EP1002594A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Umformen - Google Patents

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EP1002594A2
EP1002594A2 EP99122081A EP99122081A EP1002594A2 EP 1002594 A2 EP1002594 A2 EP 1002594A2 EP 99122081 A EP99122081 A EP 99122081A EP 99122081 A EP99122081 A EP 99122081A EP 1002594 A2 EP1002594 A2 EP 1002594A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
processing
workpiece
forming
workpieces
machining
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99122081A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1002594A3 (de
Inventor
Konrad Dr.-Ing. Wegener
Hans Hofele
Sieghard Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
L Schuler GmbH
Original Assignee
L Schuler GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by L Schuler GmbH filed Critical L Schuler GmbH
Publication of EP1002594A2 publication Critical patent/EP1002594A2/de
Publication of EP1002594A3 publication Critical patent/EP1002594A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D43/00—Feeding, positioning or storing devices combined with, or arranged in, or specially adapted for use in connection with, apparatus for working or processing sheet metal, metal tubes or metal profiles; Associations therewith of cutting devices
    • B21D43/02—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool
    • B21D43/04—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool by means in mechanical engagement with the work
    • B21D43/05—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool by means in mechanical engagement with the work specially adapted for multi-stage presses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/51—Plural diverse manufacturing apparatus including means for metal shaping or assembling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/51—Plural diverse manufacturing apparatus including means for metal shaping or assembling
    • Y10T29/5124—Plural diverse manufacturing apparatus including means for metal shaping or assembling with means to feed work intermittently from one tool station to another
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/52—Plural diverse manufacturing apparatus

Definitions

  • the invention relates to a method for forming Workpieces according to the preamble of claim 1 Art.
  • the invention further relates to a device to carry out the process according to the in the preamble of claims 12 and 13 defined art.
  • Such forming traverser and the associated forming devices are for example from EP 04 39 684 B1, EP 05 47 190 B1, DE 38 32 499 A1 and DE 39 05 069 A1 known.
  • sheet metal sheets are used in these processes through the most diverse forming processes, such as e.g. Stamping, cutting or deep drawing, relatively large areas Workpieces made.
  • forming processes such as e.g. Stamping, cutting or deep drawing
  • Workpieces made are usually very large and thus used heavy forming tools, which to achieve a large number with a corresponding Number of strokes and the associated speed oscillate.
  • the disadvantage here is that the high mass of these forming tools accelerates with every stroke and must be slowed down, which means a lot of energy is consumed.
  • Another disadvantage is the big one Material and cost that is necessary to to manufacture the forming tools.
  • this task is characterized by Features mentioned in claim 1 solved.
  • local energy input means that the expansion of the energy-influenced Zone or the processing area without relative movement for machining the workpiece is small in comparison with the workpiece dimension.
  • a forming device 1 shows part of a forming device 1, which is composed of several forming stages 2 and thus also as a multi-stage forming system or as Transfer press can be called.
  • a workpiece 3 is located on a first depositing element 4 assigned to the first forming step 2 and is brought to a second depositing element 4 'assigned to the second forming step 2' by means of a transfer or transport device 5.
  • the direction of transport of the workpieces 3 within the forming device 1 is shown in the figures A ".
  • the workpieces 3 are machined in a manner known per se by means of various forming methods, such as stamping, deep drawing or bending, in the corresponding forming stages 2.
  • the upper tool parts 2a are also shown in the upper region thereof.
  • the transport device 5 for transporting the workpieces 3 can, for example, as a system of several handling robots or as a programmable two or also Three-axis system. The following will but not closer to the transport device 5, which also from the drive, not shown Forming device 1 can be driven.
  • the Workpiece 3 is here the before second storage element 4 'placed on the clipboard 6.
  • the clipboard 6 can be the workpiece 3 for processing in the second forming stage 2 ' reorient and can therefore also serve as an orientation facility be designated.
  • the serves Clipboard 6, the distance between the forming stages 2 and 2 'to bridge the transit times for the workpiece 3 to decrease.
  • the clipboard 6 is therefore also part of the transport device 5.
  • the transport device 5 has a guide element one running in the transport direction of the workpieces 3 Walking beam or a rail 7 and on the rail 7 moving suction bridges 8, which in known Way driven and thus on the rail 7th can be movable.
  • suction bridges 8 At the suction bridges 8 are so-called suction spiders 9 attached, which serve the workpieces 3 by means of vacuum suction cups, by means of clamping elements or also by means of magnetic force to hold on and from the first forming stage 2 if necessary via the clipboard 6 to the second forming stage 2 'to implement.
  • the machining facilities 10 can be used as laser, water, plasma, or Sandblasting processing devices 10 or as Processing devices 10 for introducing electromagnetic Energy, e.g. via induction or via line, be trained. All of the following described processing devices 10 are the For simplicity of description, as a laser beam or Laser processing devices 10 are formed.
  • the suction spiders are on the top 9 opposite side of the suction bridges 8 each beam-shaped guide elements 11 attached to which via two handling devices 12 two as Laser heads designed processing elements 13 arranged are.
  • the handling devices 12 can doing so in a linear manner transverse to the direction of transport Move workpieces 3 on the guide elements 11 be, so that a kind of cross slide is created, the the lifting, rotating and swiveling around two or more axes Laser heads 12 carries. So the whole can be twofold curved surface of the workpieces 3 with the laser heads 13 can be painted over.
