DE19855073A1

DE19855073A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zweier Bauteile durch Nahtschweißen mittels eines Laserstrahls

Info

Publication number: DE19855073A1
Application number: DE19855073A
Authority: DE
Inventors: Werner Ulrich; Bernd Bisanz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1998-11-28
Filing date: 1998-11-28
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2018-11-29
Also published as: DE19855073B4

Abstract

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zweier Bauteile (2, 3) durch Nahtschweißen mittels eines Laserstrahls (4) umfassen mindestens ein Andrückelement (6, 7), das zur Druckbeaufschlagung zu verbindender Bauteilbereiche (10, 11) in Richtung eines Auflageelements (8) vorgesehen ist, auf dem Unterseiten (14, 15) der zu verbindenen Bauteilbereiche (10, 11) beim Nahtschweißen aufliegen. Beidseitig des Auflageelements (8) ist jeweils ein Andrückelement (6, 7) angeordnet. Das Einspannen zweier Bauteile, die durch Nahtschweißen mittels eines Laserstrahls miteinander verbunden werden sollen, wurde verbessert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zweier Bauteile durch Nahtschweißen mittels eines Laserstrahls, umfassend mindestens ein Andrückelement, das zur Druckbeaufschlagung zu verbindender Bauteilbereiche in Richtung eines Auflageelements vorgesehen ist, auf dem Unterseiten der zu verbindenden Bauteilbereiche beim Nahtschweißen aufliegen.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art sind beispielsweise durch die US-Patentschrift 4,237,363 bekanntgeworden.

Die Vorrichtung und das Verfahren sind dazu vorgesehen, Bauteilbereiche miteinander zu verbinden, die entweder einander teilweise überlappen oder über Stoßkanten aneinanderstoßen. Die Bauteile bestehen aus einem schweißbaren Material, beispielsweise aus Metall oder Kunststoff.

Der US-Patentschrift ist zu entnehmen, daß zwei Andrückelemente nebeneinander über den sich überlappenden Bauteilbereichen angeordnet sind. Die beiden Andrückelemente pressen die sich überlappenden Bauteilbereiche auf das Auflageelement.

Das Auflageelement ist direkt unterhalb der beiden Andrückelemente beziehungsweise unterhalb der Bauteile positioniert. Zwischen die beabstandeten Andrückelemente ist der Laserstrahl fokussiert.

Probleme bereitet es, mit Hilfe der bekannten Vorrichtung beziehungsweise bei Durchführung des bekannten Verfahrens Bauteile miteinander zu verschweißen, die dünnwandig aufgebaut sind oder über einen direkten Kantenstoß aneinandergefügt werden sollen, weil die Anordnung des mindestens einen Andrückelements in Verbindung mit dem Auflageelement keine ausreichende Verspannung der Bauteile zuläßt. Aus diesem Grund sind diese Bauteile nicht ausreichend lagefixiert, so daß unter Umständen keine exakte Schweißnaht in der beabsichtigten Art und Weise entstehen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Einspannen zweier Bauteile zu verbessern, die durch Nahtschweißen mittels eines Laserstrahls miteinander verbunden werden sollen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannte Art gelöst, beidseitig deren Auflageelement jeweils ein Andrückelement angeordnet ist. Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gelöst, bei dem die zu verbindenden Bauteilbereiche mit Hilfe eines jeweils beidseitig des Auflageelement angeordneten Andrückelements unter Verformung an einen Teil der Außenkontur des Auflageelements angepreßt werden.

Die Andrückelemente und das Auflageelement können in einer Weise zusammenwirken, daß die zu verbindenden Bauteilbereiche sich formschlüssig an einen Teil der Außenkontur des Auflageelements anschmiegen. Dies führt dazu, daß sich beispielsweise überlappende dünnwandige Bauteilbereiche exakt übereinanderfügen. Beim Schweißvorgang kann folglich eine saubere und exakte Schweißverbindung entstehen. Die verbesserte Spanntechnik im Bereich des Auflageelements gewährleistet auch, daß zwei über ihre Seitenflächen kantenweise aneinander anliegende Bauteilbereiche in diesem Kantenbereich aneinandergefügt bleiben, wenn der Schweißvorgang einsetzt.

Besonders bevorzugt ist es, daß die Andrückelemente in Längsrichtung der Schweißnaht hintereinander positioniert sind. Dies ermöglicht eine Verformung der Bauteilbereiche am Auflageelement, so daß diese Bauteilbereiche dicht aneinander anliegen. Die Bauteile können in Längsrichtung der Schweißnaht an den Andrückelementen und dem Auflageelement vorbeigeführt werden, während der Schweißvorgang permanent durchgeführt wird.

Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Andrückelemente und/oder das Auflageelement durch Andrückrollen und/oder eine Auflagerolle ausgebildet sind. Beim Schweißvorgang können die Bauteile linienhaft an den Außenumfangsflächen der Rollen anliegen und definiert verspannt werden.

