersten Platte erreicht.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels umfasst der Schritt des Heizens die Bestrahlung des lokalisierten Teils der ersten Platte mit einem Energiestrahl. Der Energiestrahl kann ein Laserstrahl oder ein Infrarotstrahl sein. Somit kann die Wärmequelle eine Laserquelle oder eine Infrarotquelle sein. Alternativ kann die Wärmequelle eine Quelle von Induktionswärme sein.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels umfasst das Formelement ein Rollen-Formelement. Das Rollen-Formelement kann eine oder mehrere Rollen aufweisen, und der Formschritt kann in einem oder mehreren Rollen-Durchgängen durchgeführt werden.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels kann der Formvorgang ein Biegen, ein Rollfalzen, ein Schmieden, ein Walzen und/oder ein Ziehvorgang sein.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels hat der Laserstrahl einen großen Flecken in einem vorgegebenen Formbereich. Der Laserstrahl mit großem Flecken kann als ein defokussierter Strahl oder erweiterter Strahl sein, der durch optische Strahlformungskomponenten gebildet wird. Alternativ kann der Laserstrahl mit großem Flecken ein Rohstrahl sein, der direkt durch eine Laserquelle erzeugt wird. Desweiteren kann der Laserstrahl als runder Strahl oder rechteckiger Strahl ausgewählt sein.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels ist das Material mit geringer Verformbarkeit aus Aluminium, Aluminiumlegierung, Magnesium und/oder Magnesiumlegierung gebildet.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels wird der Schritt des Aufheizens bei einer Temperatur in dem Bereich zwischen etwa 150 °C und etwa 500 °C durchgeführt.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels umfasst der Schritt des Aufheizens die Änderung des Einfallswinkels des Laserstrahls auf dem lokalisierten Teil der ersten Platte.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Vorsehens einer programmierbaren Logiksteuerung zum Auffinden einer vorgegebene Formungstemperatur für das Material mit geringer Verformbarkeit und eines Einfallswinkels des Laserstrahls auf den lokalisierten Teil der ersten Platte.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels wird ein Verfahren geschaffen mit den weiteren Schritt des Vorsehens einer zweiten Platte angrenzend an die erste Platte, Befestigung der erste Platte relativ zu der zweiten Platte, wobei die erste Platte einen Umfangsflansch aufweist und die zweite Platte eine Umfangskante aufweist, Bewegen des Formelements relativ zu der ersten und der zweiten Platte, um den Umfangsflansch der ersten Platte über die Umfangskante der zweiten Platte entlang einer Formrichtung entlang des Umfangsflanschs zu falten, während gleichzeitig ein lokalisierter Teil des Umfangsflanschs entlang der Formrichtung in einem im Wesentlichen konstanten vorgegebenen Abstand vor dem Formelement aufgeheizt wird. Der vorgegebene Abstand ist so ausgewählt, um eine vorgegebene Temperatur zu liefern, um eine vorgegebene Verformbarkeit in dem lokalisierten Teil der ersten Platte zu erzielen, wenn das Formelement den lokalisierten Teil der ersten Platte erreicht.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels schafft die Erfindung eine Vorrichtung zum Formen eines Materials mit geringer Verformbarkeit mit einer integrierten Formvorrichtung einschließlich eines Formelements und einer Energiequelle, wobei das Formelement und die Energiequelle gleichzeitig relativ zu dem Material mit geringer Verformbarkeit bewegt werden. Die Formvorrichtung umfasst ein Rollen-Formelement. Die Energiequelle kann eine Laserquelle, eine Infrarotquelle oder eine Quelle von Induktionswärme sein.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels wird ein Verfahren zum Rollfalzen einer Paneelanordnung mit einem äußeren Paneel und einem inneren Paneel geschaffen, mit den Schritten Vorsehen des äußeren Paneels mit einem Umfangsflansch, Vorsehen des inneren Paneels angrenzend an das äußere Paneel, wobei das innere Paneel eine Umfangskante aufweist, Befestigung des äußeren Paneels relativ zu dem inneren Paneel und Bewegen eines Rollenelements relativ zu dem äußeren und dem inneren Paneel, um den Umfangsflansch des äußeren Paneels über die Umfangskante des inneren Paneels entlang einer Formrichtung entlang des Umfangsflanschs zu Falzen, während gleichzeitig ein lokalisierte Teil des Umfangsflanschs entlang der Formrichtung in einem im Wesentlichen konstanten vorgegebenen Abstand vor dem Rollenelement aufgeheizt wird. Der vorgegebene Abstand ist so ausgewählt, um eine vorgegebene Temperatur zu liefern, um eine vorgegebene Verformbarkeit in dem lokalisierten Teil des Umfangsflanschs zu erzielen, wenn das Rollenelement den lokalisierten Teil des Umfangsflanschs erreicht. Der Schritt des Aufheizens umfasst den Schritt der Bestrahlung des lokalisierten Teils mit einem Energiestrahl. Der Energiestrahl kann ein Laserstrahl oder ein Infrarotstrahl sein. In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Rollenelement mindestens eine Rolle. Alternativ können zwei oder mehr Rollen eingesetzt werden. Falls gewünscht, kann der Falzvorgang in einem oder mehreren Durchgängen durchgeführt werden.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels kann ein Laserstrahl- Zielwinkel mit einem Falzwinkel des Rollenelements geändert werden, sodass ein einfallender Flecken des Laserstrahls auf der Oberfläche des Umfangsflanschs optimiert ist.