-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
von Teilen aus Metallstreifen
-
TECHNISCHER
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
JP-A-58/029598
wird als Darstellung des besonders relevanten Standes der Technik
und Offenbarung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung
von Teilen aus Metallstreifen angesehen, wobei alle Umform- und
Bearbeitungsvorgänge
mit herkömmlichen
mechanischen Maschinen, das heißt ohne
Integration eines Laserbearbeitungsgeräts in die Fertigungsstraße ausgeführt werden.
-
Rotationsrasiererköpfe verwenden
Rasiererschalen, die mit der Haut des Benutzers in Berührung kommen
und Schlitze aufweisen, welche die Haare auf der Haut durchlassen,
die durch die innerhalb der Schale montierten Schermesser abgeschert
werden. Die mechanische Umformung und Bearbeitung von Rotationsrasiererköpfen ist
eine arbeitsintensiver und kostenaufwendiger Prozeß, da die
Schalen zunächst
durch ein herkömmliches
mechanisches Formgebungsverfahren zu einzelnen Teilen gezogen werden.
Die einzelnen Teile werden dann in weiteren Maschinen montiert,
wo der obere Abschnitt der Schale, der mit der Haut des Benutzers
in Berührung kommt,
geläppt,
bearbeitet oder seine Dicke auf andere Weise vermindert wird, um
einen relativ dünnen Querschnitt
bereitzustellen. Schließlich
wird die Schale dann in einer weiteren Maschine montiert, wo Messer
oder Schleifscheiben die eng beabstandeten individuellen Schlitze
in den oberen Schalenabschnitt schneiden. Diese Mehrfachverarbeitung
von kleinen Teilen kann nicht leicht automatisiert werden, und ihre
Ausführung
ist kostenaufwendig.
-
Die
Laserbearbeitung zum Formen von Löchern ist zwar bekannt, aber
Laserbearbeitungsprozesse sind im allgemeinen an Fertigteilen durchgeführt worden
(siehe zum Beispiel US-A-5058413) und waren mit Handhabungsschwierigkeiten
verbunden. Das Bohren von Löchern
mittels Laser ist zwar an Stahlblechen durchgeführt worden (zum Beispiel US-A-5089062),
aber dies war in Verbindung mit der mechanischen Formgebung von
Blechmaterial nicht allgemein bekannt.
-
Unter
Berücksichtigung
der Probleme und Mängel
des Standes der Technik ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von
Rotationsrasiererköpfen
und anderen Metallteilen bereitzustellen.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer Verfahrens und einer Vorrichtung, welche die Einzelhandhabung
von Rotationsrasierer- und anderen Metallteilen während des Verfahrens
beseitigt, wobei das Verfahren die Herstellung von feinen Löchern in
den Teilen erfordert.
-
Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Bearbeitungsverfahren
und eine Vorrichtung bereitzustellen, die Flexibilität bei der
Laserbearbeitung einzelner Teile bieten.
-
Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden zum Teil offensichtlich
sein und zum Teil aus der Patentbeschreibung hervorgehen.
-
OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
obigen und weitere Aufgaben, die für den Fachmann offensichtlich
sind, werden in der vorliegenden Erfindung gelöst, die nach einem ersten Aspekt
ein Verfahren gemäß Anspruch
1 zur Herstellung von Teilen aus verformbarem Streifen betrifft.
-
Vorzugsweise
weisen die Schritte zum teilweisen und zum weiteren mechanischen
Formen und der Laserbearbeitungsschritt die Zuführung des Metallstreifens in
eine Presse zum teilweisen mechanischen Formen der Teile auf. Die
Schritte zum teilweisen und zum weiteren mechanischen Formen können ein
Ziehen der Teile aufweisen, und der Laserbearbeitungsschritt kann
das Laserätzen
oder die Laserbearbeitung von Löchern
in den Teilen aufweisen. Die Schritte des Verfahrens werden vorzugsweise
kontinuierlich und aufeinanderfolgend durchgeführt. Der Metallstreifen kann
in einem Sammler aufgefangen werden, um Prozeßgeschwindigkeitsunterschiede
zwischen dem Schritt zum teilweisen mechanischen Formen und dem
Laserbearbeitungsschritt oder zwischen dem Laserbearbeitungsschritt
und dem Schritt zum weiteren mechanischen Formen zu steuern.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
werden in einer ersten Presse mehrere Rasiererschalen in einem Abschnitt
des Metallstreifens teilgezogen, in der Laserbearbeitungsstation werden
in den Rasiererschalen in dem Metallstreifen durch Laserbearbeitung
Schlitze angebracht, stärker bevorzugt
gekrümmte
Schlitze, und in der zweiten Presse werden mehrere Rasiererschalen
in dem Metallstreifen fertiggezogen.
-
Nach
einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung
zur Herstellung von Teilen aus Metallstreifen gemäß Anspruch
16.
