DE102009049752A1 - Method for producing a sealed cutting edge of a sheet material, comprises introducing a split cut in the sheet material by laser beam cutting under formation of cutting edge to be sealed and simultaneously sealing the cutting edge - Google Patents

Method for producing a sealed cutting edge of a sheet material, comprises introducing a split cut in the sheet material by laser beam cutting under formation of cutting edge to be sealed and simultaneously sealing the cutting edge Download PDF

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Brigitte Schwuchow
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Abstract

The method for the production of a sealed cutting edge of a sheet material, comprises introducing a split cut in the sheet material by laser beam cutting under formation of cutting edge to be sealed, simultaneously sealing the cutting edge to be sealed at the cutting point under formation of energy released during laser beam cutting, and/or directly sealing the cutting edge under utilization of energy applied during the laser cutting in the sheet material. The cutting edge to be sealed is subjected simultaneously or directly with a gaseous additive medium. The method for the production of a sealed cutting edge of a sheet material, comprises introducing a split cut in the sheet material by laser beam cutting under formation of cutting edge to be sealed, simultaneously sealing the cutting edge to be sealed at the cutting point under formation of energy released during laser beam cutting, and/or directly sealing the cutting edge under utilization of energy applied during the laser cutting in the sheet material. The cutting edge to be sealed is subjected simultaneously or directly with a gaseous additive medium after the application of the split cut, or plasma, which causes the sealing. The cutting edge to be sealed is subjected after the application of the split cut with a liquid, pasty or powdery additive medium, which drops itself on the cutting edge to be sealed and causes the sealing. A different sealing is formed on the cutting edge to be sealed. The laser beam is moved relative to the sheet material and the additive medium is applied by a feed line running with the laser beam on the cutting edge to be sealed. The laser beam is moved relative to the sheet material and the additive medium is subjected by the feed line on the cutting edge to be sealed. The directly adjacent area of the cutting edge is detected during sealing the cutting edge. An independent claim is included for a device for the production of a sealed cutting edge at a sheet material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung bzw. Erzeugung einer versiegelten Schnittkante an einem Blechwerkstoff. Die Erfindung betrifft ferner eine hierfür vorgesehene Vorrichtung und eine bevorzugte Verwendung des Verfahrens und/oder der Vorrichtung.The invention relates to a method for producing or producing a sealed cut edge on a sheet metal material. The invention further relates to a device provided for this purpose and a preferred use of the method and / or the device.

In der DE 10 2006 052 824 A1 derselben Anmelderin ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Laserstrahlschneiden eines metallischen Bauteils beschrieben, das auch angewendet werden kann, wenn das metallische Bauteil eine Beschichtung und/oder Lackierung aufweist. Hierbei ist es im Anschluss an den Schneidvorgang zumeist erforderlich, die blanke und/oder zuweilen auch verzunderte Schnittkante (bzw. Schnittfläche) durch Aufbringen und/oder Erzeugen einer Versiegelung (bzw. Kantenversiegelung) zu versiegeln. Die Versiegelung dient vorrangig einem dauerhaften Korrosionsschutz der Schnittkante. Nach heutigem Stand der Technik wird die Versiegelung durch Aufbringen eines geeigneten Beschichtungsmaterials auf die zu versiegelnde Schnittkante erzeugt, was manuell per Hand oder automatisch, z. B. mittels eines robotergeführten Systems, erfolgen kann.In the DE 10 2006 052 824 A1 The same applicant describes an apparatus and a method for laser beam cutting of a metallic component, which can also be used when the metallic component has a coating and / or coating. In this case, following the cutting process, it is usually necessary to seal the bare and / or sometimes also truncated cut edge (or cut surface) by applying and / or producing a seal (or edge seal). The seal is primarily used for permanent corrosion protection of the cutting edge. According to the current state of the art, the seal is produced by applying a suitable coating material to the cut edge to be sealed, which manually or automatically, for. B. by means of a robot-controlled system, can take place.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung versiegelter Schnittkanten zu optimieren.The object of the invention is to optimize the production of sealed cut edges.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese Aufgabe wird ferner gelöst durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des ersten nebengeordneten Anspruchs. Vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche. Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine bevorzugte Verwendung gemäß dem zweiten nebengeordneten Anspruch.This object is achieved by an inventive method with the features of claim 1. This object is further achieved by a device according to the invention with the features of the first independent claim. Advantageous and preferred developments are the subject of the respective dependent claims. The invention also extends to a preferred use according to the second independent claim.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung wenigstens einer versiegelten Schnittkante an einem Blechwerkstoff. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:

  • – Einbringen eines Trennschnitts in den Blechwerkstoff mittels Laserstrahlschneiden, unter Ausbildung wenigstens einer zu versiegelnden Schnittkante;
  • – bzgl. dem Einbringen des Trennschnitts gleichzeitiges Versiegeln der zu versiegelnden Schnittkante am Schneidpunkt, unter Ausnutzung der beim Laserstrahlschneiden freigesetzten Energie, und/oder
  • – bzgl. dem Einbringen des Trennschnitts unmittelbar nachfolgendes Versiegeln der zu versiegelnden Schnittkante, unter Ausnutzung der beim Laserstrahlschneiden in den Blechwerkstoff eingebrachten Energie.
The method according to the invention serves to produce at least one sealed cut edge on a sheet metal material. The method according to the invention comprises at least the following steps:
  • - introducing a separating cut in the sheet material by means of laser beam cutting, forming at least one cut edge to be sealed;
  • With respect to the introduction of the severing cut, simultaneous sealing of the cut edge to be sealed at the cutting point, taking advantage of the energy released during laser beam cutting, and / or
  • - With respect to the introduction of the separating cut immediately following sealing of the cut edge to be sealed, taking advantage of the introduced during laser beam cutting in the sheet material energy.