Vorteilhafterweise können die Andrückrollen und/oder die Auflagerolle zum Transport der Bauteile geeignet sein. Hierdurch kann es zu einer kompakten Bauweise der Vorrichtung kommen, weil das Verspannen und der Transport der Bauteile miteinander kombiniert durch ein einziges Rollensystem ausgebildet sind.

Unterschiedliche Verspannmöglichkeiten der Bauteile zwischen dem Auflageelement und den Andrückelementen ergeben sich, wenn die Andrückelemente und/oder das Auflageelement verschieblich gelagert sind. Einerseits kann der Anpreßdruck dieser Elemente an die zu verbindenden Bauteile kontrolliert werden. Andererseits wird es leicht möglich, Bauteile unterschiedlicher Größe mit einem gewünschten reproduzierbaren Anpreßdruck zu verspannen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der schematischen Zeichnung, deren Figur mit Hilfe einer dreidimensionalen Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung einer Verbindung zweier Bauteile durch Nahtschweißen mittels eines Laserstrahls erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt.

Aus der Figur ist der schematische Aufbau einer Vorrichtung 1 zur Herstellung einer Verbindung zweier Bauteile 2 und 3 durch Nahtschweißen mittels eines Laserstrahls 4 gezeigt. Nähere Einzelheiten des Aufbaus einer Lasereinrichtung 5 beziehungsweise von Transporteinrichtungen für die Bauteile 2 und 3 sind in der Figur nicht enthalten. Ebenso sind auch Einrichtungen nicht dargestellt, um eine Verschiebung der Andrückelemente 6 und 7 beziehungsweise des Auflageelements 8 durchzuführen und unterschiedliche Anpreßdrücke oder Verspannungen der Bauteile 2 und 3 zu realisieren.

Die Andrückelemente 6 und 7 sind durch Andrückrollen ausgebildet, die auch einen Transport der Bauteile 2 und 3 in Pfeilrichtung 9 ermöglichen. Die Bauteile 2 und 3 sind dünnwandig aufgebaut und aus einem schweißbaren Material gefertigt. Randbereiche 10 und 11 der Bauteile 2 und 3 überlappen einander, so daß sie mittels des Laserstrahls 4 verschweißt werden können. Zur Unterstützung des Schweißvorgangs sind die Andrückelemente 6 und 7 in Pfeilrichtung 9 hintereinander angeordnet, während das Auflageelement 8 zwischen den beiden Andrückelementen 6 und 7 beabstandet vorgesehen ist. Die Andrückelemente 6 und 7 und das Auflageelement 8 können in einer Weise zusammenwirken, daß die Bauteile 2 und 3 im Bereich des Auflageelements 8 verformt, gebogen und aneinandergepreßt werden. Die beiden Andrückelemente 6 und 7 wirken auf Oberseiten 12 und 13 der Bauteile 2 und 3 ein, während Unterseiten der Bauteile 2 und 3 auf dem Auflageelement 8 anliegen. Über den Transport der Bauteile 2 und 3 in Pfeilrichtung 9 und permanenter Betätigung der Lasereinrichtung 5 kann es zur fortwährenden Ausbildung einer exakten Schweißnaht kommen.

Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung zur Herstellung einer Schweißverbindung

2

Bauteil

3

Bauteil

4

Laserstrahl

5

Lasereinrichtung

6

Andrückelement

7

Andrückelement

8

Auflageelement

9

Pfeilrichtung

10

Bauteilbereich

11

Bauteilbereich

12

Oberseite

13

Oberseite

14

Unterseite

15

Unterseite

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung einer Verbindung zweier Bauteile (2, 3) durch Nahtschweißen mittels eines Laserstrahls (4), umfassend mindestens ein Andrückelement (6, 7), das zur Druckbeaufschlagung zu verbindender Bauteilbereiche (10, 11) in Richtung eines Auflageelements (8) vorgesehen ist, auf dem Unterseiten (14, 15) der zu verbindenden Bauteilbereiche (10, 11) beim Nahtschweißen aufliegen, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig des Auflageelements (8) jeweils ein Andrückelement (6, 7) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückelemente (6, 7) in Längsrichtung der Schweißnaht hintereinander positioniert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückelemente (6, 7) und/oder das Auflageelement (8) durch Andrückrollen und/oder eine Auflagerolle ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückrollen und/oder die Auflagerolle zum Transport der Bauteile (2, 3) geeignet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückelemente (6, 7) und/oder das Auflageelement (8) verschieblich gelagert sind.

6. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zweier Bauteile (2, 3) durch Nahtschweißen mittels eines Laserstrahls (4), umfassend mindestens ein Andrückelement (6, 7), das zur Druckbeaufschlagung zu verbindender Bauteilbereiche (10, 11) in Richtung eines Auflageelements (8) vorgesehen ist, auf dem Unterseiten (14, 15) der zu verbindenden Bauteilbereiche (10, 11) beim Nahtschweißen aufliegen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Bauteilbereiche (10, 11) mit Hilfe eines jeweils beidseitig des Auflageelements (8) angeordneten Andrückelements (6, 7) unter Verformung an einen Teil der Außenkontur des Auflageelements (8) angepreßt werden.