  • the guide elements 11 can also in a manner not shown across the direction of transport opposite the suction bridges 8 can be moved. Possibilities of moving the Machining elements 13 by the handling device 12 are represented by arrows.
  • the two trained in the form of swivel arm robots Handling devices 12 can be independent move from each other in all three spatial directions and pivoted to the laser heads 13 in each to be able to align the desired position to the workpiece 3 and through a corresponding relative movement the workpiece 3 also three-dimensionally shaped workpieces 3 to be able to edit.
  • This relative movement can also, as will be explained later, by a Movement of the workpiece 3 relative to the processing element 13 can be achieved.
  • the laser processing devices 10 could also water, plasma or sandblasting processing equipment be provided, for what then instead of the laser heads 13 corresponding processing tools or -Elements for processing the workpieces 3 with water, Plasma or sandblasting would be necessary.
  • the processing elements 13 serve generally to introduce energy locally into the workpieces 3.
  • the laser heads 13 are provided for processing the workpiece 3, specifically in the form of cutting, welding, application, removal or heat processing.
  • the corresponding type of laser head 13 can be used for each of the machining processes mentioned. This can be, for example, an Nd-YAK laser or a CO 2 laser.
  • the laser heads 13 are connected to a stationary beam source, which is not shown here.
  • the beam source transmits the energy to the laser heads 13 via light guides or mirror systems, also not shown.
  • the laser heads move to machine the workpieces 3 13 below the suction spider 9 along the Workpiece 3, for example in this embodiment when cutting through the laser heads 13 the Section from one laser head 13 to the next laser head 13 is passed when the movement through a part, e.g. the suction bridges 8 or the suction spiders 9 is hindered.
  • a part e.g. the suction bridges 8 or the suction spiders 9 is hindered.
  • This machining of the workpieces 3 by the laser heads 13 becomes during the transport step of the workpieces 3 by the transport device 5 from the first Storage element 4 to the second storage element 4 ' carried out. Also the removal from the second Storage element 4 'to a further forming stage 2 happens with a suction bridge 8, which is a laser processing device 10 and thus has a appropriate processing enables. An editing of the workpiece 3 is also possible if this still or already on one of the storage elements 4 or 4 ' or possibly 4 ''. Generally speaking is a machining of a specific workpiece 3 outside of that for forming this workpiece 3 scheduled time possible, or with others Words whenever it is the respective tool head 2a allows the processing element 13th machining the workpiece 3.
  • Processing with the processing device is general 10 by a relative movement between the Suction bridge 8 and one of the storage elements 4 or 4 ' or the clipboard 6 possible.
  • FIG. 3 shows a simplified embodiment of the laser processing device 10, in which case only a laser head 13, which has the same function like the laser heads 13 described above, directly attached to the suction bridge 8 or the suction spider 9 and movable in the longitudinal direction of the suction bridge 8 is. Because there is no separate handling device 12 is provided, the laser head 13 itself pivotable on the suction spider 9 or the suction bridge 8 attached and can therefore also be edited of the workpieces 3, i.e. along lines across to the direction of transport while the workpiece 3 on the Suction bridge 8 hangs and along lines with components in the transport direction while the workpiece 3 is deposited is.
  • the laser processing device 10 two separate and independently operable Carriage 14, which on the same rail 7th how the suction bridges 8 stored and in the same way and are movable.
  • This allows during the transport step of one of the workpieces 3, which as stated above by means of the on the transport device 5 attached suction cups 8 performed is, another on the storage element 4 or 4 'or the clipboard 6 arranged workpiece 3 as above described with the Laserktofen 13 or the laser head 13 of the laser processing device 10.
  • the laser head 13 is for this purpose with the respective carriage 14 connected via an adjusting element 15, which is able to move the laser head 13 transversely to the transport direction and move in the vertical direction. This movement is indicated by arrows.
  • the laser head 13 on the laser processing device 10 can in addition to its movability over the carriage 14 and the Verstellelernent 15 also in all Spatial directions are moved and pivoted like this 1 and 2 is the case. Of course is also the arrangement of two or more laser heads 13 possible on the slide 14. Editing the Workpiece 3 can also be done while the workpiece 3 is still fixed on the suction bridge 8 and is moved with it. General is also here as in all other cases, an edit outside of that for reshaping the corresponding Workpiece 3 provided or necessary time possible.
  • the laser processing device 10 in this embodiment thus from the handling device 12 and the laser head 13 formed.
  • the laser processing device 10 can during the transport step of the workpieces 3 through the transport device 5 from the first storage element 4 to the second storage element 6 the workpiece 3 edit by means of the laser head 13.
  • both the laser head 13 by means of the swivel arm robot 12 compared to the workpiece 3 in all three Spatial directions are moved as well as the laser head 13 stand still in the direction of transport and only the Transport movement of the workpiece 3 and the resultant Relative movement between the workpiece 3 and the processing element 13 for processing the same be exploited.
  • a processing of any shape Workpieces 3 are thus possible, e.g. not shown Drilled holes in the workpiece 3 in this way can be that this before a subsequent Forming out of round, but exact after forming can be round.