Bei dem zu bearbeitenden Blechwerkstoff handelt es sich bevorzugt um einen zumindest einseitig beschichteten und/oder lackierten Blechwerkstoff. Eine Beschichtung kann eine z. B. zinkhaltige Korrosionsschutzschicht sein (insbesondere vorbeschichtete Coilcoating-Materialien mit Korrosionsschutzprimer). Eine Lackierung kann eine Lackschicht (auch Mehrschichtlack) oder eine Grundierung oder dergleichen sein. Der Blechgrundwerkstoff ist insbesondere ein Stahlblechmaterial. Bevorzugte Blechdicken liegen im Bereich von < 3 mm und insbesondere von < 1,5 mm. Der Blechwerkstoff kann zu einem Bauteil ausgebildet sein.The sheet metal material to be processed is preferably a sheet metal material coated and / or lacquered on at least one side. A coating may be a z. B. zinc-containing corrosion protection layer (in particular precoated coil coating materials with corrosion protection primer). A coating can be a lacquer layer (also multi-layer lacquer) or a primer or the like. The sheet metal base material is in particular a sheet steel material. Preferred sheet thicknesses are in the range of <3 mm and in particular of <1.5 mm. The sheet metal material may be formed into a component.

Eine Schnittkante ist eine durch das Einbringen eines Trennschnitts in den Blechwerkstoff erzeugte und offenliegende Schnittfläche. Eine solche Schnittfläche erstreckt sich quer zu einer Hauptfläche des Blechwerkstoffs. Unter „offenliegend” wird verstanden, dass die Schnittkante den Umgebungseinflüssen ausgesetzt ist. Demgegenüber ist eine „versiegelte” Schnittkante aufgrund der Versiegelung vor denselben Umgebungseinflüssen geschützt. Die Schnittkante kann einen Schneidgrat umfassen.A cut edge is a cut surface produced by the introduction of a separating cut into the sheet metal material and exposed. Such a cut surface extends transversely to a main surface of the sheet material. By "exposed" is meant that the cut edge is exposed to environmental influences. In contrast, a "sealed" cut edge is protected from the same environmental influences due to the seal. The cutting edge may comprise a cutting burr.

Verfahren und Vorrichtungen zum Laserstrahlschneiden sind in verschiedenen Ausführungen aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Beim Laserstrahlschneiden wird der Laserstrahl relativ zum Blechwerkstoff und/oder der Blechwerkstoff relativ zum Laserstrahl bewegt. Der beim Laserstrahlschneiden mittels des Laserstrahls eingebrachte Trennschnitt weist eine bzgl. des Blechwerkstoffrandes offene oder geschlossene Schnittkontur (bspw. kreisrundes oder ovales Loch) auf. Eine zu versiegelnde Schnittkante kann sich über die gesamte Schnittkontur oder über einen Abschnitt bzw. auch mehrere Abschnitte der Schnittkontur erstrecken.Methods and apparatus for laser beam cutting are well known in various embodiments of the prior art. In laser beam cutting, the laser beam is moved relative to the sheet material and / or the sheet material relative to the laser beam. The introduced during laser beam cutting by means of the laser beam separation section has a respect to the sheet metal edge open or closed sectional contour (for example, circular or oval hole). A cut edge to be sealed may extend over the entire cut contour or over a section or even a plurality of sections of the cut contour.

Gemäß einer ersten Variante der Erfindung ist ein gleichzeitiges Versiegeln der zu versiegelnden Schnittkante am Schneidpunkt des Laserstrahls vorgesehen, unter Ausnutzung der beim Laserstrahlschneiden freigesetzten Energie. Letzteres bedeutet, dass erfindungsgemäß zum Versiegeln der zu versiegelnden Schnittkante im Wesentlichen keine separate Energie aufgebracht werden muss.According to a first variant of the invention, a simultaneous sealing of the cut edge to be sealed is provided at the cutting point of the laser beam, taking advantage of the energy released during laser beam cutting. The latter means that according to the invention essentially no separate energy has to be applied for sealing the cut edge to be sealed.

Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung ist ein dem Einbringen des Trennschnitts unmittelbar nachfolgendes Versiegeln der zu versiegelnden Schnittkante vorgesehen, unter Ausnutzung der beim Laserstrahlschneiden in den Blechwerkstoff eingebrachten Energie. Eine solche Energie ist insbesondere eine vorhandene Restwärme. Unter einem unmittelbar nachfolgenden Versiegeln einer zu versiegelnden Schnittkante wird verstanden, dass das Versiegeln im Wesentlichen sofort im Anschluss an das Einbringen des Trennschnitts mittels dem Laserstrahl erfolgt. Dies schließt jedoch nicht aus, dass gegebenenfalls notwendige Zwischenschritt durchgeführt werden, wie z. B. das Freilegen bzw. Zugänglichmachen oder das Säubern bzw. Reinigen der zu versiegelnden Schnittkante.In accordance with a second variant of the invention, a sealing of the cut edge to be sealed immediately following the introduction of the severing cut is provided, taking advantage of the energy introduced into the sheet metal material during laser beam cutting. Such energy is in particular an existing residual heat. An immediately following sealing of a cut edge to be sealed is understood to mean that the sealing takes place essentially immediately after the introduction of the separating cut by means of the laser beam. However, this does not exclude that any necessary intermediate step may be performed, such. B. the exposure or making available or cleaning or cleaning the cut edge to be sealed.