-
Vorzugsweise
ist die zweite Presse ferner daran angepaßt, die weiter mechanisch geformten, laserbearbeiteten
Teile von restlichen Teilen des Metallstreifens zu trennen. Die
Vorrichtung weist vorzugsweise einen Metallstreifensammler zwischen der
ersten Presse und der Laserbearbeitungsstation auf, der an die Steuerung
von Prozeßgeschwindigkeitsunterschieden
zwischen der ersten Presse und der Laserbearbeitungsstation angepaßt ist.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
für neu
gehaltenen Merkmale und die für die
Erfindung charakteristischen Elemente werden im einzelnen in den
beigefügten
Patentansprüchen dargelegt.
Die Figuren dienen nur zu Erläuterungszwecken
und sind nicht maßstäblich gezeichnet.
Die Erfindung selbst läßt sich
jedoch sowohl hinsichtlich der Organisation als auch hinsichtlich
der Vorgehensweise am besten durch Bezugnahme auf die nachstehende
ausführliche
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstehen.
-
Dabei
zeigen:
-
1 eine
Draufsicht eines zusammenhängenden
Streifens aus Metall oder einem anderen umformbaren Material, die
den fortschreitenden Ablauf der Teileformgebung in dem Streifen
vor der Laserbearbeitung darstellt;
-
2 eine
Draufsicht des zusammenhängenden
Streifens aus Metall oder einem anderen formbaren Material gemäß 1,
die den fortschreitenden Ablauf der Teileformgebung in dem Streifen nach
der Laserbearbeitung darstellt;
-
3a eine
Draufsicht einer ersten Stufe eines Teils, das gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einem Streifen geformt wird;
-
3b einen
Seitenriß des
in 3a dargestellten Teils;
-
4a eine
Draufsicht einer zweiten Stufe eines Teils, das gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einem Streifen geformt wird;
-
4b einen
Seitenriß des
Teils, dargestellt entlang der Linie 4b-4b in 4a;
-
5a eine
Draufsicht einer dritten Stufe eines Teils, das gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einem Streifen geformt wird;
-
5b einen
Seitenriß des
Teils, dargestellt entlang der Linie 5b-5b in 5a;
-
6a eine
Draufsicht einer vierten Stufe eines Teils, das gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einem Streifen geformt wird;
-
6b einen
Seitenriß des
Teils, dargestellt entlang der Linie 6b-6b in 6a;
-
7a eine
Draufsicht einer fünften
Stufe eines Teils, das gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einem Streifen geformt wird;
-
7b einen
Seitenriß des
Teils, dargestellt entlang der Linie 7b-7b in 7a;
-
8a eine
Draufsicht einer sechsten Stufe eines Teils, das gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einem Streifen geformt wird;
-
8b einen
Seitenriß des
Teils, dargestellt entlang der Linie 8b-8b in 8a;
-
9 eine
teilweise schematische Seitenansicht eines ersten bevorzugten Prozesses
gemäß der in
den 1–8b dargestellten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
-
10 eine
Seitenansicht einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Anwendung des Laserätzens;
-
11 eine
teilweise schematische Seitenansicht eines Prozesses und einer Maschine,
die nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind;
-
12 eine
perspektivische Ansicht einer in den 9 und 11 dargestellten
Zuführungsstation;
-
13 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Laserstationen in
den 9 und 11;
-
14 eine
perspektivische Ansicht eines Streifens, der in der ersten Laserstation
gemäß 11 gerade
laserbearbeitet wird;
-
15 eine
Draufsicht eines teilweise laserbearbeiteten Teils, das hinter der
ersten Laserstation gemäß 11 in
dem Streifen verbleibt;
-
16 eine
Draufsicht des fertigen laserbearbeiteten, hinter der zweiten Laserstation
gemäß 11 von
dem Streifen getrennten Teils.
-
AUSFÜHRUNGSART(EN) DER ERFINDUNG
-
Bei
der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird hierin auf die 1–13 der
Zeichnungen bezuggenommen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche
Merkmale der Erfindung beziehen. Merkmale der Erfindung sind in
den Zeichnungen nicht unbedingt maßstäblich dargestellt.