  • the forming device 1 works with one certain cycle to produce the workpieces 3 and evaluate or output from the last forming stage 2.
  • the cycle of machining the workpieces 3 is a regular sequence of processing operations. This cycle relates to the entire forming device 1, being between the individual forming stages 2 or the processing devices 10 as already A certain phase shift occurs as mentioned above. All of the processing facilities described above 10 can also in this cycle of the forming device 1 work and therefore completely without problems into the forming device 1 and into that carried out with it Integrate forming processes.
  • Fig. 6 is formed as a flat board Workpiece 3 moves past laser heads 13, which only on a two-dimensionally operating handling device 12 are arranged.
  • the handling device In the present case, 12 consists of a Crossbar 16 with the laser heads 13 and in the present Case designed as a lifting cylinder 17, which is used for the height adjustment of the crossbar 16 worries.
  • the laser processing device 10 thus includes the laser heads 13 and the handling device 12 with the crossbar 16 and the lifting elements 17.
  • the laser heads 13 through Adjustment devices, not shown, transverse to Transport direction of the workpieces 3 are moved, such as this is represented by arrows. This enables during the transport step through the transport device 5, which is also here for the movement the workpieces 3 ensures that laser processing is carried out.
  • Such processing is particularly during inserting workpieces 3 or for other flat cuts make sense.
  • the adjustment devices mentioned above for the laser heads 13, for example Be linear guides, making a quick Adjustment of the laser heads 13 would be ensured.
  • FIG. 6 is a top view of that shown in FIG. 5
  • Given laser processing device 10. is the mobility of the laser heads 13 recognizable in the transverse direction of the transport direction.
  • straight cuts on the Workpieces 3 could also have such a transverse movement can be dispensed with and the laser heads 13 could be completely rigidly attached to the handling device 12 his.
  • a waiver of the lifting elements 17 is also conceivable, since the position of the laser heads 13 then completely the workpieces 3 could be designed.
  • can the crossbar 16 with the linear guide even then not be designed to be liftable when the laser heads 13 each individually on movable, not shown Lifting elements are arranged.
  • To achieve different Cutting geometries in the workpieces 3 is only a corresponding programming one not Control unit of the forming device 1 shown necessary.

Landscapes

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Umformen von Werkstücken in einer Umformvorrichtung mit wenigstens einer Umformstufe werden die Werkstücke von oder zu der wenigstens einen Umformstufe transportiert. Außerhalb der für die Umformung eines bestimmten Werkstücks vorgesehenen Zeit wird in der Umformvorrichtung eine Bearbeitung mit lokalem Energieeintrag an diesem Werkstück durchgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen von Werkstücken nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der im Oberbegriff der Ansprüche 12 und 13 näher definierten Art.
Solche Umformverfahrer und die zugehörigen Umformvorrichtungen sind beispielsweise aus der EP 04 39 684 B1, der EP 05 47 190 B1, der DE 38 32 499 A1 und der DE 39 05 069 A1 bekannt.
In der Regel werden bei diesen Verfahren aus Blechtafeln durch die verschiedensten Umformvorgänge, wie z.B. Stanzen, Schneiden oder Tiefziehen, relativ großflächige Werkstücke hergestellt. Zum Herstellen solcher großflächigen Werkstücke werden meist sehr große und somit schwere Umformwerkzeuge eingesetzt, welche zum Erzielen einer großen Stückzahl mit einer entsprechenden Hubzahl und der zugehörigen Geschwindigkeit oszillieren. Nachteilig ist hierbei, daß die hohe Masse dieser Umformwerkzeuge bei jedem Hub beschleunigt und abgebremst werden muß, wodurch sehr viel Energie verbraucht wird. Ein weiterer Nachteil ist der große Material- und Kostenaufwand, welcher notwendig ist, um die Umformwerkzeuge herzustellen.
Ein noch größeres Problem stellen die sehr langen Entwicklungszeiten für die Umformwerkzeuge dar, welche beispielsweise bei der Entwicklung eines Kraftfahrzeugs einen sehr großen Anteil der gesamten Entwicklungszeit einnehmen. Eventuelle Änderungen an den Umformwerkzeugen führen nachteiligerweise zu einem hohen Aufwand.
Des weiteren wird während des Transportierens der Werkstücke von einer Umformstufe zur nächsten sehr viel Zeit verbraucht und es werden somit unnötig hohe Kosten verursacht.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umformen von Werkstücken zu schaffen, welche es ermöglichen, daß durch einen verringerten Material- und Entwicklungsaufwand ein gleiches oder besseres Umformergebnis erbracht werden kann, wie dies mit bekannten Umformverfahren und -vorrichtungen möglich ist. Des weiteren soll ein größtmögliches Maß an Flexibilität bei der Umrüstung dadurch erreicht werden, daß die Umstellung auf ein anderes Produkt möglichst weitgehend durch Umprogrammierung erfolgen kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Bearbeitung des Werkstücks mitt lokalem Energieeintrag innerhalb der Umformvor-richtung außerhalb der für die Umformung vorgesehenen Zeit kann dieser ansonsten eine Totzeit mit sich bringende Schritt sehr vorteilhaft für eine Bearbeitung der Werkstücke verwendet werden. Die Flexibilität des gesamten Umformverfahrens wird dadurch erhöht, daß die Bearbeitungskontur programmiert werden kann. Des weiteren ist hierbei vorteilhafterweise eine sehr geringe Masse zu bewegen.
