DE112014002191T5

DE112014002191T5 - Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren

Info

Publication number: DE112014002191T5
Application number: DE112014002191.1T
Authority: DE
Inventors: Chengguo Jin; Guoqiang Dai; Junliang Qiao; Saidan Yang; Shengbo Pan; Ruimin Wu; Qian Xiang
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-04-28
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2016-01-14
Also published as: US20160030995A1; JP2016508879A; CN103624487A; KR20150108900A; US9815104B2; WO2014177036A1; JP6082826B2

Abstract

Eine Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren umfasst die Schritte: 1) Abwickeln eines Stahlcoils, wobei ein von dem Stahlcoil abgewickeltes Stahlband gereinigt und begradigt wird und durch eine Klemmwalze einem Zuschneidebereich zugeführt wird; 2) Laserzuschneiden, wobei der Stahlcoil in den Zuschneidebereich eintritt, durch einen Laserschneidkopf durch Laserzuschneiden geschnitten wird, um Bleche mit einer benötigten Form zu bilden, wobei Abfall herab fällt und nach außen befördert wird; 3) Ausgeben der Bleche, wobei die Bleche über ein magnetisches Teleskopförderband laufen und dann mittels eines Manipulators oder eines Roboters zu einem Stanzprozess getragen werden; 4) Stanzumformen, wobei die Bleche gestanzt werden, um Werkstücke zu bilden; und 5) Überprüfen, wobei die Werkstücke überprüft und ins Lager gegeben werden. Die vorliegende Erfindung kann eine Reihenverbindung einer Zuschneidestraße und einer Stanzumformstraße erreichen und eine Anpassung dazwischen realisieren, und kann Zwischenschritte, wie etwa das Stapeln, Verpacken, Transportieren, Positionieren, Auspacken, Tragen und Zentrieren von Blechen und stanzumgeformter Werkstücke verringern, und kann auch den für die Überführung notwendigen Platz reduzieren, den Arbeitsablauf vereinfachen und die Prozeduren in Reihe miteinander verbinden, um einen Material-Coil durch Laserzuschneiden direkt zu bearbeiten, um umgeformte Teile zu bilden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Bearbeitung von Automobilplattencoils, und genauer ein Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren zur Bearbeitung eines Automobilplattencoils, um eine dreidimensionale Stanzplatte zu bilden.
Hintergrund
Ein traditionelle Abwickel- und Zuschneidestraße mit Formen für Automobilplatten weist eine Produktionsrate von ungefähr 25 Blechen pro Minute auf, und eine jährliche Leistung von 4.000.000–6.000.000 Blechen, und nachdem plane Rohplatten durch das Formzuschneiden gewonnen werden, sollten sie einer Stanzumformstraße zugeführt werden, um Automobilplatten-Stanzteile zu erhalten. Dreidimensionale Teile werden durch Stanzumformstraßen in Abhängigkeit von verschiedenen Investitionen und Produktionsmaßstäben erhalten. Jedoch weist eine Roboter-Stanzfertigungsstraße, die in China gebräuchlich ist, eine Produktionsrate von ungefähr 5 Blechen pro Minute auf, eine Stanzstraße mit einarmigem Querträger-Manipulator weist eine Produktionsrate von ungefähr 10 Blechen pro Minute auf, und eine Stanzstraße mit manueller Zufuhr weist eine langsamere Produktionsrate von nur 3–5 Blechen pro Minute auf. Dies bedeutet, dass eine Abwickel- und Zuschneidestraße sich auf mehrere Stanzumformungsfertigungsstraßen einstellen sollte. Dieser Modus wird gewöhnlich in einer Bearbeitungsanlage oder einem kompletten Automobilwerk angewendet, was mit einer großen Werksfläche und einer großen Investition einhergeht.
Bei der Herstellung von kleinen Stanzteilen für Dosen mit Aufreißdeckeln fasst die chinesische Patentanmeldung Nr. CN200920171407.5 beispielsweise die existierenden Fertigungslösungen für Aufreißdeckel zusammen und schlägt automatische Mehrfachdurchlauf-Stanzverfahren vor, von denen die Lösung eines synchronen Betriebs zweier Stanzmaschinen oder eine Mehrfachdurchlauf-Stanzlösung für die Fertigung kleiner Teile geeignet sind und zweifellos einen hohen Investitionsdruck und große Schwierigkeiten bei der Konstruktion und Ausführung verursachen werden.
Eine traditionelle Abwickel- und Zuschneidestraße benötigt einen Stapelprozess nach dem Zuschneiden; Bündel von Blechen sollen nach dem Stapeln für einzelne Operationen zu mehreren Stanzstraßen überführt werden, jede Stanzstraße sollte mit Überführungsvorrichtungen für eine häufige Überführung, wie etwa einem Gabelstapler, einem Tiefladeanhänger oder einem Transportlastwagen, versehen sein, und Prozesse wie das Abstapeln und das Aufgreifen und Laden von Material sollten vor der Stanzstraße existieren; und eine Stanzstraße ist allgemein aus mehreren Mehrfachpressen zusammengesetzt, oder es wird eine Mehrfachformpresse verwendet, um fertige Teile zu erhalten. Kurz gesagt sind zwei Fertigungsstraßen nötig, um den Umformprozess umzusetzen, nämlich eine Abwickel- und Zuschneidestraße und eine Stanzumformstraße; die Notwendigkeit, die Bleche wiederholt zu bewegen, reduziert die Betriebseffizienz und erfordert mehr Raum zur Lagerung und Beförderung, um schließlich Formteile zu erhalten.
Um das Problem riesiger Ausgaben für Formen und der Kosten für deren Wartung und Lagerung zu lösen, das aus dem Formzuschneiden resultiert, und um ein flexibles Zuschneiden zu erreichen, ist das Laserzuschneiden ein anwendbares Verfahren geworden. Jedoch ist es noch immer ein technischer Engpass, zu bewirken, dass das Laserzuschneiden die Produktionsrate des traditionellen Formzuschneidens erreicht, und auch wenn mehreren Schneidköpfe vorgesehen werden, um die zum Formzuschneiden äquivalente Leistung umzusetzen, besteht noch immer eine Anzahl technischer Schwierigkeiten und Investitionsrisiken.
Gegenwärtig weist bei sichergestellter Zuschneidequalität eine Laser-Abwickel- und Zuschneidestraße eine regelmäßige Produktionsrate von weniger als dutzenden von Blechen pro Minute auf, und eine solch geringe Leistung erfüllt exakt die Anforderungen einiger neuer Fahrzeugmodelle, persönlich angepasster Fahrzeugmodelle und modifizierter Modelle, ohne riesige Formentwicklungsausgaben und eine lange Formtestzeit für die Fahrzeugmodelle zu benötigen. Ferner entspricht eine solche Produktionsrate genau der einer gewöhnlichen Stanzumformstraße. Somit wird ein Verfahren möglich, das eine Laserzuschneidestraße und eine Stanzstraße kombiniert.
Zusammenfassung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren bereitzustellen, das die Reihenverbindung einer Zuschneidestraße und einer Stanzumformstraße erreichen und eine Anpassung dazwischen realisieren kann. Dieses Verfahren kann Zwischenschritte, wie etwa das Stapeln, Verpacken, Transportieren, Positionieren, Auspacken, Tragen und Zentrieren von Blechen und stanzumgeformter Werkstücke verringern, und kann auch den für die Überführung notwendigen Platz reduzieren, den Arbeitsablauf vereinfachen und die Prozeduren in Reihe miteinander verbinden, um einen Material-Coil durch Laserzuschneiden direkt zu bearbeiten, um umgeformte Teile zu bilden.
Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, ist eine technische Lösung der vorliegenden Erfindung wie folgt vorgesehen.
Ein Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren umfasst die Schritte:

1) Abwickeln eines Stahlcoils, wobei ein von dem Stahlcoil abgewickeltes Stahlband gereinigt und begradigt wird und durch eine Klemmwalze einem Zuschneidebereich zugeführt wird;
2) Laserzuschneiden, wobei der Stahlcoil in den Zuschneidebereich eintritt, durch einen Laserschneidkopf durch Laserzuschneiden geschnitten wird, um Bleche mit einer benötigten Form zu bilden, wobei Abfall herab fällt und nach außen befördert wird;
3) Ausgeben der Bleche, wobei die Bleche durch ein magnetisches Teleskopförderband aufgenommen und befördert werden und dann mittels eines Manipulators oder eines Roboters mit einer externen Welle zu einem Stanzprozess getragen werden, und dann die Bleche in eine untere Stanzform gelegt werden; oder die Bleche durch den Roboter mit einer externen Welle aufgegriffen werden und direkt zum Stanzprozess befördert werden, und dann die Bleche in die untere Stanzform gelegt werden;
4) Stanzumformen, wobei die Bleche gestanzt werden, um Werkstücke von einer bestimmten Form und Größe zu bilden, und kantengeschnitten, lochgestanzt und beschnitten werden; und
5) Überprüfen der umgeformten Werkstücke, wobei die umgeformten Werkstücke ausgegeben, überprüft und schließlich ins Lager gegeben werden.

Ferner wird in Schritt 1) eine Schlingvorrichtung zwischen dem Begradigungsprozess und der Klemmwalze vorgesehen.
In Schritt 2) können sich die Bleche während des Schneidens dynamisch bewegen oder in einem statischen Zustand geschnitten werden.
In Schritt 2) wird zumindest eine Laserlichtquelle mit dem Laserschneidkopf verwendet, um das Laserschneiden und -zuschneiden durchzuführen.
In Schritt 2) werden zwei Laserschneidköpfe zum statischen Schneiden von Platten verwendet.
In Schritt 2 fällt der Abfall herunter und wird nach außen befördert, indem ein Abfallschacht in Kombination mit einer Abfallförderkette zu einem Abfallsammelbehälter verwendet wird.
In Schritt 3) werden die Bleche vor dem Stanzen vorbehandelt, wobei die Vorbehandlung das Beschichten der Platten mit Öl umfasst.
In Schritt 3) werden die Bleche erst zentriert und dann durch den Manipulator oder Roboter aufgegriffen und zur unteren Stanzform getragen.
In Schritt 4) wird die Stanzumformung einfach in eine manuelle Fertigung und eine automatisierte Fertigung unterteilt, abhängig von den zu fertigenden Teilen, wobei ein Roboter oder ein Manipulator zum Be- und Entladen des Materials in der automatisierten Fertigung verwendet wird und der Manipulator einen einarmigen Querträger-Manipulator oder einen zweiarmigen Querträger-Manipulator umfasst.
In Schritt 5) werden die umgeformten Werkstücke ausgegeben und überprüft, indem sie durch einen Roboter aufgegriffen werden und einer Oberflächenqualitätsdetektion und einer Form- und Positionsdetektion unterzogen werden, wobei eine Ansicht und eine visuelle Inspektion verwendet werden, um Grate und Defekte an Teilen zu detektieren, die Detektionswerkzeuge eine Schieblehre, ein Mikrometer und eine Prüfspannvorrichtung umfassen, und die Form- und Positionsdetektion off-line oder 3D on-line durchgeführt wird.
Die Vorteile der Erfindung sind wie folgt.
Die vorliegende Erfindung ist auf der Basis der Entsprechung in der Fertigungsausbeute zwischen dem Laserzuschneiden und dem Stanzumformen entworfen. Dieses Verfahren kann Zwischenschritte, wie etwa das Stapeln, Verpacken, Transportieren, Positionieren, Auspacken, Tragen und Zentrieren von planaren Blechen und stanzumgeformter Werkstücke verringern, und kann auch den für die Überführung notwendigen Platz reduzieren, den Arbeitsablauf vereinfachen und die Prozeduren in Reihe miteinander verbinden, um einen Material-Coil durch Laserzuschneiden direkt zu bearbeiten, um umgeformte Teile zu bilden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein schematisches Diagramm einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 und 4 sind schematische Diagramme eines Abwickel- und Zuschneide-Umformprozesses einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Bezug nehmend auf 1, wird dort ein schematisches Diagramm einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte.

1) Abwickeln eines Stahlcoils, wobei ein von dem Stahlcoil 1 abgewickeltes Stahlband einer Reinigung 2, Begradigung 3 unterzogen wird und über eine Schlingvorrichtung 4 und eine Klemmwalze 5 in einen Zuschneidebereich durchläuft;
2) Laserzuschneiden, wobei der Stahlcoil in den Zuschneidebereich eintritt, durch einen Laserschneidkopf 6 durch Laserzuschneiden geschnitten wird, um Bleche mit einer benötigten Form zu bilden, wobei Abfall herab fällt und nach außen befördert wird;
3) Ausgeben der Bleche, wobei die Bleche durch ein magnetisches Teleskopförderband aufgenommen und befördert werden und dann mittels eines Manipulators oder eines Roboters mit einer externen Welle zu einem Stanzprozess getragen werden, und dann die Bleche in eine untere Stanzform gelegt werden;
4) Stanzumformen, wobei die Bleche gestanzt 11 werden, um Werkstücke von einer bestimmten Form und Größe zu bilden, und kantengeschnitten, lochgestanzt und beschnitten werden; und
5) Überprüfen der umgeformten Werkstücke, wobei die umgeformten Werkstücke ausgegeben, überprüft und schließlich ins Lager 13 gegeben werden.

