用于制造定制的板式带材或金属型材的装置和方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于制造定制的板式带材(12)的装置，带有：至少一个焊装工位(10)，借助于其可将至少两个板式带材(1,2)沿着其纵向边缘彼此焊接在一起；以及至少两个带材输送装置(8,9)，其用于将板式带材中的相应一个输送到至少一个焊装工位(10)中，其中，至少两个带材输送装置(8,9)和至少一个焊装工位(10)限定生产线，其特征在于，在生产线中集成有用于再加工的至少一个再加工工位(15,16;22,23;28)，其在带材运行方向上布置在至少一个焊装工位(10)之后且配备有这样的器件(15,25;28)，尤其这样的工具，其用于将附加材料尤其加强材料(14)施加在彼此连接的板式带材(1,2)中的至少一个的局部部位处，用于对彼此连接的板式带材中的至少一个打孔和/或使之变形。此外，说明了一种用于在使用这种装置的情况下制造定制的板式带材(12)或金属型材的相应的方法。
【专利说明】用于制造定制的板式带材或金属型材的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制造定制的板式带材(Blechband)的装置,带有:至少一个焊装工位，借助于其可将至少两个板式带材沿着其纵向边缘彼此焊接在一起；以及至少两个带材输送装置，其用于将板式带材中的相应一个输送到至少一个焊装工位中，其中，至少两个带材输送装置和至少一个焊装工位限定生产线。此外，本发明涉及一种用于制造定制的板式带材或金属型材的方法，在其中，将至少两个板式带材借助于至少两个带材输送装置输送给焊装工位且沿着其纵向边缘彼此焊接在一起，其中，至少两个带材输送装置和至少一个焊装工位限定生产线。
【背景技术】
[0002]定制的板式带材(所谓的“定制条带”)的制造是已知的且尤其在文献DE 10 2008038 655 Al中进行了说明。板式带材在焊接之后被沿着其纵向边缘绕在卷筒上且作为卷材供用户用于继续加工，例如用于制造车辆车身的纵梁。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于如下改善开头所提及的类型的装置和方法，即其相对于传统的该类型的装置和方法提供至少一个附加的生产功能，从而使得可在生产线中相对成本有利地制造更高质量的半成品或甚至制造出成品。
[0004]该目的一方面通过带有权利要求1的特征的装置且另一方面通过带有权利要求10的特征的方法来实现。
[0005]根据本发明的装置的特征在于:在由带材输送装置和焊装工位限定的生产线中集成有至少一个再加工工位以用于定制的板式带材的再加工，其中，再加工工位在带材运行方向上布置在至少一个焊装工位之后且配备有这样的器件，尤其这样的工具，其用于将附加材料尤其加强材料施加在彼此连接的板式带材中的至少一个的局部部位处，用于为彼此连接的板式带材中的至少一个打孔和/或使之变形。
[0006]因此，根据本发明的装置相对于用于制造定制的板式带材(“定制条带”)的传统装置提供至少一个附加的生产功能。因此可由定制的板式带材在同一生产线(工艺链)中相对成本有利地制成更高质量的半成品或在某种情况下甚至制成成品。利用根据本发明的装置可获得更高的加工深度。由于更高的加工深度，与在多个场所分开地加工的情况相比，可同时达到更高的生产率。更高的生产率使得能够实现成本降低。此外，根据本发明，更高的加工深度还引起改善制成的半成品或成品的质量，因为可在很高的生产率的情况下使不同的加工步骤最优地彼此相协调。
[0007]根据本发明的方法的一有利的设计方案的特征在于:在焊装工位中在连续的带材送料的情况下或在恒定的焊接速度的情况下执行至少两个板式带材的焊接，而彼此焊接在一起的板式带材在带材运行方向上在焊装工位之后被如此引导使得其形成带材圈(Bandschleife)，且在带材圈之后使之间歇地继续运动，其中，在定制的板式带材的区段的停止状态期间在至少一个再加工工位中对板式带材中的至少一个进行加工。以该方式可尤其将呈板还件(Blechzuschnitte)的形式的加强元件局部地施加到定制的板式带材的彼此连接的板式带材中的至少一个上。根据应用，可将这种局部加强的定制的板式带材卷成卷材或对其进行定长剪切，其中，定长剪切可借助于机械的或热的切割工具来实现，尤其可借助于切割烧嘴(Schneidbrenner) —优选激光切割烧嘴一来实现。特别优选地，在间歇运动的带材区段的停止阶段期间或在局部地施加加强元件期间实施定制的板式带材的定长剪切。