Lokaler Energieeintrag bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, daß die Ausdehnung der energiebeeinflußten Zone bzw. des Bearbeitungsbereiches ohne Relativbewegung zur Bearbeitung des Werkstücks klein ist im Vergleich mit der Werkstückabmessung.
Konstruktive Lösungen der Aufgabe ergeben sich aus den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 12 und 13.
Mittels beider Möglichkeiten der Anordnung der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinrichtung entweder auf einer Transporteinrichtung oder direkt innerhalb der Umformvorrichtung ist eine einfache Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegeben. Dadurch kann auf eine oder mehrere Umformstufen der Umformvorrichtung verzichtet werden, wodurch sich für die gesamte Umformvorrichtung erhebliche Kosteneinsperungen ergeben können. Zusätzlich wird auch der Platzbedarf der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung verringert.
Zum allgemeinen Stand der Technik bezüglich Laser-Bearbeitungseinrichtungen in Werkzeugmaschinen wird auf die DE 34 10 913 A1, die DE 41 28 194 C2 und die EP 00 08 773 B1 verwiesen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:
Fig. 1
eine erste Ausführungsform einer Laserbearbeitung außerhalb der Umformung, wobei die Laser-Bearbeitungseinrichtung auf Zusatzachsen verfahrbar ist, die auf einer Transporteinrichtung für die Werkstücke angeordnet sind;
Fig. 2
eine zweite Ausführungsform einer Laserbearbeitung außerhalb der Umformung, mit einer Zwischenablage, wobei die Laser-Bearbeitungseinrichtung auf Zusatzachsen verfahrbar ist, die auf der Transporreinrichtung für die Werkstücke angeordnet sind;
Fig. 3
eine dritte Ausführungsform einer Laserbearbeitung außerhalb der Umformung, mit einer Zwischenablage, wobei die Laser-Bearbeitungseinrichtung auf Zusatzachsen verfahrbar ist, die auf der Transporteinrichtung für die Werkstücke angeordnet sind;
Fig. 4
eine vierte Ausführungsform einer Laserbearbeitung außerhalb der Umformung, wobei die Laser-Bearbeitungseinrichtung auf einer gemeinsamen Führung mit der Transporteinrichtung für die Werkstücke angeordnet ist, und wobei die Bearbeitung auf einer für den Transport erforderlichen Zwischenablage erfolgt;
Fig. 5
eine fünfte Ausführungsform einer Laserbearbeitung außerhalb der Umformung, wobei die Laser-Bearbeitungseinrichtung auf einer Handhabungseinrichtung angeordnet ist, die ortsfest in der Umformvorrichtung sich befindet;
Fig. 6
eine sechste Ausführungsform einer Laserbearbeitung ebener Platinen außerhalb der Umformung, wobei die Laser-Bearbeitungseinrichtung fest in der Umformvorrichtung angeordnet ist; und
Fig. 7
eine Draufsicht auf die Laser-Bearbeitungseinrichtung aus Fig. 6 gemäß dem Pfeil VII.
Fig. 1 zeigt einen Teil einer Umformvorrichtung 1, welche aus mehreren Umformstufen 2 zusammengesetzt ist und somit auch als Mehrstufenumformanlage oder als Transferpresse bezeichnet werden kann.
Dabei befindet sich ein Werkstück 3 auf einem der ersten Umformstufe 2 zugeordneten ersten Ablageelement 4 und wird mittels einer Umsetz- bzw. Transporteinrichtung 5 zu einem der zweiten Umformstufe 2' zugeordneten zweiten Ablageelement 4' gebracht. Die Transportrichtung der Werkstücke 3 innerhalb der Umformvorrichtung 1 ist in den Figuren mit
Figure 00050001
A" gekennzeichnet. In der Umformvorrichtung 1 werden in an sich bekannter Weise mittels verschiedener Umformverfahren, wie Stanzen, Tiefziehen oder Biegen in den entsprechenden Umformstufen 2 die Werkstücke 3 bearbeitet. Von den Umformstufen 2 sind zusätzlich im oberen Bereich derselben sich befindliche Werkzeugoberteile 2a dargestellt.
Die Transporteinrichtung 5 zum Transport der Werkstücke 3 kann beispielsweise als System mehrerer Handhabungsroboter oder als programmierbares Zwei- oder auch Dreiachsensystem ausgebildet sein. Im folgenden wird jedoch nicht näher auf die Transporteinrichtung 5, welche auch von dem nicht dargestellten Antrieb der Umformvorrichtung 1 angetrieben werden kann, eingegangen.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 2 ist zwischen dem ersten Ablageelement 4 und dem zweiten Ablageelement 4' eine an sich bekannte Zwischenablage 6 vorgesehen. Das Werkstück 3 wird hierbei vor dem Transport zu dem zweiten Ablageelement 4' auf der Zwischenablage 6 abgelegt. Die Zwischenablage 6 kann dabei das Werkstück 3 für eine Bearbeitung in der zweiten Umformstufe 2' umorientieren und kann daher auch als Orientierungseinrichtung bezeichnet werden. Des weiteren dient die Zwischenablage 6 dazu, den Abstand zwischen den Umformstufen 2 und 2' zu überbrücken, um die Transportwegezeiten für das Werkstück 3 zu verringern. Die Zwischenablage 6 ist daher auch Teil der Transporteinrichtung 5.