-
Im
allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Laserbearbeitung von geformtem Metallstreifen
zu Teilen, die in durchgehender Streifenform verarbeitet und dann
erst am Ende der mechanischen und Laser-Formgebung und -bearbeitung
in einzelne Teile getrennt werden. Insbesondere ist festgestellt
worden, daß das
erfindungsgemäße Verfahren
für die Herstellung
von Rotationsrasiererschalen oder ähnlichen Artikeln besonders
gut anwendbar ist. Die vorliegende Erfindung erzeugt einen robusteren
Rotationsrasierer, indem sie die Scherdichte und die Schergelegenheit
der Rotationsrasierer-Schermesser verbessert. Die Scherdichte wird
durch die Dicke des oberen Abschnitts der Rasiererschale gesteuert,
das heißt
durch den Abstand von der Hautoberfläche zum Scheitelpunkt des Scherelements
in seinem zentrifugalen Rundlauffehler. Die Schergelegenheit ist
der aktive Umkreis, der für
den Schnitt entlang dem äußeren Umfang
der Rasiererschale verfügbar
ist. Je mehr Öffnungen
sich in der Schale befinden, desto schneller kann die Schale Haare
für den
Schnitt durch die Schermesser erfassen. Wenn der Rotationsrasierer
und die Rasiererschale nicht in richtigem Eingriff miteinander sind,
kann das Barthaar das Schermesser nach unten oder vom Schnitt weg
drücken.
Außerdem
richtet die erfindungsgemäße Rotationsrasiererschale
Haare besser, um sie während des
Schnitts zu entkräuseln
und zu glätten.
-
Wie
in großen
Zügen definiert,
weist das Verfahren allgemein die Zuführung eines Streifens aus Metall
in eine sonst herkömmliche
Presse und ein teilweises mechanisches Formen eines Teils in dem Streifen
auf, ohne das Teil aus dem Streifen zu entfernen. Das teilweise
geformte Teil, das noch an dem Streifen befestigt ist, wird dann
kontinuierlich in eine Laserbearbeitungsstation eingetragen, wo
ein Laser dann die gewünschte
Bearbeitung des Teils durchführt,
während
dieses noch an dem Streifen befestigt ist. Der Begriff "Laserbearbeitung", wie er hier gebraucht
wird, bezieht sich auf ein Verfahren zum Schneiden von Löchern, Ätzen (zum
Beispiel zum teilweisen Durchschneiden durch eine Dicke) oder auf
andere herkömmliche
Laserbearbeitungsprozesse. Das teilweise geformte, laserbearbeitete
Teil, das noch an dem Streifen befestigt ist, wird dann einer weiteren
Presse zugeführt,
und die mechanische Formgebung des Teils wird beendet, und das Teil wird
ausgeschnitten und von dem Streifen getrennt.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren,
das zum Formen des bevorzugten Rotationsrasiererkopfes angewandt
wird, ist in den 1–8b abgebildet. Gesamtansichten
des Streifens vor und nach der Laserbearbeitung sind in den 1 bzw. 2 dargestellt,
während
Ansichten der Ausbildung einzelner Teile in den 2a–8b dargestellt
sind. Die aufeinanderfolgenden Positionen der Teilformgebungsansichten 2a–8a auf
dem Streifen sind in den 1 und 2 angegeben.
Ein Gesamtschema der Prozeßvorrichtung
für diese
Ausführungsform
sowie für andere
Ausführungsformen
ist in 9 dargestellt. Zunächst wird ein Streifen 22 aus
Metallblech oder einem anderen formbaren Material in Rollenform 20 und
für die
Zuführung
in eine erste Presse 30 hergestellt, wo das Teil teilweise
mechanisch geformt werden soll, während es noch an dem Streifen 22 befestigt
ist. Insbesondere ist der zum Formen der Rotationsrasiererschale
verwendete Streifen vorzugsweise geglühter Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt
(Baustahl), obwohl das erfindungsgemäße Verfahren allgemein mit
Stahl von niedrigem, mittlerem oder hohem Kohlenstoffgehalt oder
anderen Metallen und Legierungen in Streifenform angewandt werden kann.
In dem Verfahren wird die Bandstahlrolle, aus der das Teil herzustellen
ist, zunächst
in eine Abwickelspule 21 geladen und für den Eintritt in die Zuführung der
ersten Presse vorbereitet. Die Zufuhreinrichtung 23a, die
dem ersten Werkzeug vorausgeht, stellt den Leitvorschub oder die
Fortbewegung des Streifens bei seinem Durchlauf durch das Werkzeug genau
ein. Nach dem Eintritt in das erste Folgewerkzeug werden in der
ersten Station Bezugs- oder Führungslöcher 27 zur
Befördern
des Streifens durch das Werkzeug und Teile-Mittellöcher 28,
welche die Innendurchmesserform erzeugen, in den Streifen 22 gebohrt.
Auf eine nach dem Stand der Technik bekannte Weise werden in Breitenrichtung
des Streifens 22 zwei Teile geformt, wobei ein Teil gegenüber dem
anderen um einen halben Teileabstand vorgerückt ist, um den Streifen rationell
zu nutzen. Die Ansichten 3a–8a der Teileformgebung
sind zwar bezüglich
der Teile auf dem linken Abschnitt der in den 1 und 2 dargestellten
Streifen gekennzeichnet, aber es versteht sich, daß die gleichen
Arbeiten an den Teilen auf dem rechten Abschnitt des Streifens durchgeführt werden.