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels umfasst das Verfahren ferner den Schritt der Bestimmung einer Formtemperatur in dem lokalisierten Teil in Abhängigkeit von dem Material vor dem Formschritt. Das Verfahren kann ferner den Schritt der Bestimmung einer Anzahl von Formschritten in Abhängigkeit von einem Biegungsgrad umfassen.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels umfasst das Verfahren den weiteren Schritt des Vor-Falzens des Umfangsflanschs des äußeren Paneels.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt mindestens eines Ausführungsbeispiels wird eine Rollen-Falzvorrichtung zum Falzen einer Paneelanordnung mit einem äußeren Paneel und einem inneren Paneel geschaffen, wobei die Vorrichtung ein Rollenelement zum Formen der Paneelanordnung, eine Haltevorrichtung zur Positionierung der Paneelanordnung relativ zu dem Rollenelement und eine Wärmequelle aufweist, die sich zusammen mit dem Rollenelement bewegt, wobei die Wärmequelle zur Emission eines Energiestrahls auf einen lokalisierten Teil der Paneelanordnung in einem im Wesentlichen konstanten vorgegebenen Abstand vor dem Rollenelement ist. Der vorgegebene Abstand ist so ausgewählt, um eine vorgegebene Temperatur zu liefern, um eine vorgegebene Verformbarkeit in dem lokalisierten Teil der Paneelanordnung zu erreichen, wenn das Rollenelement den lokalisierten Teil der Paneelanordnung erreicht.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen erläutert, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:

1a und 1b eine flache Platte vor und nach der Durchführung eines Formprozesses in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigen,
2-6 schematische Darstellungen sind, die einen Falzprozess in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen,
7 ein fotografisches Bild einer gefalzten Paneelanordnung zeigt, die durch konventionelles Rollfalzen hergestellt wurde,
8 und 9 eine Teil-Rollfalzmaschine in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigen, die einen Laserkopf mit einer Rollfalzvorrichtung kombiniert,
10-12 die Paneelanordnung in der Rollfalzmaschine der vorliegenden Erfindung zeigen und wie der Laserstrahl gleichzeitig vor den Falzrollen angewendet wird und
13 ein fotografisches Bild einer Falzlinie zeigt, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gebildet wird.
14 zeigt eine Teil-Rollfalzmaschine in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die einen Laserkopf mit einer Rollfalzvorrichtung kombiniert, wobei der Laserkopf einer Anzahl von Laserstrahlen projiziert,
15 zeigt eine Teil-Rollfalzmaschine in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel Erfindung, die eine Anzahl von Laserköpfen mit einer Rollfalzvorrichtung kombiniert,
16 zeigt einen Falzvorgang in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
17 zeigt einen weiteren Falzprozess in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
18 zeigt einen weiteren Falzprozess in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein divergenter Laserstrahl verwendet wird.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Die folgende Beschreibung wird gegeben, um Fachleute in die Lage zu versetzen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden und wird im Zusammenhang mit einer bestimmten Anwendung und ihren Anforderungen gegeben. Viele Modifikationen an den offenbarten Ausführungsbeispielen sind für Fachleute einfach ersichtlich, und die hier definierten allgemeinen Prinzipien können bei anderen Ausführungsbeispielen und Anwendungen ohne Abweichung vom Umfang der Erfindung angewendet werden. Somit ist nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf die offenbarten Ausführungsbeispiele zu beschränken, sondern soll im breitesten Umfang berücksichtigt werden, der mit den hier beschriebenen Prinzipien und Merkmalen vereinbar ist.
In Übereinstimmung mit mindestens einem Ausführungsbeispiel werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Formung von Materialien mit relativ geringer Verformbarkeit geschaffen. In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung werden ein Rollfalzverfahren und eine -maschine zum Falzen von Materialien mit relativ geringer Verformbarkeit geschaffen. Das Verfahren und die Vorrichtung sind insbesondere für das Rollfalzen von inneren und äußeren Paneelen geeignet, die aus einem Metall oder Metalllegierungen mit geringer Verformbarkeit bestehen. Beispiele solcher Metalle oder Metalllegierungen sind Magnesium und Aluminium und ihre Legierungen.
Im Kontext dieser Anmeldung bezieht sich der Ausdruck „Material mit geringer Verformbarkeit“ auf jedes Material mit einer solchen Verformbarkeit, dass ein Formungsvorgang Risse oder andere Defekte in dem geformten Material verursacht.
Im Kontext dieser Anmeldung bezieht sich der Ausdruck „Laserkopf“ auf die Anordnung, aus der der Laserstrahl zu dem Werkstück abgegeben wird. Der Laserkopf mag die Laserquelle nicht enthalten. Der Laserkopf umfasst mindestens fokussierende Optiken und kann ein Schutzglas und/oder zusätzliche Einrichtungen enthalten, beispielsweise um einen Gasfluss zu der bestrahlten Zone zu richten. Das Laserlicht kann in den Laserkopf über ein optisches Hochleistungs-Faserkabel eintreten.