Die Transporteinrichtung 5 weist als Führungselement einen in Transportrichtung der Werkstücke 3 verlaufenden Hubbalken bzw. eine Schiene 7 und auf der Schiene 7 sich bewegende Saugerbrücken 8 auf, welche in bekannter Weise angetrieben und somit auf der Schiene 7 verfahrbar sein können. An den Saugerbrücken 8 sind jeweils sogenannte Saugerspinnen 9 angebracht, welche dazu dienen, die Werkstücke 3 mittels Vakuumsaugern, mittels Klemmelementen oder auch mittels Magnetkraft festzuhalten und von der ersten Umformstufe 2 gegebenenfalls über die Zwischenablage 6 auf die zweite Umformstufe 2' umzusetzen.
An mindestens einer der Saugerbrücken 8 ist eine Bearbeitungseinrichtung 10 zum lokalen Energieeintrag in die Werkstücke 3 angebracht, welche verwendet wird, um damit die Werkstücke 3 außerhalb derjenigen Zeit zu bearbeiten, in welcher diese in einer der Umformstufen 2 bzw. 2' bearbeitet werden. Die Bearbeitungseinrichtungen 10 können als Laser-, Wasser-, Plasma, oder Sandstrahl-Bearbeitungseinrichtungen 10 oder auch als Bearbeitungseinrichtungen 10 zum Einbringen elektromagnetischer Energie, z.B. über Induktion oder über Leitung, ausgebildet sein. Sämtliche der im folgenden beschriebenen Bearbeitungseinrichtungen 10 sind der Einfachheit der Beschreibung halber als Laserstrahl- bzw. Laser-Bearbeitungseinrichtungen 10 ausgebildet.
Hierzu sind an der Oberseite, also der den Saugerspinnen 9 abgewandten Seite der Saugerbrücken 8 jeweils balkenförmige Führungselemente 11 angebracht, an welchen über zwei Handhabungseinrichtungen 12 zwei als Laserköpfe ausgebildete Bearbeitungselemente 13 angeordnet sind. Die Handhabungseinrichtungen 12 können dabei in linearer Weise quer zur Transportrichtung der Werkstücke 3 an den Führungselementen 11 verfahren werden, so daß eine Art Kreuzschlitten entsteht, der die heb- dreh- und um zwei oder mehr Achsen schwenkbaren Laserköpfe 12 trägt. Somit kann die gesamte zweifach gekrümmte Fläche der Werkstücke 3 mit den Laserköpfen 13 überstrichen werden. Die Führungselemente 11 können dabei auch in nicht dargestellter Art und Weise quer zur Transportrichtung gegenüber den Saugerbrücken 8 verfahren werden. Möglichkeiten der Bewegung der Bearbeitungselemente 13 durch die Handhabungseinrichtung 12 sind durch Pfeile dargestellt.
Die beiden in Form von Schwenkarm-Robotern ausgebildeten Handhabungseinrichtungen 12 können dabei unabhängig voneinander in allen drei Raumrichtungen verfahren und verschwenkt werden, um die Laserköpfe 13 in jeder gewünschten Lage zu dem Werkstück 3 ausrichten zu können und durch eine entsprechende Relativbewegung zu dem Werkstück 3 auch dreidimensional ausgeformte Werkstücke 3 bearbeiten zu können. Diese Relativbewegung kann auch, wie später noch dargelegt wird, durch eine Bewegung des Werkstücks 3 gegenüber dem Bearbeitungselement 13 erreicht werden.
Statt der Laser-Bearbeitungseinrichtungen 10 könnten auch Wasser-, Plasma- oder Sandstrahl-Bearbeitungseinrichtungen vorgesehen sein, wozu dann statt der Laserköpfe 13 entsprechende Bearbeitungswerkzeuge bzw. -elemente zum Bearbeiten der Werkstücke 3 mit Wasser-, Plasma- oder Sandstrahlen notwendig wären. Außerdem wären auch Bearbeitungselemente 13 zum Einbringen elektromagnetischer Energie, z.B. über Induktion oder Leitung, möglich. Die Bearbeitungselemente 13 dienen allgemein dazu, lokal Energie in die Werkstücke 3 einzubringen.
Somit sind bei der hier beschriebenen Laser-Bearbeitungseinrichtung 10 die Laserköpfe 13 dafür vorgesehen, das Werkstück 3 zu bearbeiten, und zwar in der Form einer Schneid-, Schweiß-, Auftrags-, Abtrage- oder Wärmebearbeitung. Für jedes der genannten Bearbeitungsverfahren kann der entsprechende Typ von Laserkopf 13 zum Einsatz kommen. Es kann sich hierbei beispielsweise um einen Nd-YAK-Laser oder einen CO2-Laser handeln. Die Laserköpfe 13 sind mit einer stationären Strahiguelle verbunden, die hier nicht dargestellt ist. Die Strahlquelle überträgt die Energie über ebenfalls nicht dargestellte Lichtleiter oder Spiegelsysteme auf die Laserköpfe 13.