Nach dieser Ausführungsform werden in Schritt 2) zwei Laserschneidköpfe zum statischen Schneiden von Platten verwendet.
In Schritt 2 fällt der Abfall herunter und wird nach außen befördert, indem ein Abfallschacht in Kombination mit einer Abfallförderkette zu einem Abfallsammelbehälter verwendet wird.
In Schritt 3) werden die Bleche durch den Roboter mit einer externen Welle aufgegriffen und direkt zur unteren Stanzform befördert. Die Vorbehandlung vor dem Stanzen umfasst das Reinigen der Platten und das Beschichten der Platten mit Öl. Die Bleche werden durch den Manipulator oder Roboter zentriert, der die Bleche während des Beladens aufgreift, und dann durch den Manipulator oder Roboter zur unteren Stanzform getragen.
In Schritt 4) wird die Stanzumformung einfach in eine manuelle Fertigung und eine automatisierte Fertigung unterteilt, abhängig von den zu fertigenden Teilen, wobei ein Roboter oder ein Manipulator zum Be- und Entladen des Materials in der automatisierten Fertigung verwendet wird und der Manipulator einen einarmigen Querträger-Manipulator oder einen zweiarmigen Querträger-Manipulator umfasst.
In Schritt 5) werden die umgeformten Werkstücke ausgegeben und überprüft, indem sie durch einen Roboter aufgegriffen werden und einer Oberflächenqualitätsdetektion und einer Form- und Positionsdetektion unterzogen werden, wobei eine Ansicht und eine visuelle Inspektion verwendet werden, um Grate und Defekte an Teilen zu detektieren, die Detektionswerkzeuge eine Schieblehre, ein Mikrometer und eine Prüfspannvorrichtung umfassen, und die Form- und Positionsdetektion off-line oder 3D on-line durchgeführt wird.
Genauer gesagt ist eine zyklische Betriebsweise über die gesamte Straße nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie folgt.
Ein Material-Coil wird durch eine Abwickelmaschine 1 abgewickelt und in eine Plattenbandreinigungsmaschine 2 eingeführt, einer Begradigung 3 unterzogen, läuft über eine Schlingvorrichtung 4 und wird dann durch eine Klemmvorrichtung 5 geklemmt und tritt dann in einen Laserschneidkopf 6 zum Schneiden und Entfernen von Abfall ein; die erhaltenen Bleche werden durch einen Trageroboter 7 zu einer Plattform zur Blechreinigung 8 und Ölbeschichtung 9 überführt; und ein Aufgreifroboter 10 greift die Bleche auf und platziert sie in einer Stanzmaschine 11, und ein Entladeroboter 12 greift die gestanzten Bleche auf und gibt sie ins Lager 13.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, werden bei dieser Ausführungsform zwei Laserschneidköpfe zum Schneiden verwendet. Das Plattenband tritt in einen statischen Zuschneidebereich ein, nachdem es den Abwickel- und Vorbereitungsprozessen unterzogen wurde, ein erster Laserschneidkopf schneidet ein Blech 100 teilweise in einem ersten Schneidbereich A, das Plattenband rückt um einen Schritt vor, der einem Blech entspricht, ein zweiter Laserschneidkopf schneidet des Weiteren den Rest des Blechs 100 in einem zweiten Schneidbereich B, um Ausgabebleche zu gewinnen, und zur gleichen Zeit schneidet der Laserschneidkopf ein Blech 200 teilweise in dem ersten Schneidbereich A: ein solcher Prozess wird wiederholt.
Nachdem die beiden Laserschneidköpfe die Schneidvorgänge in diesem Bereich beenden, rückt das Plattenband einen Schritt vor, und das Schneiden wird fortgeführt. Die Bleche werden nach dem Schneiden durch einen Trageroboter mit externer Welle zu einem Stanzvorbereitungsprozess zum Reinigen und Ölbeschichten getragen, und dann führt eine Presse das Stanzen durch, und akzeptable Erzeugnisse werden nach einer Überprüfung ins Lager gegeben.
Ferner kann der erste Laserschneidkopf auch mehr als zwei Bleche teilweise schneiden, und der zweite Laserschneidkopf schneidet den Rest der Bleche, um Ausgabebleche zu erhalten.
2 ist ein schematisches Diagramm einer Systemlösung einer zweiten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung. Um eine Produktionsrate zu erhalten, die zwischen den Fertigungsstraßen gleich ist, kann die Systemlösung, wie sie in 2 gezeigt wird, für die Zuschneideumformung verschiedener Bleche verwendet werden, und ein einziger Schneidkopf wird in einem Schneide- und Zuschneidebereich verwendet. Beispielsweise kann für ein planares Blech mit kleiner Schneidegröße oder einer einfachen Schneideform (einer rechteckigen oder trapezförmigen Form) ein dynamisches, kontinuierliches Schneideverfahren mit einem einzelnen Laser ohne Verwendung einer Schlingvorrichtung verwendet werden.