Falls der Trennschnitt erzeugt wird, in dem der Laserstrahl die Schnittkontur mehrmals abfährt bzw. durchläuft und bei jedem Durchlauf die Schnitttiefe vergrößert wird, wie in der DE 10 2006 052 824 A1 beschrieben, so erfolgt das Versiegeln der Schnittkante im letzten, finalen Durchlauf des Laserstrahls.If the separating cut is produced, in which the laser beam travels or passes through the cutting contour several times and the depth of cut is increased with each pass, as in FIG DE 10 2006 052 824 A1 described, the sealing of the cut edge takes place in the final final pass of the laser beam.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung erfolgt das Erzeugen des Trennschnitts und die Versiegelung der Schnittkante quasi in einem integrierten Prozessschritt. Aus der Prozessschrittreduzierung resultiert u. a. eine deutliche Zeitersparnis. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die beim Laserstrahlschneiden aufgewandte Energie besser verwertet. Hieraus resultiert ein deutlich besserer energetischer Wirkungsgrad. Im Sinne der Aufgabenstellung wird somit das Erzeugen versiegelter Schnittkanten optimiert.According to a first aspect of the invention, the production of the separating cut and the sealing of the cut edge take place, as it were, in an integrated process step. From the process step reduction results u. a. a significant time savings. According to a second aspect of the invention, the energy used in laser beam cutting is better utilized. This results in a much better energy efficiency. In the sense of the task thus the production of sealed cut edges is optimized.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zu versiegelnde Schnittkante gleichzeitig oder unmittelbar nach Einbringen des Trennschnitts mit einem gasförmigen Zusatzmedium oder einem Plasma bzw. einem plasmaartigen Zusatzmedium beaufschlagt wird, welches eine Versiegelung bewirkt. Das gasförmige Medium oder das Plasma bewirkt z. B. ein Nitrieren (Gasnitrieren; Plasmanitrieren) der zu versiegelnden Schnittkante. Der Hauptenergieanteil zur Ausbildung der Versiegelung stammt aus der beim Laserstrahlschneiden freigesetzten Laserstrahlenergie. Evtl. muss zusätzlich ein kleinerer Energieanteil aufgewendet werden, um z. B. das gasförmige Medium oder das Plasma auf die zu versiegelnde Schnittkante aufzubringen.According to a preferred development it is provided that the cut edge to be sealed is simultaneously or immediately after introduction of the separating cut acted upon by a gaseous additional medium or a plasma or a plasma-like additional medium which effects a sealing. The gaseous medium or the plasma causes z. For example, nitriding (gas nitriding, plasma nitriding) of the cut edge to be sealed. The main energy component for the formation of the seal comes from the laser beam energy released during laser beam cutting. Possibly. In addition, a smaller proportion of energy must be expended to z. B. the gaseous medium or the plasma to be applied to the cut edge to be sealed.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zu versiegelnde Schnittkante gleichzeitig oder unmittelbar nach Einbringen des Trennschnitts mit einem flüssigen, pastösen und/oder pulverförmigen Zusatzmedium beaufschlagt wird, welches sich auf der Schnittkante absetzt und eine Versiegelung bewirkt. Das Versiegeln erfolgt bevorzugt durch Anlagern und gegebenenfalls auch chemisches Reagieren des Zusatzmediums auf der zu versiegelnden Schnittkante. Das Anlagern kann z. B. durch Aufschmelzen des Zusatzmediums erfolgen, wozu die an der Schnittkante lokal vorhandene Temperatur und Restwärme ausreichend sein muss. Als Zusatzmedien kommen z. B. in Betracht: metallische Stoffe (Metallisierung, PVD), Lackstoffe (Grundlack, Füller, Decklack), Kunststoffe usw. Das Zusatzmedium kann eine Mischung aus mehren Komponenten sein und kann zudem auch flüchtige Bestandteile enthalten.According to a preferred embodiment, it is provided that the cut edge to be sealed is simultaneously or immediately after introduction of the separating cut with a liquid, pasty and / or powdery additional medium applied, which settles on the cutting edge and causes a seal. The sealing is preferably carried out by attaching and possibly also chemically reacting the additional medium on the cut edge to be sealed. The attachment can z. B. by melting the additional medium, for which the locally present at the cutting edge temperature and residual heat must be sufficient. As additional media come z. B. into consideration: metallic materials (metallization, PVD), paint materials (primer, filler, topcoat), plastics, etc. The additional medium may be a mixture of several components and may also contain volatile components.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass an der zu versiegelnden Schnittkante abschnittsweise eine unterschiedliche Versiegelung ausgebildet wird. Dies kann einer beanspruchungsgerechten Anpassung dienen.According to a preferred embodiment, it is provided that a different seal is formed in sections on the cut edge to be sealed. This can serve a stress-adjusted adjustment.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Laserstrahl relativ zu dem feststehenden Blechwerkstoff bewegt wird und hierbei das Zusatzmedium mittels einer mit dem Laserstrahl mitlaufenden Zuführeinrichtung auf die zu versiegelnde Schnittkante aufgebracht wird. Dies kann z. B. dadurch realisiert werden, dass die Zuführeinrichtung direkt an einem bewegbaren Laserkopf einer Strahlführungseinrichtung befestigt wird (wie nachfolgend noch näher erläutert).According to a preferred refinement, it is provided that the laser beam is moved relative to the stationary sheet metal material and in this case the additional medium is applied to the cut edge to be sealed by means of a feed device running with the laser beam. This can be z. B. be realized in that the feeder is attached directly to a movable laser head of a beam guiding device (as explained in more detail below).