-
In
der zweiten Werkzeugstation wird der Abschnitt 29 des Streifens
um ein Mittelloch 28 herum von seiner ursprünglichen
Anschlagdicke durch Kaltumformen oder Hämmern verdünnt. Diese Dickenreduktion
im Bereich 29 ist für
den Mittelabschnitt des fertigen Teils wünschenswert, der schließlich den
Schlitzkammabschnitt des Rasiererkopfes bildet, und wird zur deutlichen
Darstellung anderer Vorgänge
in den nachfolgenden Ansichten weggelassen.
-
Im
Fall des Rotationsrasiererkopfes führt die nächste Werkzeugstation in der
Presse 30 Teileinschnitte 25a durch, um im wesentlichen
einen flachen Rohling 24 zu formen, während angeschnittene Abschnitte 26a den
Rohling 24 in dem Streifen 22 zurückhalten
(1, 3a und 3b). Dann
werden zusätzliche
Einschnitte 25b mit ungeschnittenen Abschnitten 26b angebracht,
die gegen die angeschnittenen Abschnitte 26a um 90° gedreht
sind (1), so daß der
Teilrohling 24 mit dem Streifen 22 verbunden bleibt.
Im zweiten Arbeitsgang an dem Teilrohling 24 zieht eine
nachfolgende Werkzeugstation in der Presse 30 eine zentrale
konkave Vertiefung 27 nach unten (1, 4a und 4b).
Zusätzliche
Einschnitte 25c, die wieder um 90° gedreht sind, werden außerhalb
der Einschnitte 25b hinzugefügt, wobei angeschnittene Abschnitte 26c belassen werden.
Das teilweise mechanisch geformte Teil 24 beginnt im Durchmesser
zu schrumpfen, bleibt aber noch durch einen Verbindungssteg, der
durch Einschnitte 25a, 25b, 25c und angeschnittene
Abschnitte 26a, 26b, 26c gebildet wird,
mit dem Streifen 22 verbunden. Dieser Verbindungssteg bleibt
zurück, um
das teilweise geformte Teil während
der gesamten Verarbeitung bis zur letzten Werkzeugstation in der
zweiten Presse mit dem Streifen 22 zu verbinden, wie weiter
unten diskutiert wird. In der nächsten Werkzeugstation
in der Presse 30 erzeugt ein zweites Aufwärtsziehen
die spätere
obere äußere Form 31 des
Rotationsrasiererteils 24 (1, 5a und 5b).
Es versteht sich, daß die
oben beschriebenen Arbeitsgänge
zum Formen des Teils fortschreitend und aufeinanderfolgend sind.
-
Der
kontinuierliche Streifen aus teilweise geformten Teilen verläßt dann
die erste Presse, durchläuft
eine Verzögerungsstrecke
im Sammler 35a und tritt dann in eine zweite Zufuhreinrichtung 23b ein, bevor
er in die Mehrkopf-Laserbearbeitungsstation 40 eintritt.
Der Laser kann durch Steuerung der Laserstrahlbreite eine gratfreie
Durchgangsbohrung mit präziser
Geometrie und enger Schlitzbreite erzeugen. Der Laser erhält seine
Ausrichtung auf die Schale von Bezugslöchern 27 in dem Streifen,
an dem die Schale befestigt ist. Die Laserbearbeitungsstation kann
so viele hintereinandergeschaltete Laserstrahlemissionsköpfe wie
nötig aufweisen,
um in Abhängigkeit
von der Anzahl der Schalen bei der Fortbewegung des Streifens einen
sich wiederholenden Schnittvorgang zu erzeugen. Während die
Serie von Teilen 24 und der Streifen 22 in die
Laserstation 40 eingebracht werden, führt ein Laserstrahl die gewünschte Bearbeitungsoperation
aus. Im Fall des Rotationsrasiererkopfes schneidet der Laser eine Reihe
von Schlitzen in den verdünnten
Abschnitt 29, um eine Reihe von Schlitzen 32, 34 zu
erzeugen (6a, 6b). Die
Schlitze 32 verlaufen in einer leicht gekrümmten Weise
entlang dem inneren ringförmigen
Abschnitt des Teils 24 radial nach außen, während sich die Schlitze 34 gleichfalls
in einer ähnlich
gekrümmten
Weise in der gleichen Richtung wie die Schlitze 32 in einem äußeren ringförmigen Abschnitt
des Teils 24 nach außen
erstrecken. Diese Schlitze 32, 34 ermöglichen,
daß die
Haare an der Haut des Benutzers durch die Rasiererschale hindurchgehen
und durch ein innerhalb der Schale montiertes Schermesser abgeschnitten
werden. Die übrigen
Metallteile zwischen diesen Schlitzen bilden die unbeweglichen Vorschneidemesser,
an denen das rotierende Schermesser die Haare abkneift und beschneidet.
Dieser geschlitzte Abschnitt des Rasiererkopfes wird auch als Kammabschnitt
bezeichnet.