[0008]根据本发明的方法的另一有利的设计方案的特征在于:相应在连续的带材送料的情况下执行至少两个板式带材在焊装工位中的焊接且还执行彼此焊接在一起的板式带材中的至少一个在至少一个再加工工位中的加工，其中，用于在再加工工位中加工彼此焊接在一起的板式带材中的至少一个的焊接工具、冲裁工具和/或压铆工具与彼此焊接在一起的板式带材一起运动。在根据本发明的方法的该设计方案中可放弃用于在连续的和间歇的带材送料之间进行平衡的作为带材忙料部(Bandspeicher)的带材圈的形成。在方法的该设计方案中，由沿着其纵向边缘彼此焊接在一起的板式带材制成的定制的板式带材既不必减速也不必加速。这尤其在连接相对很厚、很重和/或刚硬的金属带材(其在用于制造定制条带的设备中如有可能会导致很高的动态负荷且需要设备的相应更昂贵的结构或支承)时是有利的。而用于在生产线中再加工定制的板式带材的操作装置或工具(例如焊接工具)通常具有相对很小的质量或可建设性地更简单地进行加速或减速。
[0009]根据本发明的方法的又一有利的设计方案设置成:彼此焊接在一起的板式带材在生产线中借助于滚轧成型变形成开式的或闭合的型材。在此，在闭合的型材的情况下，使带材在生产线中优选在另一加工步骤中沿着其面对彼此的纵向边缘(其形成开式的纵向纵缝)材料配合地相连接。此外，可在生产线的末端处根据需要定长剪切如此制成的开式的或闭合的型材。
[0010]在从属权利要求中说明了根据本发明的装置和根据本发明的方法的其他的优选和有利的设计方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面借助示出多个实施例的附图进一步阐述本发明。其中:
图1以透视性的图示示意性地显示了根据本发明的装置的第一实施例；
图2a以俯视图示意性地显示了定制的板式带材的纵向区段；
图2b沿着图2a的截面线I1-1I示意性地显示了图2a的板式带材的截面视图；
图3以透视性的图示示意性地显示了根据本发明的装置的第二实施例；
图4a至4c以透视性的竖向截面视图示意性地显示了根据图3的装置的冲压工具以用于压铆加强板与定制的板式带材的区段；
图5示意性地显示了根据本发明的装置的第三实施例，在其中以俯视图示出了区段；图6沿着图5的截面线V1-VI示意性地显示了在根据图5的装置中制成的定制的板式带材的截面视图；以及
图7沿着图5的截面线VI1-VII示意性地显示了在根据图5装置中制成的定制的型材或管材的截面视图。【具体实施方式】
[0012]在图1中示出了用于制造定制的板式带材(“定制条带”)12的根据本发明的装置或设备的第一实施例。在该装置中将不同厚度、材料品质和/或表面特性的至少两个经切分的带材1、2沿纵向侧彼此焊接在一起。经切分的带材1、2可典型地由不同品质和/或厚度的钢带制成。但同样定制条带12还可由不同品质和/或厚度的色金属板式带材(例如铝带和/或镁带)制成。此外，定制的板式带材12还可由不同的材料的组合形成，例如由钢带和有色金属带的组合、铝和镁的组合等形成。
[0013]待彼此焊接在一起的经切分的带材1、2以卷材3的形式存在。个别的经切分的带材或板式带材1、2在从相应的卷材3展开之后首先在单独的矫直机4、5中整平。紧接着优选进行边缘加工，其中，可借助于铣床和/或磨床6、7使至少经切分的带材1、2的待焊接的边缘为后续的焊接工艺作准备。
[0014]经切分的带材1、2借助于单独的输送器件(驱动单元)8、9和带材引导装置(例如带材导辊)输送给焊接装置10，或在多于两个经切分的带材1、2的情况下输送给相应更大的、相应数量减一的、在带材运行方向上相继布置的焊接装置10，且在此处使之连续地(imDurchlauf)彼此焊接在一起。经切分的带材1、2在此通常如此集合,即可将其面向彼此的纵向边缘彼此对接地焊在一起。然而，将经切分的带材1、2或在多于两个经切分的带材1、2的情况下将经切分的带材中的至少两个彼此相叠地焊接在一起，这也在本发明的范围中。
[0015]可将经切分的带材1、2无尽地彼此焊接在一起。作为焊接方法在此优选使用激光焊接。但备选地，在执行根据本发明的方法时，作为焊接方法例如还可应用高频焊接或搅拌摩擦焊接(英文:Friction Stir Welding=FSff)。
[0016]优选将保护气体(惰性气体)一例如氮气一输送给焊接或激光束的工作点11，以防止焊缝13的氧化。此外，至少一个焊缝13优选局部地通过再加热进行热处理，以消除可能的应力集中或至少减少压力集中。
[0017]备选于或补充于接缝再加热，对定制的板式带材12在其整个宽度上或在其板式带材(经切分的带材)1、2的宽度上暂时进行加热，以便均质化板式带材12的组织结构。在此将板式带材12加热到在200° C至500° C的范围中的温度上。暂时的加热优选在惰性气体环境中进行。