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist alternativ und/oder ergänzend vorgesehen, dass der Laserstrahl relativ zu dem feststehenden Blechwerkstoff bewegt wird und das Zusatzmedium mittels einer dem Laserstrahl nachlaufenden oder nachgeführten Zuführeinrichtung auf die zu versiegelnde Schnittkante aufgebracht wird. Dies kann z. B. dadurch realisiert werden, dass die Zuführeinrichtung mittels eines separaten Industrieroboters bewegt wird (wie nachfolgend noch näher erläutert), wobei die Bewegung des Laserstrahls und die Bewegung der Zuführeinrichtung gekoppelt sein müssen, was z. B. von einer Steuereinheit bewerkstelligt wird. Durch Einstellen des zeitlichen Abstands zwischen Laserstrahl und Zuführeinrichtung kann eine sich einstellende Abkühlung an der Schnittkante berücksichtigt werden.According to another preferred embodiment, it is alternatively and / or additionally provided that the laser beam is moved relative to the stationary sheet metal material and the additional medium is applied to the cut edge to be sealed by means of a feed device trailing or tracking the laser beam. This can be z. B. be realized in that the feeder is moved by means of a separate industrial robot (as explained in more detail below), wherein the movement of the laser beam and the movement of the feeder must be coupled, which z. B. is accomplished by a control unit. By adjusting the time interval between the laser beam and the feeding device, an ensuing cooling at the cutting edge can be taken into account.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass beim Versiegeln der zu versiegelnden Schnittkante deren unmittelbar angrenzenden Bereiche mit erfasst werden. Dies sind insbesondere jene Bereiche, die beim Schneidvorgang, d. h. beim Einbringen des Trennschnitts, von dem Laserstrahl mittelbar und hierbei insbesondere thermisch beeinflusst werden.According to a preferred development, it is provided that during sealing of the cut edge to be sealed, its immediately adjacent regions are also detected. These are in particular those areas that are involved in the cutting process, i. H. when introducing the separating cut, indirectly influenced by the laser beam and in this case in particular thermally.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der Herstellung wenigstens einer versiegelten Schnittkante an einem Blechwerkstoff nach einem Verfahren gemäß den vorausgehenden Ausführungen. Den Verfahrensmerkmalen sind entsprechende Vorrichtungsmerkmale zuordenbar und umgekehrt. Die Vorrichtung umfasst eine Auflageeinrichtung für den zu bearbeitenden Blechwerkstoff, eine Laserstrahlquelle zur Aussendung eines Laserstrahls und eine Strahlführungseinrichtung, welche eine Relativbewegung zwischen dem Laserstrahl und dem Blechwerkstoff herbeiführt. Zur Strahlführungseinrichtung gehören z. B. ein Laserkopf und diesen bewegende Mittel, wie z. B. der Roboterarm eines Industrieroboters oder ein Portalaufbau. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung ferner Fokussiermittel für den Laserstrahl und/oder eine Prozessgaseinrichtung.The device according to the invention serves to produce at least one sealed cut edge on a sheet metal material according to a method according to the preceding embodiments. The method features are associated with corresponding device features and vice versa. The device comprises a support device for the sheet material to be processed, a laser beam source for emitting a laser beam and a Beam guiding device, which causes a relative movement between the laser beam and the sheet metal material. The beam guiding device includes z. B. a laser head and this moving means such. B. the robot arm of an industrial robot or a portal structure. The device preferably also comprises focusing means for the laser beam and / or a process gas device.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung ferner wenigstens eine Zuführeinrichtung umfasst, mittels derer der zu versiegelnden Schnittkante wenigstens ein Zusatzmedium zuführbar ist. Zur Zuführeinrichtung gehören z. B. eine Düse zum Ausbringen des Zusatzmediums, eine Fördereinrichtung und eine Ventileinrichtung.According to a preferred embodiment, it is provided that the device further comprises at least one feeding device, by means of which at least one additional medium can be fed to the cut edge to be sealed. The feeder belong z. B. a nozzle for discharging the additional medium, a conveyor and a valve device.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass diese Zuführeinrichtung und die Laserstrahlquelle zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind. Diese Einheit kann z. B. an einem separaten Industrieroboter oder einem Portalaufbau befestigt sein.According to a preferred embodiment, it is provided that this feed device and the laser beam source are combined to form a structural unit. This unit can, for. B. be attached to a separate industrial robot or a portal structure.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass diese Zuführeinrichtung als separat bewegbare Einheit ausgebildet ist. Diese Einheit kann z. B. an einem separatren Roboterarm befestigt sein.According to a preferred embodiment, it is provided that this feed device is designed as a separately movable unit. This unit can, for. B. be attached to a separatren robot arm.

