在金属板上打标以用于钣金加工的制作方法

本发明总体上涉及钣金加工零件制造领域，特别是用于传热流体管道和通风(hvac)的隔绝。更具体地说，本发明涉及这种零件的制造中的打标阶段。

背景技术：

在钣金加工领域，零件通常由平坦的金属板制成，将平坦的金属板切割、成形和组装以获得适合于其安装可用空间的定制零件。

为了从平坦的金属板获得体积零件，首先在金属板的表面上进行描图。该描画或打标限定了与期望的最终形状的投影或展开相对应的切割线。

在平坦的金属板上完成打标后，将零件切割并成形以进行组装。零件也可以冲压或进行进一步的加工，例如弯曲、模制或成型，直到获得所需的几何形状。

在钣金加工中，打标通常是手工完成的并且在几米的长度上公差小于一毫米。传统上，标记师直接在金属板上工作。标记师使用一系列工具，包括划刻器，以允许使用刻痕器在金属板上永久性地标记形状。

打标是完整的钣金加工规程，它使用图形方法来近似和优化形成可展开和不可展开表面(例如椭圆形表面、球形元素或圆锥形状)所需的钣金表面积。因此，标记工作既需要良好的身体条件，又需要具有良好的学科知识以及几何追踪技术的知识。标记师是研究实体几何和在平面上投影的原理的专家。只有经过长期而严格的培训，才能进入该专业。因此，很难找到标记师，并且在施工现场和制造车间中都能感觉到这种缺乏。

目前已知避免打标步骤——和标记师——的唯一替代方法是使用数控切割机生产按尺寸裁切的板。该机器可以通过机械接触切割工具(例如切割刀片)或通过使材料熔化来自动切割金属板。零件的形状在软件的帮助下被编程，然后被传送到数控机器，该数控机器根据通过软件获得的图纸对金属板进行切割。因此，零件将根据其数字化模型直接被切割。这些专门的软件程序使得可以对机器进行编程，从而以最少的知识和/或快速的培训来切割零件。

该解决方案使得无需标记师就可以完成工作并且由不那么专业的工人获得定制零件。

但是，使用数控切割机有几个缺点，其中最显著的是其较高的初始投资，只有在进行一定数量的切割后才能获得回报。

切割机的另一个缺点是缺乏灵活性。这样的机器通常仅允许一种输入材料格式。例如，一台给定的机器将只能从平板坯料进行切割或切割来自卷材中的板，但很少能同时对两者进行切割。

另外，数控切割机体积庞大，并且不适合运输到施工现场。零件必须在车间内切割，然后带到施工现场。成品零件比原始卷材或金属板坯料更易碎，从而增加了运输成本和时间。

没有简单、便宜的解决方案来代替标记师的工作。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于在钣金加工中对板进行标记的方法，该方法包括以下步骤：

-准备数字格式的标记信息；

-将标记信息传输到标记系统的控制单元，该标记系统还包括：用于驱动金属板的系统；用于对金属板进行制动的系统；以及标记头；

-将金属板插入到制动系统和驱动系统中；

-利用驱动系统沿一个驱动方向对金属板施加驱动力；

-利用制动系统在金属板上施加与驱动力相反的制动力，以使金属板张紧和变平；以及

借助于标记头对变平的、经张紧的金属板进行标记，该标记头被设置在驱动系统与制动系统之间的标记平面中，该标记平面与金属板相距距离d。

该过程解决了与手工打标相关的问题以及与自动切割机的使用相关的问题。它可以用来代替标记师在钣金工件上的工作，而没有当前自动切割机的缺点。

标记头优选是激光打印头或使用速干墨、优选溶剂型墨的喷墨打印头。

标记后，可以使用手动剪刀、电动便携式剪切机或开槽机切割零件。

重要的是要注意，板可以首先被引入到制动系统中，然后被引入到驱动系统中，或者首先被引入到驱动系统中，然后被引入到制动系统中。

用于钣金加工的金属板的厚度小于10mm，优选介于0.4mm与1.5mm之间。

有利地，头与标记平面之间的标记距离d小于5mm，并且更优选地介于1mm与3mm之间。

本发明的一般概述

在本发明的上下文中，术语“打标”用于通过在金属的表面上开槽而在钣金加工的板上标出标记的形状。该布局可以在钢、铝、铜、锌等金属板上进行。相反，术语“标记”是指在金属板的板上打印形状。