Zur Bearbeitung der Werkstücke 3 verfahren die Laserköpfe 13 unterhalb der Saugerspinne 9 entlang des Werkstücks 3, wobei in dieser Ausführungsform beispielsweise beim Schneiden durch die Laserköpfe 13 der Schnitt von einem Laserkopf 13 zu dem nächsten Laserkopf 13 weitergegeben wird, wenn die Bewegung durch ein Teil, z.B. die Saugerbrücken 8 oder die Saugerspinnen 9 behindert wird. Bei der Programmierung der Verfahrbewegung der Laserköpfe 13 muß lediglich darauf geachtet werden, daß durch die Bearbeitung des Werkstücks 3 kein anderes Teil der Umformvorrichtung 1 beschädigt werden kann.
Dieses Bearbeiten der Werkstücke 3 durch die Laserköpfe 13 wird während des Transportschrittes der Werkstücke 3 durch die Transporteinrichtung 5 von dem ersten Ablageelement 4 zu dem zweiten Ablageelement 4' durchgeführt. Auch das Abtransportieren von dem zweiten Ablageelement 4' zu einer weiteren Umformstufe 2 geschieht mit einer Saugerbrücke 8, die eine Laser-Bearbeitungseinrichtung 10 aufweist und somit eine entsprechende Bearbeitung ermöglicht. Eine Bearbeitung des Werkstücks 3 ist auch dann möglich, wenn dieses noch oder schon auf einem der Ablageelemente 4 bzw. 4' bzw. gegebenenfalls 4'' aufliegt. Allgemein ausgedrückt ist eine Bearbeitung eines bestimmten Werkstücks 3 außerhalb der für die Umformung dieses Werkstücks 3 vorgesehenen Zeit möglich, oder mit anderen Worten immer dann, wenn es das jeweilige Werkzeugoberteil 2a ermöglicht, daß das Bearbeitungselement 13 eine Bearbeitung des Werkstücks 3 durchführt. Selbstverständlich kann ein anderes Werkstück 3 in einer anderen timformstufe 2 umformend bearbeitet werden, während an dem Werkstück 3, auf welches oben Bezug genommen wurde, mittels des Bearbeitungselements 13 eine Bearbeitung vorgenommen wird. Dies liegt an dem Phasenversatz zwischen den einzelnen Umformstufen 2 bzw. 2' der Umformvorrichtung 1, welcher allgemein bekannt ist und daher hier nicht behandelt werden soll.
In diesem Zusammenhang kann auch die Bewegung der Zwischenablage 6 für den Bearbeitungsvorgang mit der Laser-Bearbeitungseinrichtung 10 ausgenutzt und somit höhere Bearbeitungsgeschwindigkeiten erreicht werden. Allgemein ist eine Bearbeitung mit der Bearbeitungseinrichtung 10 durch eine Relativbewegung zwischen der Saugerbrücke 8 und einem der Ablageelemente 4 bzw. 4' oder der Zwischenablage 6 möglich.
Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Ausführung der Laser-Bearbeitungseinrichtung 10, wobei in diesem Fall lediglich ein Laserkopf 13, welcher dieselbe Funktion wie die oben beschriebenen Laserköpfe 13 hat, direkt an der Saugerbrücke 8 bzw. der Saugerspinne 9 angebracht und in Längsrichtung der Saugerbrücke 8 bewegbar ist. Da hierbei keine separate Handhabungseinrichtung 12 vorgesehen ist, ist der Laserkopf 13 selbst schwenkbar an der Saugerspinne 9 bzw. der Saugerbrücke 8 angebracht und kann somit ebenfalls eine Bearbeitung der Werkstücke 3 durchführen, d.h. entlang Linien quer zur Transportrichtung während das Werkstück 3 an der Saugerbrücke 8 hängt und entlang Linien mit Komponenten in Transportrichtung während das Werkstück 3 abgelegt ist.
Gemäß Fig. 4 weist die Laser-Bearbeitungseinrichtung 10 zwei separate und voneinander unabhängig betreibbare Schlitten 14 auf, welche auf derselben Schiene 7 wie die Saugerbrücken 8 gelagert und auf dieselbe Art und Weise verfahrbar sind. Dadurch läßt sich während des Transportschritts eines der Werkstücke 3, welcher wie oben dargelegt mittels den an der Transporteinrichtung 5 angebrachten Saugerbrücken 8 durchgeführt wird, ein anderes auf dem Ablageelement 4 bzw. 4' oder der Zwischenablage 6 angeordnetes Werkstück 3 wie oben beschrieben mit den Laserktofen 13 bzw. dem Laserkopf 13 der Laser-Bearbeitungseinrichtung 10 bearbeiten. Der Laserkopf 13 ist hierzu mit dem jeweiligen Schlitten 14 über ein Verstellelement 15 verbunden, welches in der Lage ist, den Laserkopf 13 quer zur Transportrichtung und in vertikaler Richtung zu bewegen. Diese Bewegung ist durch Pfeile angedeutet. Auch hierbei ist wiederum die Relativbewegung zwischen dem Bearbeitungselement 13 und dem Werkstück 3 entscheidend für die Bearbeitung desselben.