Gemäß einer weiterhin bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung wenigstens eine Absaugeinrichtung umfasst, die fehlgeleitetes Zusatzmedium oder z. B. auch Spalt- und/oder Reaktionsprodukte absaugt. Dies dient z. B. gesundheitlichen Erwägungen oder um den Laserstrahlgang freizuhalten, ggf. auch um die Laseroptik nicht zu beeinflussen. Ebenso könnte im Übrigen auch eine Querstromeinrichtung (Crossjet) vorgesehen sein.According to a further preferred development it is provided that the device comprises at least one suction device, the misdirected additional medium or z. B. also sucks up cracking and / or reaction products. This serves z. As health considerations or to keep the laser beam path, possibly not to influence the laser optics. Likewise, a cross-flow device (Crossjet) could be provided, moreover.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung ferner eine Steuereinheit umfasst. Die Steuereinheit regelt und/oder steuert den vollautomatischen oder zumindest teilautomatischen Betrieb der Vorrichtung. Die Steuereinheit regelt und/oder steuert insbesondere die Bewegung des Laserstrahls relativ zum Blechwerkstoff, die Bewegung der Zuführeinrichtung und die Ausbringung des Zusatzmediums mittels der Zuführeinrichtung. Ferner kann die Steuereinrichtung auch eine Absaugeinrichtung steuern. Diese Regelung und/oder Steuerung erfolgt bevorzugt softwarebasiert.According to a preferred development it is provided that the device further comprises a control unit. The control unit regulates and / or controls the fully automatic or at least partially automatic operation of the device. The control unit regulates and / or controls in particular the movement of the laser beam relative to the sheet metal material, the movement of the feed device and the application of the additional medium by means of the feed device. Furthermore, the control device can also control a suction device. This regulation and / or control is preferably software-based.

Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Vorrichtung dienen bevorzugt dem Einbringen einer Schnittkontur, insbesondere einer geschlossenen Schnittkontur, mit wenigstens einer versiegelten Schnittkante in ein beschichtetes und/oder lackiertes Karosserieblech. Eine Beschichtung kann z. B. aus einer Zinkschicht bestehen.The method according to the invention and / or the device according to the invention preferably serve to introduce a sectional contour, in particular a closed sectional contour, with at least one sealed cut edge into a coated and / or painted body panel. A coating may, for. B. consist of a zinc layer.

Bevorzugt ist das betreffende Karosserieblech Bestandteil einer im Wesentlichen fertig hergestellten und bereits lackierten oder vorlackierten (z. B. mit Füller) Fahrzeugkarosserie. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Produktionsprozess eine späte Anpassung der Fahrzeugkarosserie an Einzelvorgaben (bspw. Anpassung an Rechtslenker-/Linkslenkerausführung durch entsprechende Einbringung von Ausschnitten) ermöglicht. Das Versiegeln der Schnittkante dient hierbei vorrangig dem dauerhaften Korrosionsschutz und gegebenenfalls auch dem Schutz vor mechanischer Beanspruchung. Auch können infolge der Versiegelung heutige und zum Teil sehr aufwändige Abdichtmaßnahmen entfallen (bspw. Abdichtung an einer Dachantenne mittels Dichtelement).Preferably, the body panel concerned is part of a substantially finished and already painted or pre-painted (eg with filler) vehicle body. By using the device according to the invention and / or by applying the method according to the invention, a late adaptation of the vehicle body to individual specifications (eg adaptation to right-hand drive / left-hand drive design by corresponding introduction of cut-outs) is made possible in the production process. The sealing of the cut edge serves primarily for permanent corrosion protection and possibly also for protection against mechanical stress. Also due to the sealing today's and sometimes very expensive sealing measures can be omitted (eg. Sealing to a roof antenna by means of sealing element).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the figures. Show it:

1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung; und 1 a first embodiment of a device according to the invention in a schematic representation; and

2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung. 2 A second embodiment of a device according to the invention in a schematic representation.

Die in 1 gezeigte und insgesamt mit 100 bezeichnete Vorrichtung dient zur Herstellung einer versiegelten Schnittkante an bzw. in einem Blechwerkstoff S. Der Blechwerkstoff S weist eine Beschichtung C in Form einer Lackierung auf.In the 1 shown and in total with 100 designated device is used to produce a sealed cut edge on or in a sheet material S. The sheet material S has a coating C in the form of a coating.

Zur Vorrichtung 100 gehören eine Auflageeinrichtung 110 für den zu bearbeitenden Blechwerkstoff S und eine 130 zur Aussendung eines Laserstrahls L, die hier beispielhaft in einem bewegbaren Laserkopf 120 untergebracht ist. (Die Lasererzeugung kann separat von der Laserstrahlquelle 130 erfolgen.) Vom Laserkopf 120 ausgehend ist der Laserstrahl L auf den Blechwerkstoff S gerichtet. Mittels des bewegbaren Laserkopfs 120 kann der Laserstrahl L relativ zum Blechwerkstoff S bewegt werden. Hierzu ist der Laserkopf 120 an einem Roboterarm 140 eines ersten Industrieroboters befestigt. Nicht dargestellt sind etwaige Fokussiermittel für den Laserstrahl L oder eine etwaige Prozessgaseinrichtung.To the device 100 include a support facility 110 for the sheet material to be processed S and a 130 for emitting a laser beam L, the example here in a movable laser head 120 is housed. (Laser generation may be separate from the laser beam source 130 done.) From the laser head 120 Starting from the laser beam L is directed to the sheet material S. By means of the movable laser head 120 the laser beam L can be moved relative to the sheet material S. This is the laser head 120 on a robot arm 140 attached to a first industrial robot. Not shown are any focusing means for the laser beam L or any process gas device.