因此，可以通过在板上进行的标记(例如墨迹绘图)来代替打标，前提是该绘图必须具有足够的不可磨灭性。但是，与通常使用喷墨打印的纸不同，板不吸收墨。这会导致毛刺/污垢，甚至彻底擦除。另外，在钣金加工中使用的金属板的表面光洁度并不总是很理想，并且打印变得更加困难。常规的水基和油基墨不适合使用，因为它们干燥缓慢且几乎不附着或根本不附着在金属表面上。

已经发现，通过使用适合于在无孔表面上打印的溶剂型墨，也称为速干墨，可以获得完全可接受的结果。

速干是指墨在十分之几秒后变干。例如，来自reajet(德国mühltal)的multipleblackap墨是非常适合的。

这些墨对金属表面具有良好的附着力。溶剂的快速蒸发和以这种方式干燥的墨的附着力在钣金加工过程中的金属表面上提供了高性能的解决方案。

标记优选地通过包括喷墨打印头的自动化系统来进行。喷墨打印头是众所周知的，并且其用途广泛。

喷墨打印技术要求在投影头和要打印的介质之间具有低且恒定的高度。高度可变将导致漫射喷墨投影过多或过少。

作为喷墨打印头的替代方法，可以使用激光打印头对金属板进行标记。

已经观察到，通常以平坦的板坯料形式存在的铝、钢和不锈钢板在其制造或包装过程中显示出所产生的材料的略微弯曲。另一方面，柔性“板”，例如由合成材料和/或轧制材料制成的板，例如与铝层压的塑料或pvc(例如，参见奥地利lenzing的lenzingplastics公司)比金属板具有更大的弹性变形并保留明显的自然褶皱，这使得这种类型的柔性板难以进行平坦处理。

这些平整度缺陷会在将板放置在系统中时使板的处理复杂化，并直接影响标记的性能。为了实现精确的标记，金属板必须是平坦的，使得可以在标记头与金属板之间保持距离d。

根据本发明的方法应考虑上述所有说明。该方法使得可以使用简单且廉价的元件替代在车间内的打标而无需标记师的帮助，并且对于实施打标的板的材料是通用的。该过程以可接受的成本为手动打标提供了一种具体的替代方法。

实际上，驱动系统和制动系统的组合作用使得可以张紧金属板并使金属板变平并且消除自然弯曲。然后可以以足够的精度在平坦的金属板表面上进行标记，以用于钣金加工应用。

有利地，在经张紧的板上标记/打印的步骤还包括通过驱动系统和制动系统的组合动作使经张紧的板移动经过标记头的步骤。这样，板在标记头的前面移动，并且标记头可以简单地横向于板的移动而移动。用于移动标记头的系统得以简化。

根据本发明的方法使得可以处理来自预切坯料和卷材的板。板的长度与机器的容量无关。这可以与自动切割机形成对比，在自动切割机中，所生产零件的长度与工作台的容量和待切割材料的位置成正比。例如，件的长度通常被限制为约3米。

本发明的另一个优点是，它可以使加工有条理，并且使材料的流动是最佳的和经济的。例如，在车间中的金属板上实施了标记后，就可以单独进行标记准备。然后可以将板运到现场或留在车间，由不那么专业的人员进行后续操作。

在此过程中，将金属板插入到驱动系统和制动系统的步骤优选包括以下步骤：

-将金属板插入到制动系统中；

-将标记头从标记平面中的工作位置移动到远离标记平面的停放位置；

-将制动系统从远离驱动系统的工作位置移动到靠近驱动系统的插入位置；

-将金属板从制动系统插入到驱动系统中；

-将制动系统从插入位置移动到工作位置；

-将标记头从停放位置移至工作位置。

这些步骤使插入板变得更加容易，例如，当所述板是如上所述的柔性板时。

根据另一方面，本发明提出了旨在用于在钣金加工中对板进行标记的系统。该系统包括：控制单元，控制单元构造成对系统进行控制；板驱动系统，板驱动系统构造成沿驱动方向在板上施加驱动力；板制动系统，该板制动系统构造成将与所述驱动力相反的制动力施加在板上以张紧板；以及标记头。标记头布置在驱动系统与制动系统之间。