[0018]带材输送装置4、5、8、9和至少一个焊装工位10限定生产线。根据本发明，在生产线中集成有至少一个再加工工位，其在带材运行方向上布置在至少一个焊装工位10之后且具有施加局部的加强件14的器件。加强件14例如可为基本上平的板坯件(所谓的“补片”)，其借助于操作装置或机器人15施加到彼此连接的板式带材(经切分的带材)1、2中的至少一个的预定的部位上。在由不同厚度的经切分的带材1、2形成的定制的板式带材12的情况下，优选将加强元件14施加到板式带材12的更薄的一个(I)或多个经切分的带材上(参见图2a和2b)。加强元件14通过点焊、压铆(Clinchen)或借助于激光焊接(优选借助于远程激光焊接)建立纵向的或环形的焊缝与板式带材12的一个或多个经切分的带材1、2相连接。
[0019]在通过激光焊接接合加强元件14时，优选利用镜扫描器(Spiegelscanner)(未示出)使激光束在对焦后在工件上运动。镜扫描器例如包括多个可旋转的分段镜(Facettenspiegel)或可倾斜的偏转镜，其可使激光束根据镜子的所调整的角度指向工件的不同的位置。因此激光束或其工作点可以很高的速度定位。这种类型的接合还被称为远程激光焊接。
[0020]在图1中以16标示了用于接合加强元件14的加工工位。当优选以基本上恒定的焊接速度进行板式带材(经切分的带材)1、2的无尽的焊接时，加强元件14的接合必要时需要中断带材送料。为了该目的，在焊装工位10 (借助于其将至少两个板式带材1、2沿着其纵向边缘中的至少一个彼此焊接在一起)与部位(在该部位处，将加强元件14施加到板式带材1、2中的至少一个上且然后使之与板式带材固定地相连接)之间布置有存储装置17以用于容纳带材圈18 (参见图1)。
[0021]根据应用，可将以这种方式局部地加强的板式带材(定制条带)12在生产线的末端处卷成卷材19，或备选地，借助于切割装置(在图1中未示出)横向分成所期望的长度的定制的板材。用于定长剪切定制的板式带材12的切割装置在此可具有机械的切割工具或切割烧嘴，优选激光切割烧嘴。在图1中示出的生产线在其末端处包括卷绕装置20以用于将局部地加强的定制的板式带材12绕在卷筒上。
[0022]根据本发明的装置(设备)的在图3中示出的实施例与在图1中显示的实施例的主要不同在于:用于定制的板式带材12的再加工的至少一个工具借助于可运动地支承的支架21来保持且可借助于支架21在带材运行方向上来回运动，从而可在没有中断带材送料的情况下在生产线中实现定制的板式带材12的再加工。相应地，在图3中显示的装置在至少一个焊装工位10与再加工工位22之间不具有呈带材圈的形式的带材存储装置。
[0023]对于在图3中示出的实施例，同样将加强元件14 (例如板坯件(补片))施加到彼此焊接在一起的板式带材1、2中的至少一个的预定的部位上。为此，装置具有可沿着板式带材12移动的滑架23，其设有用于容纳加强元件14的储备的储料部24以及取出和供给装置25 (其用于将单个的加强元件从储料部24中取出且将取出的加强元件14供给到彼此焊接在一起的板式带材1、2中的至少一个上)。滑架23通过至少一个导轨26引导且可朝双箭头P的方向上移动。然而，还可代替这种储料滑架23在图3的装置中使用合适的操作装置一尤其机器人15 —以用于局部地施加加强元件14。
[0024]在图3的装置中通过压铆实现接合施加到经切分的带材I或板式带材12上的加强元件14。压铆工具27同样保持在可运动地支承的支架21处且可借助于支架21在带材运行方向上来回运动。为此支架21又可构造成滑架状且在导轨26处平行于制成的板式带材12的纵轴线来引导。压铆工具27包括压下装置(Niederhalter) 27.1、可相对于压下装置27.1运动的冲头27.2、与压下装置27.1相关联的用于夹紧待彼此连接的板材或板式带材1、14的配对压板27.3以及与冲头27.2相关联的储料部27.4，其中，配对压板27.3在力配合和形状配合地连接板材1、14之后此外用作顶料器(参见图4a至4d)。
[0025]用于施加和接合加强元件14的机组或装置21至25被从其相应的起始位置加速到带材送料的速度上，且一旦达到与板式带材12的同步就将相应的加强元件14定位在板式带材12上或执行用于固定地连接加强元件14与板式带材12所需要的工作步骤。接着使相应的机组(滑架)21、22或23在快速运动中驶回到其用于下一工作步骤的起始位置中。