Der Laserkopf 13 an der Laser-Bearbeitungseinrichtung 10 kann neben seiner Verfahrbarkeit über den Schlitten 14 und das Verstellelernent 15 ebenfalls in sämtliche Raumrichtungen bewegt und verschwenkt werden, wie dies gemäß Fig. 1 und 2 der Fall ist. Selbstverständlich ist auch das Anordnen von zwei oder mehr Laserköpfen 13 auf dem Schlitten 14 möglich. Die Bearbeitung des Werkstücks 3 kann hierbei auch schon erfolgen, während das Werkstück 3 noch an der Saugerbrücke 8 fixiert ist und mit dieser bewegt wird. Allgemein ist auch hier, wie auch in allen anderen Fällen, eine Bearbeitung außerhalb der für die Umformung des entsprechenden Werkstücks 3 vorgesehenen bzw. notwendigen Zeit möglich.
In der in Fig. 5 dargestellten Ausführung ist der Laserkopf 13 auf einer sich direkt in der Umformvorrichtung 1 befindlichen und von der Transporteinrichtung 5 unabhängigen Handhabungseinrichtung 12, beispielsweise einem Schwenkarm-Roboter, angeordnet. Die Laser-Bearbeitungseinrichtung 10 wird in dieser Ausführungsform somit von der Handhabungseinrichtung 12 und dem Laserkopf 13 gebildet. Die Laser-Bearbeitungseinrichtung 10 kann während des Transportschritts der Werkstücke 3 durch die Transporteinrichtung 5 von dem ersten Ablageelement 4 zu dem zweiten Ablageelement 6 das Werkstück 3 mittels des Laserkopfes 13 bearbeiten. Hierbei kann sowohl der Laserkopf 13 mittels des Schwenkarm-Roboters 12 gegenüber dem Werkstück 3 in allen drei Raumrichtungen bewegt werden als auch der Laserkopf 13 in Transportrichtung stillstehen und lediglich die Transportbewegung des Werkstücks 3 und die dabei entstehende Relativbewegung zwischen dem Werkstück 3 und dem Bearbeitungselement 13 zum Bearbeiten desselben ausgenutzt werden. Eine Bearbeitung beliebig geformter Werkstücke 3 ist somit möglich, wobei z.B. nicht dargestellte Bohrungen derart in das Werkstück 3 eingebracht werden können, daß diese vor einer nachfolgenden Umformung unrund, nach der Umformung jedoch exakt rund sein können.
Allgemein arbeitet die Umformvorrichtung 1 mit einem bestimmten Takt, um die Werkstücke 3 herzustellen und aus der letzten Umformstufe 2 auszuwerten bzw. auszugeben. Der Takt der Bearbeitung der Werkstücke 3 ist eine regelmäßige Abfolge von Bearbeitungsvorgängen. Dieser Takt bezieht sich auf die gesamte Umformvorrichtung 1, wobei zwischen den einzelnen Umformstufen 2 bzw. den Bearbeitungseinrichtungen 10 wie bereits oben erwähnt ein gewisser Phasenversatz entsteht. Sämtliche der oben beschriebenen Bearbeitungseinrichtungen 10 können auch in diesem Takt der Umformvorrichtung 1 arbeiten und sich somit völlig problemlos in die Umformvorrichtung 1 und in das mit ihr durchgeführte Umformverfahren integrieren.
In Fig. 6 wird ein als ebene Platine ausgebildetes Werkstück 3 an Laserköpfen 13 vorbeibewegt, welche lediglich auf einer zweidimensional wirkenden Handhabungseinrichtung 12 angeordnet sind. Die Handhabungseinrichtung 12 besteht im vorliegenden Fall aus einer Quertraverse 16 mit den Laserköpfen 13 sowie im vorliegenden Fall als Hubzylinder ausgebildeten Hubelementen 17, welche für die Höhenverstellung der Quertraverse 16 sorgen. Die Laser-Bearbeitungseinrichtung 10 umfaßt somit die Laserköpfe 13 und die Handhabungseinrichtung 12 mit der Quertraverse 16 und den Hubelementen 17. Hierbei können die Laserköpfe 13 durch nicht dargestellte Verstelleinrichtungen quer zur Transportrichtung der Werkstücke 3 bewegt werden, wie dies durch Pfeile dargestellt ist. Dadurch wird ermöglicht, während des Transportschritts durch die Transporteinrichtung 5, welche auch hier für die Bewegung der Werkstücke 3 sorgt, eine Laserbearbeitung durchzuführen. Eine solche Bearbeitung ist insbesondere während des Einlegens der Werkstücke 3 oder für sonstige ebene Schnitte sinnvoll. Die oben genannten Verstelleinrichtungen für die Laserköpfe 13 könnten beispielsweise Linearführungen sein, wodurch eine schnelle Verstellung der Laserköpfe 13 sichergestellt wäre. Selbstverständlich könnten statt der Hubzylinder auch andere Hubelemente 17, wie z.B. ein Elektromotor und eine zugehörige Spindel, verwendet werden, um eine Höhenverstellung der Quertraverse 16 zu ermöglichen.
In Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die in Fig. 5 dargestellte Laser-Bearbeitungseinrichtung 10 gegeben. Hierbei ist ebenfalls die Verschieblichkeit der Laserköpfe 13 in Querrichtung der Transportrichtung erkennbar. Bei sehr einfachen, geraden Schnitten an den Werkstücken 3 könnte auch auf eine solche Querbewegung verzichtet werden und die Laserköpfe 13 könnten völlig starr an der Handhabungseinrichtung 12 angebracht sein. Insbesondere bei einer Serienbearbeitung wäre auch ein Verzicht auf die Hubelemente 17 denkbar, da die Position der Laserköpfe 13 dann vollständig auf die Werkstücke 3 ausgelegt sein könnte. Daneben kann die Quertraverse 16 mit der Linearführung auch dann nicht hebbar ausgebildet sein, wenn die Laserköpfe 13 jeweils einzeln auf nicht dargestellten bewegbaren Hubelementen angeordnet sind. Zum Erreichen verschiedener Schnittgeometrien in den Werkstücken 3 ist lediglich eine entsprechende Programmierung einer nicht dargestellten Steuereinheit der Umforrvorrichtung 1 notwendig.

Claims (25)

  1. Verfahren zum Umformen von Werkstücken in einer Umformvorrichtung, welche wenigstens eine Umformstufe aufweist, wobei die Werkstücke von oder zu der wenigstens einen Umformstufe transportiert werden,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    außerhalb der für die Umformung eines bestimmten Werkstücks (3) vorgesehenen Zeit in der Umformvorrichtung (1) eine Bearbeitung mit lokalem Energieeintrag an diesem Werkstück (3) durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Bearbeitung des Werkstücks (3) eine Strahlbearbeitung ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Strahlbearbeitung des Werkstücks (3) eine Laserstrahlbearbeitung oder eine Plasmastrahlbearbeitung oder eine Wasserstrahlbearbeitung oder eine Sandstrahlbearbeitung ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Strahlbearbeitung des Werkstücks (3) eine Schweißbearbeitung oder eine Schneidbearbeitung oder eine Abtragebearbeitung oder eine Auftragsbearbeitung ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Bearbeitung des Werkstücks (3) eine Einbringung elektromagnetischer Energie in das Werkstück (3) ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Umformvorrichtung (1) mit einem bestimmten Takt arbeitet, wobei die Bearbeitung des Werkstücks (3) mit lokalem Energieeintrag im Takt der Maschine durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Bearbeitung des Werkstücks (3) während des Transports desselben durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansorüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Bearbeitung des Werkstücks (3) durchgeführt wird, während sich das Werkstück im Bereich der Umformstufe (2) befindet.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    sich das Werkstück (3) bei der Bearbeitung im Bereich der Umformstufe (2) auf einem Auflageelement (4,4') befindet.
  10. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    sich das Werkstück (3) bei der Bearbeitung im Bereich der Umformstufe (2) auf einer Zwischenablage (6) befindet.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    zur Bearbeitung des Werkstücks (3) die Zwischenablage (6) bewegt wird.
  12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 mit wenigstens einer innerhalb der Umformvorrichtung angeordneten Bearbeitungseinrichtung zum lokalen Energieeintrag,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung (10) mit lokalem Energieeintrag auf einer Transporteinrichtung (5) für die Werkstücke (3) angeordnet ist.
  13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 mit wenigstens einer innerhalb der Umformvorrichtung angeordneten Bearbeitungseinrichtung zum lokalen Energieeintrag,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung (10) mit lokalem Energieeintrag fest in der Umformvorrichtung (1) angeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Bearbeitungseinrichtung (10) mit wenigstens einem Bearbeitungselement (13) versehen ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Transporteinrichtung (5) wenigstens eine Schiene (7) und wenigstens eine auf der Schiene (7) verfahrbar angeordnete Saugerbrücke (8) aufweist, an welcher die wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung (10) angebracht ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das wenigstens eine Bearbeitungselement (13) über ein Führungselement (11) an der Saugerbrücke (8) angebracht ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das wenigstens eine Bearbeitungselement (13) über eine Handhabungseinrichtung (12) an dem Führungselement (11) angebracht ist.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Transporteinrichtung (5) wenigstens einen separaten Schlitten (14) aufweist, an welcher die wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung (10) angebracht ist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Bearbeitungselement (13) über ein Verstellelement (15) an dem Schlitten (14) angebracht ist, wobei das Bearbeitungselement (13) über die Verstelleinrichtung (15) quer zu der Transportrichtung des Werkstücks (3) verfahrbar ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 19,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das wenigstens eine Bearbeitungselement (13) auf einer separaten Handhabungseinrichtung (12) in der Umformvorrichtung angebracht ist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 20,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Handhabungseinrichtung (15) programmierbar ist.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 20,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Handhabungseinrichtung (12) eine Quertraverse (16) und wenigstens ein zur Höhenverstellung der Quertraverse (16) vorgesehenes Hubelement (17) aufweist.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 22,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das wenigstens eine auf der Quertraverse (16) angebrachte Bearbeitungselement (13) wenigstens annähernd senkrecht zur Transportrichtung der Werkstücke (3) verfahrbar ist.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 23,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das wenigstens eine auf der Quertraverse (16) angebrachte Bearbeitungselement (13) mittels einer Linearführung wenigstens annähernd senkrecht zur Transportrichtung der Werkstücke (3) verfahrbar ist.
  25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 24,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das wenigstens eine Bearbeitungselement als Laserkopf (13) ausgebildet ist.
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