该系统适于实施根据本发明的方法。本领域技术人员将理解，用于拉伸和平坦化金属板的系统可以包括使用机械力的任何系统。

有利地，该系统还包括金属板插入装置，制动系统安装在该金属板插入装置上。插入装置包括用于在如下两个位置之间对制动装置进行平移调节的装置：

-驱动系统附近的插入位置，在该插入位置中，可以将金属板插入到系统中；以及

-远离驱动系统的工作位置。

插入装置允许驱动系统和制动系统更靠近在一起，以减少板在其定位过程中的行程，并因此减少插入过程中的板的曲率和弯曲的影响。

有利地，标记头包括用于在垂直于标记平面的方向上在如下两个位置之间进行平移调节的装置：标记平面中的工作位置，用以对板上的打印进行优化；以及远离标记平面的停放位置，用以允许将板插入到系统中。

优选地，该系统还包括引导台，该引导台设置在制动系统与引导系统之间并且被构造成引导金属板。引导台的使用使将金属板插入到系统中变得更加容易。如果机器主要用于加工硬质金属板，则引导台可以代替插入装置。

优选地，标记头被配置为将适合于打印的墨投射在无孔表面上，所述墨优选为溶剂墨。墨必须快速干燥，例如墨在与驱动系统接触之前。

有利地，驱动系统和/或制动系统通过夹紧而作用在金属板上。

在特定实施方式中，驱动系统包括一对辊，该一对辊包括：被马达驱动而旋转的驱动辊；以及构造成将板压靠在驱动辊上的第一压力辊。有利地，驱动辊由钢制成，而第一压力辊由橡胶制成。

根据变型，驱动辊通过电动机旋转。该驱动系统包括齿轮系统，该齿轮系统构造成将第一压力辊的旋转控制到驱动辊的旋转。

在实施方式中，制动系统包括一对辊，该一对辊包括：引导辊；以及第二压力辊，第二压力辊构造成将金属板压靠在引导辊上。

优选地，第二压力辊构造成在板上施加可变压力。该可变压力例如根据所使用的材料直接改变夹紧效果，并因此改变金属板的张紧效果。

有利地，制动系统是毡压系统。毡压装置是一种机械简单且低成本的部件、可与未覆有塑料膜或不能经受刮擦的材料一起使用。

该系统优选地包括剪切机，该剪切机优选地设置在系统的下游。剪切机使得可以对板进行切割以限制其长度并简化经标记的板的运输。

在根据本发明的系统的优选实施方式中，该系统还包括设置在该系统上游的去拱形装置。有利地，所述去拱形装置包括引导台和三个去拱形辊。

在寻找解决方案时，发明人基于他/她自己对约束的观察，能够考虑纸打印系统。但是，没有一种已知的解决方案适合于钣金加工应用。

例如，在文献wo2008150143中已知一种喷墨打印装置。该文献公开了一种用于修理船体的在金属零件上的喷墨打印系统。在该系统中，除了平移运动之外，打印头还旋转。这是一个非常复杂的系统，该系统需要将打印头安装在旋转系统上。在此还发现了不提供金属板卷材插入的缺点。

文献wo2016017113a1中公开了另一种现有技术水平的系统。该系统包括打印单元，该打印单元构造成在来自卷材的金属板的表面上打印。卷轴在机器的一个输入侧解卷，并且在输出侧重新卷绕。板围绕旋转的滚筒在打印单元的前面传输。辊在系统输入和输出处产生的张力将金属板保持成抵靠旋转的滚筒。

该系统允许在金属板上进行打印，并使用来自卷材的金属板。但是，在板上的打印是通过复杂的系统完成的，该系统包括带有七个打印头的打印单元和用于打印墨的干燥单元。

此外，该系统仅与金属板卷材一起用作输入和输出。

以上介绍的系统都有主要的共同缺点。这些是涉及高生产成本的复杂系统。然而，在本发明的上下文中重要的是，所得系统比上述自动切割解决方案便宜。此外，以上介绍的系统不适用于加工以板坯或卷材形式提供的金属板。