Mit Bezug auf die 1a und 1b ist eine flache Platte 10 vor der Durchführung eines Formungsprozesses (1a) und nach der Durchführung eines Formungsprozesses in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung (1b) entlang einer Kante 12 dargestellt. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung besteht die Platte 10 aus einem Material mit relativ geringer Verformbarkeit wie Aluminium, Magnesium und ihren Legierungen, und die Biegung entlang der Kante 12 wird in Übereinstimmung mit einem Verfahren und einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ausgebildet. Beispielhafte Formvorgänge umfassen Schmieden, Biegen, Walzen, Rollfalzen und/oder Ziehen.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen von Materialien mit relativ geringer Verformbarkeit geschaffen. Eine integrierte Formvorrichtung ist vorgesehen, die eine Wärmequelle wie eine Laserquelle, eine Infrarotquelle oder eine Quelle von Induktionsheizung mit einer Formvorrichtung kombiniert. Die Wärmequelle heizt das Metall oder die Metalllegierung zu einer vorgegebenen Temperatur in Abhängigkeit von dem Material mit geringer Verformbarkeit, das zu verformen ist, in einer vorgegebenen Position auf, in der das Material zu verformen ist, um so die Verformbarkeit des Metalls oder der Metalllegierung in der vorgegebenen Position zu erhöhen. Die Formvorrichtung führt gleichzeitig den Formvorgang in der vorgegebenen Position durch, wenn die Wärmequelle Wärme an der vorgegebenen Position anlegt. Die Wärmequelle emittiert einen Energiestrahl, der der Formvorrichtung vorangeht, wenn die integrierte Formvorrichtung sich entlang der vorgegebenen Position bewegt, in der das Material zu verformen ist. Das Metall oder die Metalllegierung der zu verformenden Platte wird zu einer optimalen Temperatur aufgeheizt, um eine vorgegebene Verformbarkeit zu erzielen, die es ermöglicht, dass die Platte verformt wird, ohne an der Oberfläche Risse oder andere Defekte in der verformten Platte zu zeigen. Somit liefern das Verfahren und die Vorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung Wärme an einen lokalisierten Bereich der zu verformenden Platte und ermöglichen somit, dass das zu verformende Material auf einer gewünschten optimalen Temperatur ist und minimale Wärme eingetragen wird, um unnötige Wärmeverzerrungen der verformten Platte zu vermeiden. Desweiteren erlauben das Verfahren und die Vorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung auch eine Reduktion der Zykluszeit.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung sind das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung insbesondere für Rollfalz-Anwendungen vorteilhaft, bei denen eine extreme Biegung in dem Material mit geringer Verformbarkeit ausgebildet wird.
Somit wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine Rollfalzmaschine mit einer Energiequelle wie einer Laserquelle geschaffen. Beispiele für solche Laserquellen, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Kohlendioxid-Laser, Nd:YAG-Laser und Laserdioden. Der Laserkopf emittiert einen Laserstrahl, der vor denen Falzrollen läuft. Der Laserstrahl heizt das Metall oder die Metalllegierung bezüglich der vorgegebenen Falzlinie auf, um so die Verformbarkeit des Metalls oder der Metalllegierung zu erhöhen. Die Falzrollen folgen dem Laserstrahl, sodass der Heiz- und Falzvorgang gleichzeitig an dem Metall oder den Metalllegierung durchgeführt wird, während es noch heiß ist, d.h. ein Heißverformungsprozess. Das Metall oder die Metalllegierung der Paneele, die zu falzen sind, wird auf eine optimale Temperatur aufgeheizt, um eine vorgegebene Verformbarkeit zu erzielen, die es erlaubt, sie ohne das Auftreten von Oberflächenrissen oder anderen Defekten zu verformen. Die Verwendung eines Lasers ist vorteilhaft, da er eine kurze und lokalisierte Aufheizung bezüglich der vorgegebenen Falzposition oder Falzlinie schafft. Somit schafft ein lasergestützter Falzvorgang in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung Wärme in einem lokalisierten Bereich der Paneele aus Metall oder Metalllegierung und ermöglicht somit die Wärmeeinbringung zu minimieren und vermindert eine Verzerrung des zu falzenden Paneels und kann in einer relativ kurzen Zeitspanne durchgeführt werden. Demgegenüber offenbaren bekannte Verfahren einen Vor-Tempervorgang um die Verformbarkeit einiger Paneele zu erhöhen, um so eine saubere Falzlinie zu erzielen, was die Zykluszeit deutlich erhöht. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann die Zykluszeit zum Falzen von Materialien mit geringer Verformbarkeit durch gleichzeitiges Aufheizen und Falzen in der vorgegebenen Falzposition oder der Falzlinie reduziert werden.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung hat der Laserstrahl einen großen Flecken in der bestrahlten Position, die den gesamten Biegeradius oder den Krümmungsbereich abdeckt, um so zu ermöglichen, dass mehr Material in die Streckung einbezogen wird. Beispiele von vergrößerten Laserstrahlen sind ein defokussierter Strahl oder ein aufgeweiteter Strahl, der durch Strahlformungsoptiken erzeugt wird. Alternativ kann ein Rohstrahl mit angemessener Größe direkt von einem Laser verwendet werden. In Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Geometrie des Laserstrahls in Übereinstimmung mit einer bestimmten Anwendung gewählt werden. Beispielsweise kann der Laserstrahl ein runder Strahl oder ein rechteckiger Strahl sein.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung wird ein defokussierter Laserstrahl verwendet, um einen relativ geringen Leistungsbetrag zu liefern. Die zu falzenden Paneele werden typischerweise auf eine Temperatur zwischen etwa 150-500 °C für Paneele aus Aluminium, Magnesium und/oder ihren Legierungen aufgeheizt. Nichtsdestotrotz hängt die bestimmte Temperatur von dem Material ab, aus dem die Paneele bestehen, um so lokal die Verformbarkeit des Paneels um einen vorgegebenen Biegebereich oder einer Falzlinie zu erhöhen.
In Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der Erfindung bestimmt die Art des Materials mit geringer Verformbarkeit die optimale Temperatur, auf die das Metall oder die Metalllegierung aufgeheizt wird, sowie den Einfallswinkel des Laserstrahls.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung kann eine programmierbare Logiksteuerung (PLC) verwendet werden, um eine optimale Formtemperatur und einen Einfallswinkel für den Laserstrahl aufzufinden.
In Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Verformungsvorgang in einem einzelnen Rollen-Formschritt oder in zwei oder mehreren Rollen-Formschritten durchgeführt werden, während gleichzeitig ein Energiestrahl an die Verformungsposition angelegt wird.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die Verformungstemperatur und die Anzahl der Formschritte in Abhängigkeit von einem Biegegrad oder, anders gesagt, in Abhängigkeit von der Komplexität der Verformungs-Form des geformten Produkts gewählt. Beispielsweise kann eine 5 K-Aluminiumlegierung in einem einzelnen Rollschritt verformt werden, falls die Verformungstemperatur, die durch den Laserstrahl während der Verformung erzeugt wird, zwischen etwa 250 °C-260 °C liegt, oder in zwei Rollschritten, falls die durch den Laserstrahl während der Verformung erzeugte Temperatur zwischen 180 °C-220 °C liegt.
Nunmehr bezugnehmend auf die 2-6 sind ein äußeres Paneel 100 und ein inneres Paneel 104 vorgesehen. Das äußere und das innere Paneel können durch verschiedene Metall-Formprozesse vorbereitet werden, beispielsweise durch Walzformen, Ziehen, Schneiden und Stanzen. Beispielsweise können Kraftfahrzeug-Karosseriepaneele, Türen, Hauben, Schutzbleche, Heckklappen, Kofferraum- und Motorraum-Deckel durch Stanzen eines äußeren Metallblech-Paneels und separates Stanzen eines inneren Metallblech-Verstärkungspaneels und dann durch Verbindung der beiden Paneele zusammen durch Falzen eines Flanschs des Umfangs des äußeren Paneels über eine angrenzende Kante des inneren Paneels aufgebaut sein, um die Paneele aneinander zu befestigen. Vorteilhafterweise ist das äußere Paneel etwas größer als das innere Paneel, um einen Grenzflanschteil entlang der Peripherie des äußeren Paneels zu schaffen, der über die Umfangskante des inneren Paneels gefalzt werden kann, um den Falzflansch zu definieren, der die beiden Paneele miteinander verbindet. Das äußere Paneel 100 und das innere Paneel 104 können aus verschiedenen Typen von Stahl, Aluminium, Aluminiumlegierung, Magnesium und/oder Magnesiumlegierung zusammengesetzt sein. Aluminium, Magnesium und ihre Legierungen haben jedoch eine relativ geringe Verformbarkeit bei Raumtemperatur, und wenn sie bei dieser Temperatur gefalzt werden, zeigen sie einige Oberflächendefekte bezüglich der Falzlinie wie Risse, wenn sie bei dieser Temperatur verarbeitet werden. Beispielsweise zeigt 7 eine Fotografie einer Paneelanordnung, die durch konventionelles Rollfalzen hergestellt wurde, wobei das äußere Paneel der Paneelanordnung aus einem Material mit geringer Verformbarkeit gefertigt ist. Die Paneelanordnung wurde bei Raumtemperatur gefalzt, und es ist aus der Fotografie ersichtlich, dass die gefalzte Anordnung einen Riss an der Falzlinie hat.
In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das äußere Paneel 100 bezüglich eines Flanschs 102 entlang des Umfangs des äußeren Paneels 100 vorgefalzt. 2 zeigt den Flansch, der um etwa 90° vorgefalzt ist. Alternativ kann das Vorfalzen bei verschiedenen unterschiedlichen Winkeln durchgeführt werden. In Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, die oben diskutiert ist, kann der Falzvorgang in einem einzelnen Rollschritt durchgeführt werden, wobei in diesem Fall das Vorfalzen weggelassen wird.
4 zeigt ein inneres Paneel 104, das angrenzend an den Flansch 102 des äußeren Paneels 100 angeordnet ist. Beide Paneele werden angeordnet, und die Paneelanordnung wird mit einem geeigneten Halter wie einer Klemmvorrichtung (nicht dargestellt) zum Halten der Paneelanordnung in Position während des Falzvorgangs befestigt. Alternativ können das innere und das äußere Paneel aneinander mit einem Klebemittel befestigt werden.
5 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung der gefalzten Paneelanordnung, wobei der Flansch 102 des äußeren Paneels 100 von dem Vorfalzwinkel von 90° auf den gefalzten Winkel von 180° gebogen wurde, d.h. der Flansch 102 ist über die Umfangskante 105 des inneren Paneels 104 umgelegt, um den Falzflansch zu definieren, der die beiden Paneele verbindet. 6 zeigt eine isometrische Darstellung der gefalzten Paneelanordnung.
Die 8 und 9 zeigen eine Teilvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wobei zwei Konfigurationen zur Umformung zwei unterschiedliche Falzwinkel einsetzen. Ein Laserkopf 702 ist mit einer Rollfalzmaschine kombiniert, wie durch die Falzrollen 704 und 706 angegeben ist. Eine Paneelanordnung (nicht dargestellt) aus einem äußeren Paneel und einem inneren Paneel wird in einer Haltevorrichtung (nicht dargestellt) gehalten und ist zwischen den Falzrollen 704 und 706 vorgesehen. Der Laserkopf 702 emittiert einen Laserstrahl 708, der ein defokussierter Strahl 710 ist, der auf die Paneelanordnung, die zwischen den Falzrollen 704 und 706 vorgesehen ist, projiziert wird. Der Laserstrahl wird auf die Paneelanordnung projiziert und läuft vor den Falzrollen. Der Laserstrahl wird verwendet, um die Wärme direkt an einen Biegebereich anzulegen, um seine Dehnung zu verbessern, während die Rollfalzmaschine und der verbleibende Teil der Paneelanordnung bei Raumtemperatur verbleiben. Die Wärme wird in den Biegebereich in Echtzeit eingebracht, gleichzeitig mit dem Rollfalzen. Der Laserstrahl wird direkt vor den Falzrollen angelegt. Somit bewegt sich der lokalisiert aufgeheizte Biegebereich dynamisch mit der Rollfalzmaschine der vorliegenden Erfindung. Desweiteren kann der Zielwinkel des Laserstrahls mit dem Falzwinkel der Rolle geändert werden, sodass der einfallende Fleck des Laserstrahls auf der Oberfläche des Flansches optimiert ist.
10 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Paneelanordnung mit einem äußeren Paneel 902 mit einem vorgefalzten Flansch 904 und einem inneren Paneel 906, das in einer Haltevorrichtung 902 zwischen den Falzrollen 910 und 912 gehalten ist. 11 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine teilweise gefalzte Paneelanordnung. Der Pfeil A zeigt die Richtung, in der die Falzrollen 910, 912 während des Rollfalzvorgangs vorangehen. Wie aus 11 ersichtlich ist, geht ein Laserstrahl 914 den Falzrollen 910, 912 voran, der gleichzeitig Wärme direkt an den Biegebereich anlegt, wenn sich die Rollfalzmaschine über die Paneelanordnung bewegt, um den Flansch des äußeren Paneels über eine Umfangskante des inneren Paneels umzulegen. In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kombiniert die erfindungsgemäße Rollfalzmaschine einen Laserkopf mit einer Rollfalzmaschine, wobei der Laserkopf und die Falzrollen sich als ein Paar bewegen und wobei der Laserstrahl den Falzrollen vorangeht. Der Bereich H in 11 zeigt einen gefalzten Bereich der Paneelanordnung, nachdem sich die Rollfalzmaschine in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung über sie bewegt hat und sich einem ungefalzten im Bereich nähert.
12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem eine einzelne Rolle in der erfindungsgemäßen Rollfalzmaschine verwendet wird. Der Laserstrahl 1102 wird an einen Biegebereich angelegt, bevor die Rolle 1104 sich über den Biegebereich bewegt. Die Richtung der Rollenbewegung ist durch den Pfeil A in 12 angegeben und geht von einem gefalzten Bereich „H“ in einen ungefalzten Bereich „U“.
Alternativ, wie oben diskutiert wurde, kann statt eines Laserkopfes eine andere Energie-Strahlquelle in Übereinstimmung mit der Erfindung verwendet werden, beispielsweise eine Infrarotquelle oder eine induktive Wärmequelle. Davon abgesehen ist die Verwendung eines Lasers vorteilhaft, da er in einfacher Weise auf jede Anwendung eingestellt werden kann, d.h. die Strahlgröße und -form, der Einfallswinkel und die Intensität des Laserstrahls können in einfacher Weise auf jedes Material, das zu verformen ist, eingestellt werden. Desweiteren kann die Verwendung von optischen Strahl-Formkomponenten einen vorbestimmten Laserstrahl liefern, sodass der einfallende Energiestrahl die Verformbarkeit des zu verformenden Materials in einer vorgegebenen Weise beeinflussen kann, um so ein umgeformtes Produkt ohne irgendwelche Risse oder andere Defekte zu liefern.
13 zeigt eine Fotografie eines gefalzten Paneels in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie aus diesem Bild ersichtlich ist, ist die geformte Paneelanordnung ohne Risse oder Defekte.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Rollfalzmaschine ferner verwendet werden, um eine dreidimensionale flache Falzung zu erzielen, d.h. nicht gerade Falzlinien können mit der Rollfalzmaschine der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, beispielsweise eine runde Falzlinie, die sich um die Ecke einer Kraftfahrzeug-Haube erstreckt.
Vorteilhafterweise verwenden die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung einen Energiestrahl wie einen Laserstrahl, um direkt Wärme in einen Biegebereich einzubringen, um dessen Dehnung zu verbessern. Die Wärme wird in den Biegebereich in Echtzeit eingebracht, d.h. gleichzeitig mit dem Verformungsschritt wie dem Rollfalzen. Der Energiestrahl wird direkt vor der Verformungsvorrichtung angelegt. Der Energiestrahl-Zielwinkel kann mit dem Falzwinkel der Rolle geändert werden, sodass der einfallende Fleck des Energiestrahls auf der Oberfläche des Flansches optimiert ist.