Claims

Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren, das die Schritte umfasst: 1) Abwickeln eines Stahlcoils, wobei ein von dem Stahlcoil abgewickeltes Stahlband gereinigt und begradigt wird und durch eine Klemmwalze einem Zuschneidebereich zugeführt wird; 2) Laserzuschneiden, wobei der Stahlcoil in den Zuschneidebereich eintritt, durch einen Laserschneidkopf durch Laserzuschneiden geschnitten wird, um Bleche mit einer benötigten Form zu bilden, wobei Abfall herab fällt und nach außen befördert wird; 3) Ausgeben der Bleche, wobei die Bleche durch ein magnetisches Teleskopförderband aufgenommen und befördert werden und dann mittels eines Manipulators oder eines Roboters mit einer externen Welle zu einem Stanzprozess getragen werden, und dann die Bleche in eine untere Stanzform gelegt werden; oder die Bleche durch den Roboter mit einer externen Welle aufgegriffen werden und direkt zum Stanzprozess befördert werden, und dann die Bleche in die untere Stanzform gelegt werden; 4) Stanzumformen, wobei die Bleche gestanzt werden, um Werkstücke von einer bestimmten Form und Größe zu bilden, und kantengeschnitten, lochgestanzt und beschnitten werden; und 5) Überprüfen der umgeformten Werkstücke, wobei die umgeformten Werkstücke ausgegeben, überprüft und schließlich ins Lager gegeben werden.
Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt 1) eine Schlingvorrichtung zwischen dem Begradigungsprozess und der Klemmwalze vorgesehen ist.
Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt 2) sich die Bleche während des Schneidens dynamisch bewegen oder in einem statischen Zustand geschnitten werden.
Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt 2) zumindest eine Laserlichtquelle mit dem Laserschneidkopf verwendet wird, um das Laserschneiden und -zuschneiden durchzuführen.
Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt 2) zwei Laserschneidköpfe zum statischen Schneiden von Platten verwendet werden.
Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt 2) der Abfall herunter fällt und nach außen befördert wird, indem ein Abfallschacht in Kombination mit einer Abfallförderkette zu einem Abfallsammelbehälter verwendet wird.
Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt 3) die Bleche vor dem Stanzen vorbehandelt werden, wobei die Vorbehandlung das Beschichten der Platten mit Öl umfasst.
Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt 3) die Bleche erst zentriert und dann durch den Manipulator oder Roboter aufgegriffen und zur unteren Stanzform getragen werden.
Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt 4) die Stanzumformung einfach in eine manuelle Fertigung und eine automatisierte Fertigung unterteilt wird, abhängig von den zu fertigenden Teilen, wobei ein Roboter oder ein Manipulator zum Be- und Entladen des Materials in der automatisierten Fertigung verwendet wird.
Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren nach Anspruch 9, wobei der Manipulator einen einarmigen Querträger-Manipulator oder einen zweiarmigen Querträger-Manipulator umfasst.
Abwickel-, Zuschneide- und Umformverfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt 5) die umgeformten Werkstücke ausgegeben und überprüft werden, indem sie durch einen Roboter aufgegriffen werden und einer Oberflächenqualitätsdetektion und einer Form- und Positionsdetektion unterzogen werden, wobei eine Ansicht und eine visuelle Inspektion verwendet werden, um Grate und Defekte an Teilen zu detektieren, die Detektionswerkzeuge eine Schieblehre, ein Mikrometer und eine Prüfspannvorrichtung umfassen, und die Form- und Positionsdetektion off-line oder 3D on-line durchgeführt wird.