[0026]代替压铆工具27，可移动的机组22还可具有用于接合加强元件14的焊接工具，优选激光焊接头。[0027]图5至7显示了根据本发明的装置(设备)的第三实施例。如在图1和图3中的实施例那样，该装置又包括单独的矫直机、用于边缘准备的铣床和/或磨床以及单独的输送器件(驱动单元)和带材引导装置，其然而在图5中为了清晰性起见并未示出。
[0028]经切分的带材1、2如此集合，即可将其面向彼此的纵向边缘彼此对接地焊在一起。参考标号11标示焊装工位10的工作点。在接合工艺后紧接着变形工艺，在其中使彼此沿着其纵向边缘焊接的板式带材(经切分的带材)1、2通过在生产线中的滚轧成型变形成闭合的型材12’。
[0029]在带材运行方向上紧接于焊装工位10的再加工工位28为此具有多个滚轮对
28.1,28.2以用于滚轧成型由至少两个板式带材1、2制成的定制的板式带材12。在示出的实施例中，定制的板式带材12由不同的板材厚度的经切分的带材1、2制成(参见图6)。此夕卜，经切分的带材(板式带材)1、2在此可在其材料品质、金属类型和/或表面特性方面不同。此外，为了通过滚轧成型定制的带材12制造开式的或闭合的型材12’必要时使用相同厚度的板式带材1、2 (其在其材料品质、金属类型和/或表面特性方面不同)，这在本发明的范围中。
[0030]用于建立管材纵向焊缝29的至少一个其他的焊装工位在带材运行方向上布置在滚轮对28.1、28.2之后。该其他的焊装工位的工作点以30来标示。借助于第一焊装工位10对接地彼此焊接的板式带材1、2通过滚轮对28.1,28.2以这种方式来变形，即第一焊缝13的厚度偏差处在型材(管材)12’的内侧，而在第二纵向焊缝29处的厚度偏差处在型材(管材)12’的外侧处。两纵向焊缝13、29优选通过激光焊接建立。但还可借助于滚轮对使板式带材12如此变形，即在第二纵向焊缝29处的厚度偏差同样布置在型材(管材)12’的内侧处。
[0031]最后，在带材运行方向上在其他的焊装工位的工作点30之后布置有分离装置31以用于定长剪切由至少两个板式带材1、2制成的定制的型材12’。型材12’的定长剪切又借助于机械的切割工具31或借助于切割烧嘴(优选激光切割烧嘴)实现。切割工具31或切割烧嘴的工作点与焊装工位的工作点30的间距D可设定成可变。间距D可无极地和/或以预定的步骤来调节。
[0032]本发明的实施方案不限于上述的和在附图中示出的实施例。而是可设想到多种变型方案，其即使在不同于这些实施例的设计方案中使用在在附加的权利要求中说明的本发明。因此，例如备选于或补充于施加局部的加强元件14和/或辊轧成型定制的板式带材12，可在紧接于焊装工位10的再加工工位中借助于冲裁工具(未示出)为定制的板式带材在预定的部位处穿孔。
【权利要求】
1.一种用于制造定制的板式带材(12)的装置，带有:至少一个焊装工位(10)，借助于其可将至少两个板式带材(1，2)沿着其纵向边缘彼此焊接在一起；以及至少两个带材输送装置(8，9)，其用于将板式带材中的相应一个输送到至少一个焊装工位(10)中，其中，至少两个带材输送装置(8，9)和至少一个焊装工位(10)限定生产线，其特征在于，在生产线中集成有用于再加工的至少一个再加工工位(15，16; 22, 23; 28)，其在带材运行方向上布置在至少一个焊装工位(10)之后且配备有这样的器件(15，25; 28)，尤其这样的工具，其用于将附加材料尤其加强材料(14)施加在彼此连接的板式带材(1,2)中的至少一个的局部部位处，用于对彼此连接的板式带材(1，2)中的至少一个打孔和/或使之变形。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，至少一个再加工工位配备有操作装置和/或机器人(15)以用于施加附加材料，尤其加强材料(14)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，至少一个再加工工位(16;22)配备有焊接工具(16.1)、冲裁工具和/或压铆工具(27)以用于连接加强材料(14)与板式带材(I, 2)中的至少一个。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，在焊装工位(10)与至少一个再加工工位(16)之间布置有存储装置以用于容纳由至少两个板式带材(1，2)制成的定制的板式带材(12)的带材圈(18)，其中，借助于焊装工位(10)可将至少两个板式带材(1,2)沿着其纵向边缘中的至少一个彼此焊接在一起。