Bezugnehmend auf 14 ist eine Teilvorrichtung in Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In Übereinstimmung mit diesem Ausführungsbeispiel wird eine Anzahl von Heizflecken in der Paneelanordnung und/oder der Rolle erzeugt, um die Qualität des zu bildenden Falzes zu verbessern. Ein Laserkopf 702 ist mit einer Rollfalzmaschine kombiniert, wie durch die Falzrollen 704 und 706 angegeben ist. Eine Paneelanordnung (nicht dargestellt) aus einem äußeren Paneel und einem inneren Paneel wird in einer Haltevorrichtung (nicht dargestellt) gehalten und zwischen die Falzrollen 704 und 706 gefördert. In mindestens einigen Umsetzungen ist die Falzrolle 706 lediglich optional. Der Laserkopf 702 emittiert einen Laserstrahl, der zum Beispiel durch Laseroptiken 1402 aufgesplittet wird, um eine Anzahl von individuellen Laserstrahlen zu bilden. In dem bestimmten Beispiel, das in 14 dargestellt ist, wird einer der Strahlen 708a auf die Falzrolle 704 gerichtet und bildet den Strahlflecken 710a darauf. Der andere Strahl 708b wird zu der nicht dargestellten Paneelanordnung gerichtet und bildet den Strahlflecken 710b darauf. Wie in größerem Detail in 16 dargestellt ist, bildet der Laserstrahl 708b den Flecken 710b auf einem nicht gefalzten Bereich „U“ der Paneelanordnung vor den Falzrollen entlang einer Falzrichtung „A“, um so direkt Wärme an einen Biegebereich anzulegen, während der Laserstrahl 708a den Flecken 710a bildet und direkt Wärme an die Falzrolle 704 anlegt. Bei dieser Umsetzung wird Wärme in den Paneelanordnungs-Biegebereich und in die Falzrolle 704 gleichzeitig mit dem Rollfalzen angelegt. Durch Aufheizen der Falzrolle 704 ist es möglich, weniger Wärme direkt in den Biegebereich an dem Flecken 710a anzulegen. Zusätzlich verlängert die aufgeheizte Rolle 704 die Zeitspanne, in der das Material der Paneelanordnung bei einer gewünschten erhöhten Temperatur verbleibt, was anderenfalls dazu tendiert, schnell nach der Bestrahlung durch den Laser abzukühlen, insbesondere wenn die Paneelanordnung zwischen ungeheizten Rollen eingeklemmt wird. Optional kann der Laserstrahl-Zielwinkel mit dem Falzwinkel der Rolle variiert werden, sodass der einfallende Flecken des Laserstrahls auf der Oberfläche des Flansches optimiert ist.
Nunmehr bezugnehmend auf 15 ist eine Teilvorrichtung in Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine Anzahl von Laserköpfen 702a und 702b ist mit einer Rollfalzmaschine kombiniert, die durch die Falzrollen 704 und 706 angezeigt ist. In mindestens einer Umsetzung ist die Falzrolle 706 lediglich optional. Eine Paneelanordnung (nicht dargestellt) mit einem äußeren Paneel und einem inneren Paneel ist in einer Haltevorrichtung (nicht dargestellt) gehalten und wird zwischen die Falzrollen 704 und 706 gefördert. In der Konfiguration, die in 15 dargestellt ist, erzeugt ein Laserkopf 702a einen ersten Laserstrahl 708a, und ein Laserkopf 702b erzeugt einen zweiten Laserstrahl 708b. Einer der Strahlen 708a wird zu der Falzrolle 704 gerichtet und bildet einen Strahlflecken 710a darauf, und der andere Strahl 708b wird zu der nicht dargestellten Paneelanordnung gerichtet und bildet einen Strahlflecken 710b darauf. Wie in größerem Detail in der 16 dargestellt ist, bildet der Laserstrahl 708b den Flecken 710b auf einem nicht gefalzten Bereich „U“ auf der Paneelanordnung vor den Falzrollen entlang einer Falzrichtung „A“, umso direkt Wärme an den Biegebereich zuzuführen, während der Laserstrahl 708a den Flecken 710a bildet und Wärme direkt der Falzrolle 704 zuführt. Bei dieser Umsetzung wird Wärme in den Paneelanordnungs-Biegebereich und zu der Falzrolle 704 gleichzeitig mit dem Falzen der Rolle zugeführt. Durch Aufheizen der Falzrolle 704 ist es möglich, weniger Wärme direkt in den Biegebereich-Flecken 710a zuzuführen. Zusätzlich erstreckt sich die geheizte Rolle 704 entlang der Länge der Zeit, in der das Material der Paneelanordnung auf hoher Temperatur verbleibt, die anderenfalls dazu neigt, sich schnell nach der Bestrahlung durch den Laser abzukühlen, insbesondere wenn die Paneelanordnung zwischen ungeheizten Rollen eingeklemmt wird. Optional kann der Laserstrahl-Zielwinkel mit dem Falzwinkel der Rolle variiert werden, sodass der einfallende Flecken des Laserstrahls auf der Fläche des Flansches optimiert wird.
In einer alternativen Umsetzung, die in 17 dargestellt ist, werden beide Laserstrahlen 708a und 708b, entweder von einer einzelnen Laserquelle oder von einer Anzahl von separaten Laserquellen, direkt zu der Paneelanordnung gerichtet, die eine Anzahl von Laserstrahl-Flecken 710a und 710b darauf bilden. Die Größe und/oder die Form und/oder die Energiedichte und/oder die Anzahl von Laserstrahl-Flecken können zugeschnitten sein, um so das Aufheizen einer gewünschten Breite der Paneelanordnung vor den Falzrollen 704 und 706 in einer Falzrichtung „A“ anzupassen. Optional können die Laserstrahl-Flecken 710a und 710b zumindest teilweise miteinander überlappen, und/oder die Laserstrahlen 708a und 708b haben unterschiedliche Leistungen etc., um so das Aufheizen zu steuern und somit die Temperaturverteilung innerhalb des Biegebereichs des Paneels. Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise unterschiedliche Teile der Platte in unterschiedlichen Tiefen zu heizen. Ferner wird eine weitere optionale Wärmequelle wie beispielsweise ein induktives Heizelement verwendet, um die Falzrolle 704 aufzuheizen. Die aufgeheizte Rolle 704 verhindert ein Abkühlen während einer kritischen Zeit während des Falzens.