Mittels des Roboterarms 140 wird der Laserkopf 120 entlang der gezeigten in etwa kreisförmigen Bewegungsbahn M bewegt. Der Laserstrahl L fährt hierbei eine zur Bewegungsbahn M korrespondierende Schnittkontur R auf dem Blechwerkstoff S ab und erzeugt einen Trennschnitt. In der gezeigten Darstellung ist in den Blechwerkstoff S bereits der Trennschnitt T eingebracht worden, unter Ausbildung einer schraffiert dargestellten Schnittkante K. Die ausgebildete Schnittkante K liegt ungeschützt frei und ist somit korrosionsanfällig. Zudem kann es in den dem Trennschnitt T angrenzenden Bereichen des lackierten Blechwerkstoffs S zu einer so genannten Lackdelamination (Schichtunterwanderung mit aufgeschmolzenem Material, Abplatzungen, Bläschenbildung usw.) kommen. Es ist daher erforderlich, die Schnittkante K und bevorzugt auch die angrenzenden Bereiche zu versiegeln, die gegebenenfalls vom Laserstrahl L in Mitleidenschaft gezogenen wurden.By means of the robot arm 140 becomes the laser head 120 along the shown approximately circular path of movement M moves. In this case, the laser beam L drives a cutting contour R corresponding to the movement path M on the sheet material S and produces a separating cut. In the illustration shown, the separating cut T has already been introduced into the sheet material S, with the formation of a cross-hatched edge K. trained cutting edge K is exposed unprotected and is therefore prone to corrosion. In addition, in the regions of the painted sheet material S adjacent to the separating section T, a so-called paint delamination (undercutting of the layer with molten material, flaking, bubbling, etc.) can occur. It is therefore necessary to seal the cut edge K, and preferably also the adjacent areas, which may have been affected by the laser beam L.

Das Versiegeln der zu versiegelnden Schnittkante K (und gegebenenfalls der angrenzenden Bereiche) erfolgt gleichzeitig zum Einbringen des Trennschnitts T durch lokale Zuführung eines Zusatzmediums Z an den Schneidpunkt X, wodurch die Schnittkante K mit diesem Zusatzmedium Z beaufschlagt wird. Bei dem Zusatzmedium Z kann es sich um ein gasförmiges, plasmaartiges, flüssiges, pastöses oder pulverförmiges Medium bzw. Material handeln. Dieses Zusatzmediums Z bedingt unter Ausnutzung der beim Laserstrahlschneiden vom Laserstrahl L freigesetzten Energie eine Versiegelung der Schnittkante K. Bei der Versieglung kann es sich z. B. um eine Nitrierung der Schnittkante K und/oder um eine auf die Schnittkante K aufgebrachte Beschichtung aus einem Beschichtungsmaterial handeln, wie oben ausführlich erläutert. Zur Ausbildung der Versiegelung kann auch das Anlegen eines Vakuums und/oder eines elektrischen Felds (oder dergleichen, wie z. B. auch ein magnetisches Feld) erforderlich sein.The sealing of the cut edge K to be sealed (and possibly of the adjacent regions) takes place at the same time for introducing the separating cut T by local supply of an additional medium Z to the cutting point X, whereby the cut edge K is acted upon by this additional medium Z. The additional medium Z may be a gaseous, plasma-like, liquid, pasty or powdery medium or material. This additional medium Z causes by utilizing the energy released during the laser beam cutting by the laser beam L a sealing of the cutting edge K. In the case of sealing, it may, for. B. to nitriding the cut edge K and / or act on the cutting edge K applied coating of a coating material, as explained in detail above. The formation of the seal may also require the application of a vacuum and / or an electric field (or the like, such as a magnetic field).

Das Zuführen des Zusatzmediums Z erfolgt mittels einer Zuführeinrichtung 150, die beispielhaft im Laserkopf 120 untergebracht ist und somit als eine bauliche Einheit zusammen bzw. mitlaufend mit der Laserstrahlquelle 130 bewegt wird. Die Zuführeinrichtung 150 kann eine Düse zum Ausbringen des Zusatzmediums Z, eine Fördereinrichtung wie insbesondere eine Pumpe und eine Ventileinrichtung umfassen.The feeding of the additional medium Z takes place by means of a feed device 150 , the example in the laser head 120 is housed and thus as a structural unit together or along with the laser beam source 130 is moved. The feeder 150 may comprise a nozzle for discharging the additional medium Z, a conveyor such as in particular a pump and a valve device.

Ein wesentlicher Aspekt hierbei ist, dass für die Versiegelung der Schnittkante K im Wesentlichen keine zusätzliche Energie aufgebracht werden muss. Evtl. ist jedoch für den Betrieb der Zuführeinrichtung 150 eine zusätzliche Energie aufzubringen. Falls das Anlegen eines Vakuums und/oder eines elektrischen Felds erforderlich ist, wäre ebenfalls eine zusätzliche Energie aufzubringen.An essential aspect here is that substantially no additional energy has to be applied for the sealing of the cut edge K. Possibly. is however for the operation of the feeder 150 to apply an additional energy. If the application of a vacuum and / or an electric field is required, additional energy would also be required.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im Folgenden wird nur auf die wesentlichen Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform gemäß 1 eingegangen. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. 2 shows a second embodiment of a device according to the invention. In the following, only the essential differences from the first embodiment according to FIG 1 received. The same components are provided with the same reference numerals.

Gemäß dieser zweiten Ausführungsform der Vorrichtung 100 ist die Zuführeinrichtung 150 als separat bewegbare Einheit bzw. als Zuführkopf 180 ausgebildet und an einem Roboterarm 190 eines zweiten, separaten Industrieroboters befestigt. Das Versiegeln der zu versiegelnden Schnittkante K (und gegebenenfalls der angrenzenden Bereiche) erfolgt hier durch eine dem Laserstrahl L nachlaufende lokale Zuführung eines Zusatzmediums Z zur Schnittkante K, wodurch diese mit diesem Zusatzmedium Z beaufschlagt wird. Dieses Zusatzmedium Z bedingt unter Ausnutzung der beim Laserstrahlschneiden mittels des Laserstrahls L in den Blechwerkstoff S eingebrachten Energie eine Versiegelung der Schnittkante K. Bei der Versieglung kann es sich z. B. um eine Nitrierung der Schnittkante K und/oder um eine auf die Schnittkante K aufgebrachte Beschichtung aus einem geeigneten Beschichtungsmaterial handeln, wie oben ausführlich erläutert.According to this second embodiment of the device 100 is the feeder 150 as a separately movable unit or as a feed head 180 trained and attached to a robotic arm 190 attached to a second, separate industrial robot. The sealing of the cut edge K to be sealed (and possibly of the adjoining regions) takes place here by a local supply of an additional medium Z to the cutting edge K which follows the laser beam L, as a result of which this additional medium Z is applied. This additional medium Z caused by taking advantage of the laser beam in the laser beam L introduced into the sheet material S energy sealing the cutting edge K. In the sealing, it may be, for. B. to nitriding the cut edge K and / or act on the cutting edge K applied coating of a suitable coating material, as explained in detail above.