5.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，焊接工具(16.1)、冲裁工具和/或压铆工具(27)借助于可运动地支承的支架(21)来保持且可借助于支架(21)在带材运行方向上来回运动。
6.根据权利要 求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个再加工工位具有多个滚轮对(28.1,28.2)以用于由至少两个板式带材(1，2)制成的定制的板式带材(12)的滚轧成型。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，用于卷起由至少两个板式带材(1，2)制成的定制的板式带材(12)的卷绕装置(20)在带材运行方向上布置在至少一个再加工工位(16，22)之后。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个再加工工位(28)具有多个滚轮对(28.1, 28.2)以用于将由至少两个板式带材(1，2)制成的定制的板式带材(12)滚轧成型成闭合的型材(12’)的形式，其中，用于建立管材纵向焊缝(29)的至少一个其他的焊装工位在带材运行方向上布置在滚轮对(28.1, 28.2)之后。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，用于定长剪切由至少两个板式带材(1，2)制成的定制的板式带材(12)或型材(12’)的分离装置(31)在带材运行方向上布置在至少一个再加工工位(16; 22; 30)之后。
10.一种用于制造定制的板式带材(12)或金属型材(12’)的方法，在其中，将至少两个板式带材(1，2)借助于至少两个带材输送装置(8，9)输送给焊装工位(10)且沿着其纵向边缘彼此焊接在一起，其中，至少两个带材输送装置(8，9)和至少一个焊装工位(10)限定生产线，其特征在于，在使用根据权利要求1至9中任一项所述的装置的情况下在生产线中对至少两个彼此焊接在一起的板式带材进行再加工。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,在连续的带材送料的情况下在焊装工位(10)中执行至少两个板式带材(1，2)的焊接，彼此焊接在一起的板式带材(1，2)在带材运行方向上在焊装工位(10)之后被如此引导使得其形成带材圈(18)，且使已焊接的板式带材(1，2)在带材运行方向上在带材圈(18)之后间歇地继续运动，其中，板式带材中的至少一个，其中，在定制的板式带材(12)的区段的停止状态期间在至少一个再加工工位(16)中对板式带材中的至少一个(1，2)进行加工。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，相应在连续的带材送料的情况下执行至少两个板式带材(1，2)在焊装工位(10)中的焊接且还执行彼此焊接在一起的板式带材中的至少一个(1，2)在至少一个再加工工位(22)中的加工，其中，用于在再加工工位(22)中加工彼此焊接在一起的板式带材(1，2)中的至少一个的焊接工具(16.1)、冲裁工具和/或压铆工具(27)与彼此焊接在一起的板式带材(1，2) —起运动。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，在生产线中将呈板坯件的形式的加强件(14)施加到彼此焊接在一起的板式带材(1，2)中的至少一个上且与该至少一个板式带材(1，2)通过接合来连接。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其特征在于，在生产线中借助于滚轧成型使彼此焊接在一起的板式带材(1，2)变形成开式的或闭合的型材(12’)。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其特征在于，为了制造定制的板式带材(12)或金属型材(12’)使用不同厚度、品质和/或表面特性的板式带材(1，2)。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，其特征在于，为了制造定制的板式带材(12)或金属型材( 12’)使用不同的金属类型的板式带材(1，2)，尤其铝带和镁带。
【文档编号】B23P23/04GK103813882SQ201280035608
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年5月14日 优先权日:2011年5月19日
【发明者】G.阿尔贝, M.雷茨巴赫 申请人:武钢集团激光技术公司