18 ist eine vereinfachte Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, die einen divergenten Laserstrahl 1802 zeigt, der von dem Ende einer Laserfiber 1804 geliefert wird und auf eine Paneelanordnung 1806 trifft. Der divergente Laserstrahl 1802 ist weniger fokussiert als die Laserstrahlen 708, 708a, 708b in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen. Der divergente Laserstrahl bestrahlt einen relativ größeren Bereich der Paneelanordnung 1806 vor der Rolle 1808 in einer Falzrichtung „A“ und heizt ihn auf. Ferner kann der divergente Laserstrahl sehr nahe an dem Punkt sein, an dem die Rolle 1808 die Paneelanordnung 1806 kontaktiert, und zwar ohne einen großen Einfallswinkel, was es erlaubt, dass die Rollfalzvorrichtung kompakt ausgestaltet ist. Vorteilhafterweise kann das Ende einer Laserfiber 1804 direkt zu dem aufzuheizenden Bereich gebracht werden, da keine Laser-Fokussieroptiken erforderlich sind, was diesen Aufbau kosteneffektiv gestaltet.
Es soll festgestellt werden, dass die vorstehende Beschreibung von erläuternder Natur ist und dass die vorliegende Erfindung Modifikationen, Änderungen und Äquivalente davon umfasst, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Falzen eines Materials mit geringer Verformbarkeit mit: Vorsehen einer ersten Platte aus dem Material mit geringer Verformbarkeit, Vorsehen einer integrierten Falzvorrichtung mit: mindestens einem Laserkopf und einer Rollen-Formanordnung mit einer Rolle, wobei der mindestens eine Laserkopf ausgebildet ist, um Laserlicht entlang zweier optischer Wege zu richten, um so zwei Strahlflecken zu bilden, die mindestens teilweise nicht miteinander überlappen, Falzen der ersten Platte einschließlich einer Bewegung der Rollen-Formanordnung relativ zu der ersten Platte entlang einer Falzrichtung, wobei die Rollen-Formanordnung relativ zu der Platte angeordnet ist, um einen Biegebereich vor der Rollen-Formanordnung zu bilden, um so einen Kantenteil der ersten Platte zurück zu sich selbst während der Bewegung entlang der Falzrichtung umzulegen, Verwenden des mindestens einen Laserkopfs, Richten von Laserlicht entlang des einen der beiden optischen Wege, um mit einem der beiden Strahlflecken einen lokalisierten Teil der ersten Platte entlang der Falzrichtung mit einem im Wesentlichen konstanten vorgegebenen Abstand vor der Rollen-Formanordnung und innerhalb des Biegebereichs zu bestrahlen, und Verwenden des mindestens einen Laserkopfs, Richten des Laserlichts entlang des anderen der beiden optischen Wege zum Strahlen des anderen der beiden Strahlflecken auf einen Teil der Rolle.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Laserkopf einen einzelnen Laserkopf aufweist und optische Elemente verwendet, um einen ersten Teil des Laserlichts, das von dem einzelnen Laserkopf erzeugt wird, entlang des einen der beiden optischen Wege zu richten und einen zweiten Teil des Laserlichts, das durch den einzelnen Laserkopf erzeugt wird, entlang des anderen der beiden optischen Wege zu richten.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Laserkopf einen ersten Laserkopf und einen zweiten Laserkopf aufweist und die Verwendung des ersten Laserkopfs umfasst, um das Laserlicht entlang des einen der beiden optischen Wege zu richten, und die Verwendung des zweiten Laserkopfs, um das Laserlicht entlang des anderen der beiden optischen Wege zu richten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Material mit geringer Verformbarkeit eines von Aluminium, Aluminiumlegierung, Magnesium und Magnesiumlegierung umfasst und/oder das Laserlicht das Material mit geringer Verformbarkeit innerhalb des Biegebereichs auf eine Temperatur zwischen etwa 150 °C und etwa 500 °C aufheizt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit: vor dem Falzen der ersten Platte die Durchführung des Folgenden: Vorsehen einer zweiten Platte angrenzend an die erste Platte und Befestigen der ersten Platte relativ zu der zweiten Platte, wobei die zweite Platte eine Umfangskante aufweist, wobei das Falzen der ersten Platte die Bewegung der Rollen-Formanordnung relativ zu der ersten Platte und der zweiten Platte umfasst, um den Kantenteil der ersten Platte über die Umfangskante der zweiten Platte zu falten.