附图说明

本发明的其他特征和特性将通过对以下呈现的本发明的至少一个有利实施方式的详细描述来示出，所述实施方式参照附图进行说明。附图中示出：

图1是根据本发明优选实施方式的标记系统的示意性侧视图；

图2是根据本发明另一个优选实施方式的标记系统的简化示意性侧视图；

图3是根据本发明另一优选实施方式的标记系统的简化示意性侧视图；

图4a至图4c是示出了使用图1的系统的用于插入硬质金属板的根据本发明的方法的实施方式的步骤的示意性侧视图；

图5a至图5d是示出了使用图1的系统用于插入柔性板的根据本发明的方法的实施方式的步骤的示意性侧视图。

具体实施方式

在图1中示出了根据本发明的系统10的优选实施方式，根据本发明的系统10包括：标记头12；配置为控制标记头12的控制单元13；驱动系统14；制动系统16以及插入装置27。图1示出了插入有金属板18的系统10。

控制单元13包含所有适当的部件。控制单元13允许金属板由标记头12标记，但是根据变型，控制单元还可以用于控制例如驱动系统14、制动系统16和插入系统27。

控制单元13包括未示出的与系统外部的元件通信的装置。因此，控制单元13能够以数字格式接收包含控制信息或将由控制单元处理的信息的信息，并将所述信息作为命令发送到系统中。

特别地，控制单元13接收包含由cad/cam类型的软件产生的图形的数据，借助于该cad/cam类型的软件，三维的零件的形状已经被转换成二维投影，并且基于该数据，将使用标记头对金属板进行标记。

标记头12可以是例如合适的喷墨打印头、或激光打印头或任何合适的打印头。激光打印当然比喷墨打印快。并且激光打印首先是比使用喷墨头的系统更昂贵的系统。但是随着价格差距的缩小，激光打印很快就会成为首选。在以下实施方式中，使用喷墨打印头作为示例。

所使用的墨是一种在金属表面上快速干燥的溶剂型墨。

标记头12安装在未示出的框架上。它包括沿标记平面的平移调节装置(未示出)，该标记平面优选是水平的。标记头12还具有用于在垂直于标记平面的方向上进行平移调节的装置。头12在垂直于标记平面的方向上的平移发生在如下两个位置之间：工作位置，在工作位置所述头处于标记平面中；以及停放位置，在停放位置所述头远离标记平面，用以允许将金属板插入到系统中。

标记头的平移调节的装置可以包括任何合适的装置，例如带齿轮的马达或液压系统。

板18是由适于钣金加工的材料例如钢、铝、不锈钢或复合材料制成的。

板18在平行于标记平面的平面中在标记头的前面从制动系统16到驱动系统14沿着称为通过线p的线被驱动。

在图1所示的实施方式中，驱动单元14具有两个辊，即驱动辊20和初始压力辊22。在操作期间，两个辊20、22布置在板18的任一侧并通过夹紧而作用在板18上。

发动机汽缸20是优选地由钢制成的汽缸，由未示出的马达驱动而旋转。可以使用任何合适的马达例如电动机来驱动辊。

齿轮系统(未示出)可以将第一压力辊22的旋转控制到驱动辊20的旋转，从而增强辊20、22的驱动作用。根据变型，第一压力辊可以替代地被安装成使得第一压力辊可以相对于框架自由旋转。

在此，第一压力辊22是橡胶辊，该橡胶辊构造成在金属板18上施加压力。驱动辊20对压力的阻力使板被迫在驱动系统的两个辊20、22之间。

当驱动辊20旋转时，被压在驱动辊20与第一压力辊22之间的板18在驱动辊20的旋转方向上被驱动。驱动方向对应于沿着通过线p在与制动系统16相反的方向上的取向。然后，驱动系统14通过箭头fe在驱动方向上向图1所示的金属板施加驱动力。

有利地，第一压力辊包括未示出的夹紧装置，该夹紧装置允许调节驱动系统的辊之间的距离并实现在金属板上的可变夹紧力。

制动系统16安装在插入装置27上。插入装置27在图中由矩形表示。插入装置27用作制动系统16的支撑件，并且具有用于在靠近驱动系统14的插入位置和远离驱动系统14的操作位置之间对制动系统16进行平移调节的装置。本领域技术人员将理解可以使用任何合适的移动装置，例如导轨和/或轮子。