-
Die
gekrümmten,
nichtlinearen Schlitze, die den gekrümmten Kammabschnitt erzeugen,
ermöglichen
eine verbesserte Schnittgeometrie des Rasiererkopfes. Die in Uhrzeigerrichtung
kreisförmige Struktur
der Kammschlitze verbessert den Eintritt von Barthaaren in die Schnittzone
und läßt lange
und stehende gekräuselte
Barthaare in die Siebschale eindringen. Die tatsächliche Schlitzbreite wird
nicht durch irgendwelche besonderen Trennsägeparameter wie beim Stand
der Technik bestimmt, sondern einfach durch die Breite und die thermische
Säule des
Laserstrahls, wodurch ein Kammschlitz beliebiger Größe erzeugt
wird, der für
einen beliebigen Bartzustand benötigt
wird.
-
Nach
dem Austritt aus der Laserstation treten der Streifen und die teilweise
laserbearbeiteten geformten Teile in einen zweiten Sammler 35b mit Verzögerungsstrecke
und eine Zufuhreinrichtung 23c vor dem Eintritt in die
zweite Presse 50 ein (9). Sowohl
die erste als auch die zweite Verzögerungsstrecke 35a, 35b und
die Zuführeinrichtungen 23a, 23b, 23c sind
zur Korrektur kleiner Unregelmäßigkeiten
in der zeitlichen Abstimmung der Zufuhr verwendbar, um eine ununterbrochene
Funktion der Pressen 30 und 50 und der Laserstation 40 sicherzustellen. Ein
Computer 60 ist mit allen Bearbeitungsstationen 30, 40, 50,
Sammlern 35a, 35b und Zufuhreinrichtungen 23a, 23b, 23c und
irgendwelchen anderen mechanischen Systemen, die bei der Ausführung der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, verbunden und steuert alle diese Systeme.
Streifenteile 24, die noch durch Stege verbunden sind,
die durch Teileinschnitte 25a, 25b und angeschnittene
Ränder 26a, 26b am
Streifen 22 erzeugt werden, werden dann gesteuert in die
zweite mechanische Presse 50 zum Fertigformen eingebracht.
Im Fall des Rotationsrasiererkopfes weist dieses Fertigformen eine
oder mehrere Werkzeugstationen in der Presse 50 auf, die das
stärkere
Tiefziehen des Teils 24 fortsetzt, ohne die laserbearbeiteten
Abschnitte der Schale zu stören
oder umzuformen. Die Reihe von Ziehstationen bestimmt die endgültige Höhe und den
Außendurchmesser
der Schale. Während
dieser Ziehstationen kommt das Werkzeugsystem zuerst mit dem vorhandenen
laserbearbeiteten Kammabschnitt unterhalb der Trennungsfläche des
ersten Ziehvorgangs in Eingriff Durch Abfangen des Kammabschnitts
aus dem ersten Ziehvorgang, bevor die zweite Ziehstation in Eingriff
gebracht wird, wird der Kammabschnitt der Schale sicher gegen jede
Verzerrung isoliert. Am Umfang des Teils 24 wird eine Doppelbiegung 33 erzeugt,
um zusätzliche
Ringfestigkeit oder Versteifung an dem Teil zu erzeugen (2, 7a und 7b).
Die Schale wird dann auf ihre Endhöhe gezogen und zu einer Beschneidestation
transportiert, wo sie durch das Werkzeug ausgestanzt und von dem
Streifen als getrenntes Stück 36 abgetrennt
wird (2, 8a und 8b). Der übrige Streifen 22 ohne
die geformten Teile läuft
weiter zu einem Schrottzerhacker, der den Schrottstreifen 38 erzeugt, der
aus der Presse ausgestoßen
und dann zur eigentlichen Entsorgung entfernt wird.
-
Die
fertige geformte Rotationsrasiererschale 36 kann dann nach
Wunsch weiterverarbeitet werden. Obwohl vor den ersten Ziehstationen
in der Presse 30 der Abschnitt des Teils, der die eigentliche Kammfläche bildet,
als kaltumgeformt oder gehämmert
beschrieben wurde, um seine Dicke um 50% oder mehr zu verringern,
kann alternativ ein Läppvorgang
durchgeführt
werden, um die Dicke des zugeschnittenen Kammabschnitts des Rasierers
zu verringern. Zum Beispiel kann die Dicke des Streifens durch Rotationsläppen der
Schalenfläche
von einer Anfangsdicke von 0,20 mm (0,008 Zoll) auf eine Enddicke
von 0,08–0,117
mm (0,0032–0,0046
Zoll) vermindert werden. Sobald der Kammabschnitt des abgetrennten
Teils die gewünschte
Dicke erreicht hat, kann das Teil 36 dann druckgewaschen
und eine Vernickelung aufgebracht werden, zum Beispiel mit einer
Dicke von 0,15 mm (0,006 Zoll).
-
Bei
der Verarbeitung anderer Teile kann das Erfindungsgemäße Verfahren
anstelle des Durchschneidens durch das Laserbearbeitungsverfahren einen
Gravurlaserbearbeitungsprozeß nutzen,
um zusätzliche
Merkmale auf dem Produkt zu markieren. Diese Lasergravur kann mit
oder ohne Laserbearbeitung für
andere Teile, zum Beispiel Typenschilder, angewandt werden. Dies
kann durchgeführt
werden, wie in 10 dargestellt, indem man mit
einem Streifen 70 beginnt, wie zum Beispiel Aluminium oder Stahl,
der in Rollenform zugeführt
und durchgehend mit mehreren verschiedenfarbigen Anstrichen oder Überzügen beschichtet
werden kann, wie zum Beispiel mit drei aufeinanderfolgenden Schichten 74, 76, 78.
Eine erste Presse enthält
ein oder mehrere Werkzeuge zum Bohren von Löchern und zum Formen eines
Randwulstes 72 in dem beschichteten Streifen 70.
Der Streifen tritt dann in die Laserstation ein, wo ein Laserstrahl
die Überzugsschichten
bis in unterschiedliche Tiefen durchätzt oder durchbrennt, um verschiedene
Farbschichten freizulegen, zum Beispiel durch Zweischichtätzen 80,
um die Farbschicht 74 freizulegen, oder Einschichtätzen 82,
um eine andere Farbschicht 76 freizulegen. Auf diese Weise werden
gewünschte
Zeichen oder Symbole mit den Farben 74 und 76 auf
dem Farbhintergrund 78 erzeugt. Durch Anwendung von Laserätzgeschwindigkeiten
bis zu mindestens 2540 cm/min (1000 Zoll/min) und veränderlichen
Laserstrahlbreiten, die durch mehrere Laserköpfe erzeugt werden, ist die Laserbearbeitungsstation
imstande, mit den mechanischen Hochgeschwindigkeitsumformprozessen Schritt
zu halten. Eine nachfolgende Presse würde dann das fertige Teil entlang
der Kante 84 aus dem Streifen herausschneiden.
-
Ein
nicht durch die beigefügten,
die Erfindung definierenden Ansprüche erfaßtes Beispiel für die Laserbearbeitung
von Streifen in durchgehender Rollenform oder in diskreten Tafeln
oder Stücken
ist in den 11–16 dargestellt.
-
In
einer in 11 abgebildeten schematischen
Darstellung, die der in 9 dargestellten ähnlich ist,
weist die erste Bearbeitungsstation 30 eine Führungslochschneidstation
auf, wobei vorzugsweise eine Presse zum mechanischen Formen des
Führungslochs
genutzt wird. Die erste Laserstation 40a ist vorzugsweise
die primäre
Laserschneidstation, und ferner ist eine zweite Laserschneidstation 40b vorgesehen.
In jeder Laserstation sind ein, zwei oder mehr Laserköpfe vorgesehen,
die Laser zum Schneiden oder anderweitigen Bearbeiten von Streifen 122 bei
seiner Bewegung in Vorwärtsrichtung
durch die erste Presse 30 enthalten. Mit den Laserstationen 40a bzw. 40b sind
Zuführungsstationen 23b bzw. 23c verbunden.
Die übrige
Vorrichtung entspricht der in Verbindung mit 9 gegebenen
Beschreibung.
-
Wie
in 12 dargestellt, weisen die Zuführungsstationen 23b, 23c vorzugsweise
ein Paar Führungsschienen 110a, 110b auf,
die jeweils einen Führungsschlitz
oder eine Führungsnut 111 aufweisen, welcher)
die Kanten des Streifens 122 aufnimmt. Zuvor sind in dem
Streifen 122 Führungslöcher 127 ausgebildet
worden, vorzugsweise in der ersten Presse 30 durch das
früher
beschriebene Verfahren. Ein Führungsluftzylinderkörper 116 mit
Lufteinlässen und
-auslässen
für den
Anschluß an
eine Druckluftquelle ist auf einem Führungsblock 114 montiert,
der sich über
dem Streifen in y-Richtung nach außen erstreckt und longitudinal
in x-Richtung des Streifens in einer Führungsbahn 112 an
der Oberseite der Führungsschiene 110a verschiebbar
ist. Von unterhalb des Führungszylinders 116 erstreckt
sich ein Führungsstift 118,
der sich in z-Richtung aufwärts
und abwärts
bewegt und so konfiguriert ist, daß er nacheinander in Führungslöchern 127 aufgenommen wird.