Verfahren zum Falzen eines Materials mit geringer Verformbarkeit mit: Vorsehen einer ersten Platte aus dem Material mit geringer Verformbarkeit, Vorsehen einer integrierten Falzvorrichtung mit: mindestens einem Laserkopf und einer Rollen-Formanordnung mit einer Rolle, wobei der mindestens eine Laserkopf ausgebildet ist, um Licht entlang zweier optischer Wege zu richten, um zwei Strahlflecken zu bilden, die mindestens teilweise nicht miteinander überlappen, Falzen der ersten Platte einschließlich der Bewegung der Rollen-Formanordnung relativ zu der ersten Platte entlang einer Falzrichtung, wobei die Rollen-Formanordnung relativ zu der ersten Platte angeordnet ist, um einen Biegebereich vor der Rollen-Formanordnung zu bilden, um so einen Teil der ersten Platte zurück zu sich selbst während der Bewegung entlang der Falzrichtung zu falten, Verwenden des mindestens einen Laserkopfs, Richten des Laserlichts entlang eines der beiden optischen Wege zur Bestrahlung mit einem der beiden Strahlflecken eines ersten lokalisierten Teils der ersten Platte entlang der Falzrichtung in einem im Wesentlichen konstanten vorgegebenen Abstand vor der Rollen-Formanordnung und innerhalb des Biegebereichs und Verwenden des mindestens einen Laserkopfs, Richten des Laserlichts entlang des anderen der beiden optischen Wege zur Bestrahlung mit dem anderen der beiden Strahlflecken eines zweiten lokalisierten Teils der ersten Platte entlang der Falzrichtung in einem zweiten im Wesentlichen konstanten vorgegebenen Abstand vor der Rollen-Formanordnung, wobei der erste lokalisierte Teil und der zweite lokalisierte Teil zumindest teilweise nicht miteinander überlappen.
Verfahren Anspruch 6, wobei der zweite lokalisierte Teil auch innerhalb des Biegebereichs ist.
Verfahren Anspruch 6 oder 7, wobei der mindestens eine Laserkopf einen einzelnen Laserkopf aufweist und die Verwendung optischer Elemente aufweist, um einen ersten Teil des Laserlichts, das durch den einzelnen Laserkopf erzeugt wird, entlang eines der beiden optischen Wege zu richten und um einen zweiten Teil des Laserlichts, das durch den einzelnen Laserkopf erzeugt wird, entlang des anderen der beiden optischen Wege zu richten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der mindestens eine Laserkopf mindestens einen ersten Laserkopf und einen zweiten Laserkopf aufweist und die Verwendung des ersten Laserkopfs umfasst, um das Laserlicht entlang des einen der beiden optischen Wege zu richten, und die Verwendung des zweiten Laserkopfs umfasst, um das Laserlicht entlang des anderen der beiden optischen Wege zu richten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Material mit geringer Verformbarkeit eines von Aluminium, Aluminiumlegierung, Magnesium und Magnesiumlegierung umfasst und/oder wobei das Laserlicht das Material mit geringer Verformbarkeit innerhalb des Biegebereichs auf eine Temperatur zwischen etwa 150 °C und etwa 500 °C aufheizt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11 mit: vor dem Falzen der ersten Platte die Durchführung des Folgenden: Vorsehen einer zweiten Platte angrenzend an die erste Platte und Befestigen der ersten Platte relativ zu der zweiten Platte, wobei die zweite Platte eine Umfangskante aufweist, wobei das Falzen der ersten Platte die Bewegung der Rollen-Formanordnung relativ zu der ersten Platte und der zweiten Platte umfasst, um so den Kantenteil der ersten Platte über die Umfangskante der zweiten Platte zu falten.
Falzmaschine zum Falzen einer Paneelanordnung einschließlich eines äußeren Paneels und eines inneren Paneels, wobei die Maschine aufweist: eine Rollen-Formanordnung mit einer Rolle zum Falzen der Paneelanordnung, eine Haltevorrichtung zur Positionierung der Paneelanordnung relativ zu der Rollen-Formanordnung und eine Laserquelle, wobei die Laserquelle und die Rollen-Formanordnung ausgebildet sind, um als eine Einheit bewegbar zu sein, und wobei die Laserquelle ausgebildet ist, um während der Verwendung Laserlicht entlang zweier optischer Wege zu richten, umso zwei Strahlflecken zu bilden, die mindestens teilweise nicht miteinander überlappen.
Falzmaschine nach Anspruch 12, wobei die Laserquelle einen ersten Laserkopf aufweist, der ausgebildet ist, um Laserlicht entlang eines der beiden optischen Wege zu richten, und einen zweiten Laserkopf, der ausgebildet ist, um Laserlicht entlang eines zweiten der beiden optischen Wege zu richten.
Falzmaschine nach Anspruch 12, wobei die Laserquelle einen einzelnen Laserkopf und optische Elemente aufweist, um einen ersten Teil des Laserlichts, das durch den einzelnen Laserkopf erzeugt wird, entlang eines der beiden optischen Wege zu richten und einen zweiten Teil des Laserlichts, das durch den einzelnen Laserkopf erzeugt wird, entlang eines zweiten der beiden optischen Wege zu richten.
Falzmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Laserquelle ausgebildet ist, um während der Verwendung zwei Strahlflecken in jeweiligen mindestens teilweise nicht überlappenden Teilen der Paneelanordnung und entlang der Falzrichtung in jeweiligen im Wesentlichen konstanten vorgegebenen Abständen vor der Rolle zu bilden, und/oder wobei die Laserquelle ausgebildet ist, um während der Verwendung einen der beiden Strahlflecken auf einem Teil der Paneelanordnung und entlang der Falzrichtung in einem jeweiligen im Wesentlichen konstanten Abstand vor der Rolle zu bilden und den anderen der beiden Strahlflecken auf einem Teil der Rolle zu bilden.