Auch hierbei ist ein wesentlicher Aspekt, dass für die Versiegelung der Schnittkante K im Wesentlichen keine zusätzliche Energie aufgebracht werden muss. Bspw. kann ein Anlagern eines im Zusatzmedium enthaltenen Zusatzmaterials durch Aufschmelzen in Folge der an der Schnittkante K lokal vorhandenen Temperatur und Restwärme erfolgen.Here, too, an essential aspect is that substantially no additional energy has to be applied for the sealing of the cut edge K. For example. An attachment of a filler material contained in the additional medium can be carried out by melting as a result of locally present at the cutting edge K temperature and residual heat.

Die Bewegung der die Zuführeinrichtung 150 aufnehmenden Einheit 180 muss mit der Bewegung des Laserkopfs 130 gekoppelt sein. Dies wird durch eine Steuereinrichtung 170 bewerkstelligt. Die Steuereinrichtung 170 regelt und/oder steuert die Bewegung des Laserkopfs 130 und damit die Bewegung des Laserstrahls L relativ zum Blechwerkstoff S, sowie die Bewegung der nachlaufenden Einheit 180 und damit die Bewegung der Zuführeinrichtung 150 relativ zum Blechwerkstoff S. Bevorzugt übernimmt die Steuereinheit 170 auch die Regelung und/oder Steuerung des Laserstrahls L (bspw. der Strahlleistung, des Laserfokus usw.) und der Zuführeinrichtung 150 (bspw. die ausgebrachte Menge des Zusatzmediums Z, den Strahldruck, die Streuung usw.). Eine Steuereinheit 170 ist selbstverständlich auch an der Vorrichtung 100 gemäß 1 vorgesehen.The movement of the feeder 150 receiving unit 180 must with the movement of the laser head 130 be coupled. This is done by a control device 170 accomplished. The control device 170 regulates and / or controls the movement of the laser head 130 and thus the movement of the laser beam L relative to the sheet material S, as well as the movement of the trailing unit 180 and thus the movement of the feeder 150 relative to the sheet material S. Preferably takes over the control unit 170 also the regulation and / or control of the laser beam L (for example the beam power, the laser focus, etc.) and the feed device 150 (For example, the applied amount of the additional medium Z, the jet pressure, the scattering, etc.). A control unit 170 is of course also on the device 100 according to 1 intended.

Die erste und die zweite Ausführungsform der Vorrichtung 100 lassen sich auch miteinander kombinieren. So wäre es z. B. möglich, dass bei der zweiten Ausführungsform gemäß der 2 das Zusatzmedium Z direkt auf den Laserschneidpunkt X gerichtet wird, wie im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform gemäß 1 beschrieben. Ebenso wäre es möglich, bei der ersten Ausführungsform gemäß 1 das Zusatzmedium Z zum Laserschneidpunkt X versetzt auf den Blechwerkstoff zu richten, wie dies im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform gemäß 2 beschrieben ist.The first and the second embodiment of the device 100 can also be combined with each other. So it would be z. B. possible that in the second embodiment according to the 2 the additional medium Z is directed directly to the laser cutting point X, as in connection with the first embodiment according to FIG 1 described. Likewise, it would be possible in accordance with the first embodiment 1 offset the additional medium Z to the laser cutting point X to the sheet material, as in connection with the second embodiment according to 2 is described.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Vorrichtungcontraption
110110
Auflageeinrichtungsupport device
120120
Laserkopflaser head
130130
Laserstrahlquellelaser beam source
140140
(erster) Roboterarm(first) robotic arm
150150
Zuführeinrichtungfeeding
170170
Steuereinheitcontrol unit
180180
Zuführkopffeed head
190190
(zweiter, separater) Roboterarm(second, separate) robot arm
CC
Beschichtung; Lackschichtcoating; paint layer
KK
(zu versiegelnde) Schnittkante(to be sealed) cutting edge
LL
Laserstrahllaser beam
MM
Bewegungsbahntrajectory
RR
Schnittkontursectional contour
TT
Trennschnittseparating cut
SS
Blechwerkstoff; BlechmaterialSheet metal material; sheet material
XX
Schneidpunkt; LaserschneidpunktCutting point; Laser cutting point
ZZ
Zusatzmediumadditional medium
x, y, zx, y, z
Raumrichtungenspatial directions

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102006052824 A1 [0002, 0011] DE 102006052824 A1 [0002, 0011]

Claims (13)

Verfahren zur Herstellung wenigstens einer versiegelten Schnittkante an einem Blechwerkstoff (S), umfassend die folgenden Schritte: – Einbringen eines Trennschnitts (T) in den Blechwerkstoff (S) mittels Laserstrahlschneiden, unter Ausbildung wenigstens einer zu versiegelnden Schnittkante (K); – gleichzeitiges Versiegeln der zu versiegelnden Schnittkante (K) am Schneidpunkt (X), unter Ausnutzung der beim Laserstrahlschneiden freigesetzten Energie, und/oder – unmittelbar nachfolgendes Versiegeln der zu versiegelnden Schnittkante (K), unter Ausnutzung der beim Laserstrahlschneiden in den Blechwerkstoff (S) eingebrachten Energie.Method for producing at least one sealed cut edge on a sheet material (S), comprising the following steps: - introducing a separating cut (T) into the sheet material (S) by means of laser beam cutting, forming at least one cut edge (K) to be sealed; - Simultaneous sealing of the cut edge (K) to be sealed at the cutting point (X), taking advantage of the energy released during laser beam cutting, and / or - Immediately subsequent sealing of the cut edge (K) to be sealed, taking advantage of the introduced during laser cutting in the sheet material (S) energy. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu versiegelnde Schnittkante (K) gleichzeitig oder unmittelbar nach Einbringen des Trennschnitts (T) mit einem gasförmigen Zusatzmedium (Z) oder einem Plasma beaufschlagt wird, welches die Versiegelung bewirkt.A method according to claim 1, characterized in that the cut edge (K) to be sealed simultaneously or immediately after introduction of the separating section (T) with a gaseous additional medium (Z) or a plasma is applied, which causes the seal. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu versiegelnde Schnittkante (K) gleichzeitig oder unmittelbar nach Einbringen des Trennschnitts mit einem flüssigen, pastösen und/oder pulverförmigen Zusatzmedium (Z) beaufschlagt wird, welches sich auf der zu versiegelnden Schnittkante (K) absetzt und die Versiegelung bewirkt.A method according to claim 1, characterized in that the sealing edge to be sealed (K) simultaneously or immediately after introduction of the separating cut with a liquid, pasty and / or powdery additional medium (Z) is applied, which settles on the cut edge (K) to be sealed and the seal causes. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der zu versiegelnden Schnittkante (K) abschnittsweise eine unterschiedliche Versiegelung ausgebildet wird.A method according to claim 2 and 3, characterized in that at the cut edge (K) to be sealed in sections a different seal is formed. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (L) relativ zu dem feststehenden Blechwerkstoff (S) bewegt wird und hierbei das Zusatzmedium (Z) mittels einer mit dem Laserstrahl (L) mitlaufenden Zuführeinrichtung (150) auf die zu versiegelnde Schnittkante (K) aufgebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser beam (L) is moved relative to the stationary sheet material (S) and in this case the additional medium (Z) by means of a with the laser beam (L) accompanying feed device ( 150 ) is applied to the cut edge (K) to be sealed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (L) relativ zu dem feststehenden Blechwerkstoff (S) bewegt wird und das Zusatzmedium (Z) mittels einer dem Laserstrahl (L) nachlaufenden Zuführeinrichtung (150) auf die zu versiegelnde Schnittkante (150) aufgebracht wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the laser beam (L) is moved relative to the stationary sheet material (S) and the additional medium (Z) by means of a laser beam (L) trailing feed device ( 150 ) on the cut edge to be sealed ( 150 ) is applied. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Versiegeln der zu versiegelnden Schnittkante (K) deren unmittelbar angrenzenden Bereiche mit erfasst werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the sealing of the cut edge (K) to be sealed, its immediately adjacent regions are also detected. Vorrichtung (100) zur Herstellung wenigstens einer versiegelten Schnittkante (K) an einem Blechwerkstoff (S) nach einem Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, mit einer Auflageeinrichtung (110) für den Blechwerkstoff (S), einer Laserstrahlquelle (130) und einer Strahlführungseinrichtung, welche eine Relativbewegung zwischen dem Laserstrahl (L) und dem Blechwerkstoff (S) herbeiführt.Contraption ( 100 ) for producing at least one sealed cut edge (K) on a sheet material (S) according to a method according to one of the preceding claims, with a supporting device ( 110 ) for the sheet material (S), a laser beam source ( 130 ) and a beam guiding device, which causes a relative movement between the laser beam (L) and the sheet material (S). Vorrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner wenigstens eine Zuführeinrichtung (150) umfasst, mittels derer der zu versiegelnden Schnittkante (K) wenigstens ein Zusatzmedium (Z) zuführbar ist.Contraption ( 100 ) according to claim 8, characterized in that it further comprises at least one feeding device ( 150 ), by means of which at least one additional medium (Z) can be fed to the cut edge (K) to be sealed. Vorrichtung (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlquelle (130) und die Zuführeinrichtung (150) zu einer baulichen Einheit (120) zusammengefasst sind.Contraption ( 100 ) according to claim 9, characterized in that the laser beam source ( 130 ) and the feeder ( 150 ) to a structural unit ( 120 ) are summarized. Vorrichtung (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (150) als separat bewegbare Einheit (180) ausgebildet ist.Contraption ( 100 ) according to claim 9, characterized in that the feeding device ( 150 ) as a separately movable unit ( 180 ) is trained. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner eine Steuereinheit (170) umfasst.Contraption ( 100 ) according to one of claims 8 to 11, characterized in that it further comprises a control unit ( 170 ). Verwendung des Verfahrens und/oder der Vorrichtung (100) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche im Kfz-Karosseriebau zum Einbringen einer Schnittkontur (R) mit wenigstens einer versiegelten Schnittkante in ein beschichtetes und/oder lackiertes Karosserieblech (S).Use of the method and / or device ( 100 ) according to one of the preceding claims in motor vehicle body construction for introducing a sectional contour (R) with at least one sealed cut edge in a coated and / or painted body panel (S).
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