制动系统16在此由两个优选的橡胶辊组成，即一个引导辊24和第二压力辊26。类似于驱动系统，两个辊24和26在工作时位于板18的任一侧上并且通过夹紧而作用在板18上。

引导辊24用作金属板18的支撑。引导辊24可被安装成使得引导辊24可相对于插入装置27自由旋转。

制动系统16可以在打开位置之间与关闭位置之间被致动，在该打开位置，第二压力辊26远离引导辊24；在该关闭位置，第二压力辊26压靠引导辊24。制动系统16的施加可以手动地或通过任何适当的方式来控制。

当驱动系统14驱动板18时，板18移动到制动系统16中，从而使制动系统16的辊逆着辊的惯性旋转。该惯性产生了沿与驱动力fe相反的方向施加在板18上的在图1中由箭头ff所表示的制动力。制动力ff与板18和制动系统16之间的接触处的打滑直接相关。

压力辊26的按压力优选是可变的。因此，制动力ff可以由第二压力辊施加的压力来确定和控制。

制动力和驱动力的相互作用被设计为使板沿着通过线p在标记头前面(下方)移动，标记头横向于通过线p移动。这使得可以在板的整个宽度和长度上进行标记。

为了使金属板18沿通过线p行进，驱动力fe必须明显大于制动力ff。

当然也可以在标记平面中在两个方向上移动标记头，并使板保持静止(其中驱动力和制动力相等)。

在另一实施方式中，如图2所示，制动系统16具有毡压装置(depresseàfeutres(feltpress))。毡压装置包括：两个毡块28，两个毡块28在操作中布置在板18的任一侧；以及可变夹紧装置，未示出，用于将两个毡块28夹紧抵靠板18。毡压装置可以相对于插入装置27平移地安装，并在将制动力同时施加到金属板上的同时用作引导件。可以使用任何合适的可变夹紧装置，例如，液压或气动活塞，或机械夹紧系统。

在由未覆有塑料膜或不能经受刮擦的材料制成的板的情况下，限制毡压装置的使用。制动系统中的毡压装置是有利的，因为它比汽缸便宜。

在操作期间，驱动系统14和制动系统16分别向金属板18施加相反的力fe和ff。然后，金属板18在驱动系统14和制动系统16之间被张紧。这种张紧消除了金属板18上的皱褶并提供平坦的打印表面。然后将金属板18的表面容易地保持在与标记平面相距预定距离d的平行平面中。

在图3所示的实施方式中，系统还包括剪切机30，以在板的整个宽度上切割板。当板18来自卷材32并且项目仅需要卷材32的一部分时，优选使用剪切机30。剪切机30在必须将板分成较短部段的所有情况下也是有用的。

剪切机30有利地安装在系统的出口处，即沿驱动方向在驱动装置之后，以保持板插入在驱动装置与制动装置之间。剪切机30还可以安装在系统的入口处，在沿驱动方向的制动系统之前，或在任何其他合适的位置。

现在将参照图1所示的系统描述在旨在用于根据本发明的钣金加工中的金属板上标记的过程的实施方式。

首先，准备标记信息。可以在带有绘图软件或专用钣金加工软件的单独系统上完成此准备工作。该软件为该步骤提供了足够的支持，以由比标记师能力低的技术人员来执行。

除了标记成形零件之外，在材料上标记附加信息(例如组件中的零件编号)也是有利的(例如，一个折弯可以由多个段组成)。金属板上信息的这种处理为零件制造的质量提供了额外的保证，并限制了人为干预。在自动切割机上，可以通过在纸质标签上打印然后手动粘贴来完成。在本发明中，在标记信息的创建期间，在上游更有效地进行了人工干预。