Zunächst
wird der Streifen typischerweise von Hand in und durch Führungsschlitze 111 und
in eine Zuführungseinheit 23b oder 23c eingefädelt. Dann wird
ein Signal zu der Steuerung auf Mikroprozessorbasis (PC) gesendet,
und der Führungsstift
wird in eine obere Stellung in den Zylinder eingefahren und aus
den Streifenlöchern
ausgerückt,
was dann dem PC gemeldet wird. Die servogesteuerte Zuführeinrichtung
schiebt den Streifen um eine festgesetzte Länge vor, die gleich einem Vielfachen
des Abstands oder der Teilung der Führungslöcher 127 ist, und
sendet ein Signal zum PC, worauf der Führungsstift 118 nach
unten gefahren und in einem bestimmten Führungsloch 127 in
Eingriff gebracht wird. Die Spitze des Führungsstifts 118 verjüngt sich,
so daß der
Eintritt des spitz zulaufenden Segments in das Führungsloch dazu führt, daß sich der
Streifen in die richtige Position verschiebt. Sobald sich der Führungsstift
innerhalb des Führungslochs
nach unten bewegt hat, wird der Streifen arretiert, und ein Signal
wird zum PC übermittelt,
der dann die Laserbearbeitung einleitet. Die Position des Führungsstifts
innerhalb des Zylinderkörpers
wird durch einen Magnetsensorableseschalter bestimmt, der die Positionssignale 'eingerückt' bzw. 'ausgerückt' erzeugt. Am Ende
des jeweiligen Laserbearbeitungsschritts bewegt sich der Führungsstift
aufwärts,
das Signal wird zum PC übermittelt,
und die Servoeinrichtung transportiert den Streifen um eine festgelegte
Länge weiter,
worauf der Prozeß wieder
beginnt.
-
In
einer auseinandergezogenen Darstellung in 13 sind
Laserbearbeitungsstationen 40a, 40b abgebildet,
und die Aufnahme des Streifens 122 ist in 14 dargestellt.
Die Zuführungsstationen 23b, 23c können durch
eine Montageplatte 128 mit den Laserbearbeitungsstationen 48a bzw. 48b verbunden
werden. Jede Laserbearbeitungsstation weist einen offenen rechteckigen
Rahmen 130 auf, der eine Arbeitsbühne 132 aufnimmt,
die aus einer Vielzahl von spitzen Tragzähnen 134 besteht,
die das Blech an individuellen, voneinander beabstandeten Punkten
tragen. Dies läßt ein Durchschneiden
mit dem Laser unter minimaler Zerstörung der Arbeitsbühne zu. Natürlich wird
an einem bestimmten Punkt die Arbeitsbühne durch eine derartige durchgehende
Laserbearbeitung zu stark beschädigt
und muß ausgewechselt
werden. Dies läßt sich
leicht durch Entfernen der Befestigungsbügel 130a, 130b ausführen, welche
die Arbeitsbühne 132 an
dem Rahmen 130 befestigen. Im Fall der Laserbearbeitung
von dünnem
Streifen können
Tandemservoeinrichtungen, zum Beispiel zwei Zuführeinrichtungen, die Zugspannung
auf jeder Seite der Laserbearbeitungsstation während des Laserbearbeitungsvorgangs
aufrechterhalten.
-
Um
die Materialtafel in Längsrichtung
zu unterstützen,
ist eine ausfahrbare Haltearmeinheit 136a vorgesehen, die
in y-Richtung verlaufende Elemente 138 aufweist, die durch
in x-Richtung verlaufende Elemente 140 verbunden und durch
Bügel an
dem Rahmen 130 befestigt sind. Dadurch wird die effektive
Stützlänge des
Rahmens 130 verlängert.
Wenn einzelne, nicht zusammenhängende
Tafeln, die breiter sind als die Zuführeinrichtung, unter Verwendung der
Laserbearbeitungsstation 40a, 40b geschnitten werden,
kann eine weitere seitliche ausfahrbare Einheit 136b eingesetzt
werden, die in x-Richtung verlaufende Elemente 138 nutzt,
die durch in y-Richtung verlaufende Elemente 140 verbunden
und durch Bügel
mit dem Rahmen 130 verbunden sind. Ein Paar Laserköpfe 115a, 115b (14)
hängen über dem Laserbearbeitungsrahmen 130 und
dem Band an einem Tragarm 148, der gleichfalls mit dem
Rahmen 130 verbunden ist. Ein Yttrium/Aluminium/Granat-(YAG-)Laser
oder ein anderer geeigneter Laser ist einem Laserenergieversorgungsteil 151 enthalten und
gibt das Laserlicht durch ein Lichtleiterkabel 117 an die
Laserköpfe 115a,
b ab. Eine x-y-Steuerung auf Mikroprozessorbasis, die in dem Computer 60 (11)
enthalten sein kann, steuert und lenkt die Bewegung der Laserköpfe und
des Arms über
dem Streifen 122 in dem gewünschten Muster zur Laserbearbeitung
der Teile.
