流水线式方法和流水线式制造设备技术

本发明专利技术涉及一种用于制造工件或组件(2)的流水线式方法，在该方法中，工件或组件(2)借助于输送装置(3)经过多个相继的工作站(4)，其特征在于，所述方法包括在所述工作站(4)中的一个工作站中实施的硬化步骤，在该硬化步骤中，工件或组件(2)的至少一个区域借助于激光装置(5)、特别是具有可编程的聚焦光学器件(PFO)的激光器或线激光器通过施加至少一个激光硬化轨迹(6)来硬化。本发明专利技术也涉及一种相应的流水线式制造设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造工件或组件的流水线式方法，在该方法中，工件或组件借助于输送装置经过多个相继的工作站，以及本专利技术涉及一种相应的流水线式制造设备。
技术介绍
流水线式方法是高自动化的工艺，在所述工艺中，工件或组件依次经过多个工作站。在此，可以涉及连续的或有节拍的工艺，这些工艺全自动化地进行并且仅在故障的情况下需要操作人员的干预。流水线式工艺的特征在于高的制造比率和基本上恒定的加工质量。在现有技术的其他
上已知用于硬化工件的解决方案。为此，示例性地参阅以下文献：DE10330068A1、DE3718647C1以及J.Aichinger和D.的报告：“通过利用二极管激光器选择性硬化来提高结构钢S235(ST37)的弯曲刚度”(在Subvention2009上的专业报告)。在现有技术中，激光硬化相应地是与其他加工步骤分开的方法。按照现有技术的流水线式方法大多涉及受限制的加工步骤次序，但不能彻底制造工件。因此，在工件能够完全输送给流水线式过程之前，重要的加工步骤必须已经结束。由此，一方面工件的总加工时间是非常长的，另一方面为了使工件经受多个相继的加工步骤的空间需求是非常高的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，消除这些缺点并且提供一种流水线式方法，利用该流水线式方法不仅可以扩展加工可能性，而且可以大大地缩短加工时间。应确保加工的可靠性和质量，而且也达到制造耗费的降低。该目的通过文首提及类型的流水线式方法通过在所述工作站中的一个工作站中实施的硬化步骤得以实现，在该硬化步骤中，工件或组件的至少一个区域借助于激光装置、特别是具有可编程的聚焦光学器件(PFO)的激光器或线激光器通过至少一个激光硬化轨迹的施加来硬化。通过施加至少一个激光硬化轨迹进行的硬化步骤与流水线式方法的组合或整合能实现大大地减少周期时间。此外，不再需要与流水线式工艺分开地硬化工件，这能够降低耗费以及随之带来位置节省。也省去经硬化的工件在其进一步加工之前的(中间)存放。主要的优点在于减少能量消耗，该能量消耗一方面从有针对性地硬化仅确定的区域得出，另一方面通过整合到流水线式方法中得出。流水线式方法理解为自动化的方法，在该方法中，工件或组件依次经过多个工作站并且在这些工作站中经受加工和/或检查。流水线式方法基本上相应于全自动化的生产线，在该生产线中，工件的运输也是自动化的。使工件从一个工作站向下一个工作站输送的输送装置也与加工过程同样地在各个工作站中由控制装置控制。一个优选实施方式的特征在于，在施加所述至少一个激光硬化轨迹期间和/或之后，工件或组件的区域的使用硬度通过所述控制激光装置来调节。使用硬度的调节可以通过有针对性的参数选择、特别是通过激光功率的变化在施加激光硬化轨迹期间或在(直接)紧接着的、至少时间上提升的过程(回火过程)中进行，该过程可以包括其他激光硬化轨迹的施加。在第一种情况下可设想的是，激光功率持续地从一个对于硬化必需的水平变化到另一个对于回火必需的水平。回火步骤在这种情况下整合在硬化步骤中。由此得出：工件的第一部位(点、地点)已经硬化和回火，而相邻的第二部位还未硬化或与激光束接触。使用硬度已经是已制成的对象在其使用时具有的硬度。期望的硬度或在工件中的硬度走向(渗透深度，硬度参数、例如60HRC)可以在硬化(例如可硬化的钢)时通过具有非常不同的光学器件实施方案的激光头的随轮廓可变的间距、角度、激光功率、进给速度来达到。在相同的时间点上也可以调节使用硬度。备选地，可以通过时间上随后的调质处理来调节材料的硬度，这等于在硬化过程之后的回火处理。回火通过消除材料内部的脆的马氏体硬化组织的应力改善构件特性(例如齿条的齿的韧性)。此外，通过从外向内逐渐的硬度走向对构件特性产生积极影响。一个优选实施方式的特征在于，工件或组件的区域的使用硬度通过分开的回火步骤来调节，其中，回火步骤和硬化步骤在同一工作站中实施。一个优选实施方式的特征在于补偿步骤，在该补偿步骤中，为了补偿通过激光硬化引起的或要期望的变形而在工件或组件的另一个部位上施加至少一个另外的激光硬化轨迹。通过补偿硬化轨迹进行工件沿反方向的伸展，由此，变形在事后得以补偿或者在施加同时才完全不出现。由于该措施，为了补偿变形不再需要机械的再加工步骤、例如铣削、腐蚀等等或者(通过锤打)实施矫直过程。工件的理论几何结构通过补偿的激光硬化轨迹以简单的且节省时间的方式再次制造。所述补偿可以通过唯一的硬化轨迹或者通过多个分布地设置的硬化轨迹进行。