一旦准备好信息，就将该信息传输到控制单元13。可以通过任何适当的方式(例如，有线或无线网络)来完成数据传输。

在开始标记金属板之前，将金属板插入到制动系统16中和驱动系统14中。优选地是从制动系统16到驱动系统14。

如上所述，将金属板插入到系统中的过程取决于金属板的性质。在插入硬质板、插入柔性板、作为板坯插入和插入来自卷材的板之间有区别。

参照图4a至图4c描述插入硬质金属板，例如平板金属坯料。

标记头12处于工作位置并且制动系统16打开。板18被插入在制动系统16的汽缸之间。

板18被手动或机械地推入到制动系统中，即在第二压力辊26与引导辊24之间。板18被推入到驱动器中在第一压力辊22与驱动辊20之间。

在将板插入驱动系统14中之后，第二压力辊26抵靠板运动以将制动系统16带到关闭位置。然后板18通过夹紧而被保持在制动系统16中。

然后，板18被推入或拉入到驱动系统中位于第一压力辊22与驱动辊20之间。

驱动辊20被接通并且驱动系统14在驱动方向上在板18上施加驱动力。制动系统16在与驱动力相反的方向上施加制动力，以便张紧金属板。

然后板18被张紧并且其具有平坦的表面，标记头能够在该平坦的表面上进行标记。

现在参照图5a至图5d描述插入来自金属板卷材的柔性金属板。

首先，制动系统16是打开的。板被手动地或机械地推入到制动系统16中，即在第二压力辊26与引导辊24之间。

在板被插入到制动系统中之后，第二压力辊26抵靠板18移动以使制动系统16进入关闭位置。该板然后通过夹紧而被保持在制动系统16中。

然后将标记头12移动到停放位置，并且致动插入装置27以将制动系统16移动到其插入位置。如图5b所示，在插入位置，制动系统16靠近驱动系统14，几乎与驱动系统14接触。

可以看出，在停放位置，标记头12与标记平面相距足够远，使得制动系统16可以在不与标记头12接触的情况下移动成更靠近驱动系统14。

然后，板18被推入或拉入到驱动系统中在第一压力辊22与驱动辊20之间。

当板18被插入到驱动系统14中时，插入装置27被致动以将制动系统16移动到其操作位置。该步骤可以与驱动辊20的启动同时进行。

在操作位置中，制动系统16距离驱动系统14足够远，以允许标记头12在金属板上进行打印。

然后板18被张紧并且具有平坦的表面，标记头能够在该平坦的表面上进行标记。

最后的插入步骤是将标记头12放回到标记平面中的工作位置，该位置与金属板相距距离d。

在未示出的其他实施方式中，在制动系统16与驱动系统14之间安装引导台是有利的。在这种情况下，在引入材料时不再需要将制动系统16和驱动系统14放在一起。可以移除插入装置，简化系统。

对于更专门使用硬质材料(例如已经被拉直或拉平)的用户而言，此操作模式可以是首选的。

在未示出的变型中，引导台也可以由导轨或用于引导金属板的任何其他系统代替。

例如，可以使用具有面向彼此的u形型材的导轨。然后，将u形型材配置为形成用于金属板边缘的壳体。当板被插入后，板会在制动系统之后进入导轨凹部，并被引导至驱动系统。在这种情况下，也可以移除插入装置。

在如上所述插入柔性或刚性板之后，制动系统16和驱动系统施加在板18上的组合的力将板18张紧，该板18具有平坦的表面，标记头12能够在该平坦的表面上进行标记/打印。

标记头12在驱动系统和制动系统之间被设置成与金属板相距预定距离d。

板18上的标记可以使用速干墨例如溶剂型墨来初始化。在标记过程中，驱动系统14将板18沿着通过线p在标记头12的前面移动。标记头12横向于通过线p移动，以使得该标记头覆盖板18的宽度。可以通过控制单元13使标记头和金属板的运动同步化。

在隔热中，成型零件的组装通常通过螺钉完成。为此目的，必须冲压出直径约为3.2mm至3.3mm的孔。在未示出的实施方式中，孔的位置也可以标记在金属板上。

冲压工作可以例如在配备有冲压装置的另一台机器上进行。冲压装置的定位通常是通过在金属板上标记的几何返回上对齐的圆的低发射激光投影来完成的。

为了辅助定位冲压装置，可以有利地在以要冲压的孔为中心的圆的圆周上标记任何形式的几何提示，例如点或十字。

在未示出的实施方式中，系统还包括设置在系统上游的去拱形(décambrage(decambering))装置。所述去拱形装置包括例如引导台和一组三个去拱形辊。该去拱形装置允许在将金属板插入到系统之前对金属板进行准备，从而使金属板相对平坦并且易于处理。

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