-
Wie
in 14 und 15 dargestellt,
kann eine erste Laserstation eine teilweise Laserbearbeitung eines
Teils 150 durchführen,
durch die das Teil, das innerhalb des übrigen Streifens 122 verbleibt
und durch diesen festgehalten wird, gründlich geschnitten oder auf
andere Weise laserbearbeitet wird. Im einzelnen erstrecken sich
fertige Laserschnitte 152 um den inneren und äußeren Umfang
des Teils 150, außer
an Stegabschnitten 154, die angeschnitten bleiben und die
Verbindung zu und Unterstützung
durch den Rest des Streifens 122 bilden. In einer zweiten Laserbearbeitungsstation 140 kann
die Laserbearbeitung durch Schneiden der Stege 154 entlang
dem äußeren und
inneren Umfang des Teils 150 abgeschlossen werden, wodurch
eine Fertigteilkonfiguration (16) entsteht,
die vom übrigen
Streifen 122 getrennt ist und ausschließlich aus lasergeschnittenen Öffnungen
und Rändern
besteht. Alternativ können
einige Öffnungen
oder Ränder
an dem Teil durch die erste Presse 30 preßgeformt
oder geschnitten werden. Ein herkömmlicher Auswerferarm (nicht
dargestellt) kann das Auswerfen oder anderweitige Abtrennen des
Teils 150 vom übrigen
Streifen 122 unterstützen.
Der Rest des Streifens 122 kann dann als Schrott ausgemustert
werden, während
die fertigen Teile 150 gelagert werden (11).
-
Statt
der Verwendung getrennter Laserbearbeitungsstationen, wie in 11 dargestellt,
kann in diesem Beispiel eine einzige Laserbearbeitungsstation mit
einem, zwei oder mehr Laserköpfen
zur Laserbearbeitung des Streifens eingesetzt werden. Im Fall nur
eines Laserkopfs wird der Streifen in die Laserstation eingetragen,
und der Laser wird in eine erste Position bezüglich des Streifens gebracht.
In der ersten Position bearbeitet der Laser im wesentlichen den
gesamten Umriß der
Teile der Reihe nach entlang dem Streifen, wobei er mindestens einen
Stegabschnitt stehen läßt, der
jedes Teil mit dem Streifen verbindet. Dann wird der Laser in eine
andere, zweite Position gebracht, die stromabwärts oder weiter in Richtung
des Streifens liegt, wo er die Stegabschnitte, welche die Teile
mit dem Streifen verbinden, der Reihe nach entlang dem Streifen
laserbearbeitet und dadurch die laserbearbeiteten Teile von den übrigen Abschnitten
des Streifens trennt.
-
Falls
zwei oder mehr Laser in der gleichen Laserstation eingesetzt werden,
können
sich die Laser während
der Laserbearbeitung gleichzeitig in die gleiche Richtung bezüglich des
Streifens bewegen, aber jeder über
anderen Abschnitten des Streifens. Zum Beispiel wird ein erster
Laser frischen Streifen laserbearbeiten, um im wesentlichen den
gesamten Umriß der
Teile zu erzeugen, wobei er mindestens einen Stegabschnitt stehen
läßt, der
jedes Teil mit dem Streifen verbindet, während ein zweiter Laser die Stegabschnitte
laserbearbeitet, welche die Teile mit dem Streifen verbinden, um
die Teile von dem Streifen zu trennen. Die gleiche x-y-Steuerung
lenkt und steuert beide Laser. Am Schluß des Bearbeitungsvorgangs
durch jeden Laser rückt
die Streifenzuführeinrichtung
den Streifen weiter, so daß der
durch den ersten Laser teilweise laserbearbeitete Abschnitt (15)
sich unter dem zweiten Laser befindet und frischer Streifen unter
dem ersten Laser liegt. Dann wird der Arbeitstakt wiederholt.
-
Die
vorliegende, in den beigefügten
Ansprüchen
definierte Erfindung kann in vorhandene Fertigungsanlagen integriert
werden, die eine oder mehrere Werkzeugstationen nutzen, um das Teil
sowohl vor als auch nach der Laserbearbeitungsstufe mechanisch zu
formen. Das Verfahren wird im durchgehenden Streifenformat durchgeführt und
führt zu
einer fortschreitenden Teilefertigung, die erhebliche Vorteile gegenüber einer
individuellen Teilebearbeitung aufweist, die früher zur Laserbearbeitung von Teilen
angewandt wurde.
-
Die
vorliegende Erfindung ist zwar im einzelnen in Verbindung mit konkreten
bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben worden, aber es ist klar, daß im Lichte der vorstehenden
Beschreibung für den
Fachmann viele Alternativen, Modifikationen und Änderungen offensichtlich sein
werden. Es wird daher in Betracht gezogen, daß die beigefügten Patentansprüche derartige
Alternativen, Modifikationen und Änderungen als im Umfang der
vorliegenden Erfindung enthalten einschließen.