补偿硬化轨迹可以施加在工件的与硬化步骤的本来的硬化轨迹背离或者说对置的那侧上。与流水线式方法相关地，补偿步骤可以在同一工作站中或者在接着的工作站(模块)之一中利用同一激光装置或另一个激光装置(激光头)返回对准到几何上的理论起始位置中。也可设想的是，补偿步骤与硬化步骤同时进行。一个优选实施方式的特征在于，按照硬化步骤的所述至少一个激光硬化轨迹的施加和按照补偿步骤的所述至少一个另外的激光硬化轨迹的施加分别通过使激光点沿着预给定的轨迹运动来进行，其中，激光点的在硬化步骤期间的运动方向和激光点的在补偿步骤期间的运动方向是互相相反的。通过该措施，节省其他加工时间，因为在激光能够开始补偿步骤之前，激光不必返回到其起始位置中。一个优选实施方式的特征在于，硬化步骤和补偿步骤在同一工作站中实施。由此，可以进一步减少周期时间。流水线式制造设备得以简化、需要较少的空间并且变得成本较低廉。一个优选实施方式的特征在于，工件或组件和激光装置在硬化步骤和补偿步骤之间相对于彼此运动、优选绕至少一个旋转轴线旋转。该措施一方面能实现使用同一激光装置用于硬化步骤和用于补偿步骤并且也简化了对处于工件的不同部位上的多个硬化轨迹的施加。在此，激光装置可以是固定不动的并且工件或组件运动、特别是绕至少一个轴线旋转，或者工件或组件保持固定不动并且激光装置运动。在第一种情况下，保持装置可以作为运动单元的部分利用夹具或夹钳保持工件或组件。于是，夹具或者夹钳与工件一起绕相应的旋转轴线旋转。工件可以旋转例如大致180°，从而补偿的硬化轨迹可以施加在对置的那侧上。不言而喻，其他旋转角度是可能的，主要是多个轨迹应施加在不同的旋转位置中。一个优选实施方式的特征在于，在紧接于实施激光硬化的工作站的工作站中实施对工件的机械本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造工件或组件(2)的流水线式方法，在该流水线式方法中，工件或组件(2)借助于输送装置(3)经过多个相继的工作站(4)，其特征在于，所述方法包括在所述工作站(4)中的一个工作站中实施的硬化步骤，在该硬化步骤中，工件或组件(2)的至少一个区域借助于激光装置(5)、特别是具有可编程的聚焦光学器件(PFO)的激光器或线激光器通过施加至少一个激光硬化轨迹(6)来硬化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.15 AT A50761/20131.用于制造工件或组件(2)的流水线式方法，在该流水线式方
法中，工件或组件(2)借助于输送装置(3)经过多个相继的工作站
(4)，其特征在于，所述方法包括在所述工作站(4)中的一个工作站
中实施的硬化步骤，在该硬化步骤中，工件或组件(2)的至少一个区
域借助于激光装置(5)、特别是具有可编程的聚焦光学器件(PFO)
的激光器或线激光器通过施加至少一个激光硬化轨迹(6)来硬化。
2.根据权利要求1所述的流水线式方法，其特征在于，在施加所
述至少一个激光硬化轨迹(6)期间和/或之后，工件或组件(2)的区
域的使用硬度通过所述控制激光装置(5)来调节。
3.根据权利要求2所述的流水线式方法，其特征在于，工件或组
件(2)的区域的使用硬度通过分开的回火步骤来调节，其中，回火步
骤和硬化步骤在同一工作站(4)中实施。
4.根据上述权利要求中任一项所述的流水线式方法，其特征在
于，所述方法还包括补偿步骤，在该补偿步骤中，为了补偿通过激光
硬化引起的或要期望的变形而在工件或组件(2)的另一个部位上施加
至少一个另外的激光硬化轨迹(7)。
5.根据权利要求4所述的流水线式方法，其特征在于，按照硬化
步骤的所述至少一个激光硬化轨迹(6)的施加和按照补偿步骤的所述
至少一个另外的激光硬化轨迹(7)的施加分别通过使激光点沿着预给
定的轨迹运动来进行，其中，激光点在硬化步骤期间的运动方向和激
光点在补偿步骤期间的运动方向是互相相反的。
6.根据权利要求4或5所述的流水线式方法，其特征在于，硬化
步骤和补偿步骤在同一工作站(4)中实施。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的流水线式方法，其特征在
于，工件或组件(2)和所述激光装置(5)在硬化步骤和补偿步骤之

\t间相对于彼此运动、优选绕至少一个旋转轴线(8)旋转。
8.根据上述权利要求中任一项所述的流水线式方法，其特征在
于，在紧接于实施激光硬化的工作站(4)的工作站中实施对工件或组
件(2)的机械加工、特别是切断或铣削。
9.根据上述权利要求中任一项所述的流水线式方法，其特征在
于，至少一个激光硬化轨迹(6、7)的施加通过控制装置(9)在应用
工艺参数、特别是激光束的进给速度、激光功率、在激光加工头和工
件或组件(2)之间的间距、角度的情况下进行，激光束以该角...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·格劳斯格鲁伯，M·萨勒，
申请(专利权)人：斯蒂沃控股有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT