AT522547A1 - Positioning aid for laser welding and positioning processes - Google Patents
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Abstract
Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Positionieren eines Laserstrahls beim Schweißen von elektrischen Leitern, ein Schweißverfahren für elektrische Leiter, eine Schweißvorrichtung für elektrische Leiter und eine Positionierhilfe für das Laserschweißen von elektrischen Leitern.The application relates to a method for positioning a laser beam when welding electrical conductors, a welding method for electrical conductors, a welding device for electrical conductors and a positioning aid for laser welding of electrical conductors.
Description
serschweißen von elektrischen Leitern. welding of electrical conductors.
Beim Laserschweißen von elektrischen Leitern bzw. deren Enden kann es mit bekannten Verfahren des Standes der Technik Probleme bei der Positionierung des Laserstrahls auf die zu verschweißenden Leiterenden geben. Eine mögliche Schwierigkeit kann z.B. ein sehr geringer optischer Kontrast zwischen der When laser welding electrical conductors or their ends with known methods of the prior art, there can be problems with the positioning of the laser beam on the conductor ends to be welded. A possible difficulty can e.g. a very low optical contrast between the
Schweißstelle und der Umgebung sein. Welding point and the environment.
Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und Vorrichtungen sowie Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels derer ein Benutzer in der Lage ist, eine einfache Positionierung eines La-The object of the present application is to overcome the disadvantages of the prior art and to provide devices and methods by means of which a user is able to easily position a load
serstrahls beim Schweißen von Leiterenden. beam when welding conductor ends.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprü-This object is achieved by a device and a method according to the claims
chen gelöst. chen solved.
Das anmeldungsgemäße Verfahren Verfahren zum Positionieren eines Laserstrahls beim Schweißen von elektrischen Leiterenden eines elektrischen Bauteils, umfasst die Schritte von Bereitstellen des elektrischen Bauteils in einer Haltevorrichtung. Auflegen einer Positionierhilfe auf das elektrische Bauteil, sodass die elektrischen Leiterenden durch die Positionierhilfe stehen und die Positionierhilfe das elektrische Bauteil zumindest teilweise abdeckt. Bestimmen der Positionen The method according to the application, method for positioning a laser beam when welding electrical conductor ends of an electrical component, comprises the steps of providing the electrical component in a holding device. Placing a positioning aid on the electrical component so that the electrical conductor ends stand through the positioning aid and the positioning aid at least partially covers the electrical component. Determine the positions
der Leiterenden mittels einer kamerabasierten Positionierungsvorrichtung. Positio-of the conductor ends by means of a camera-based positioning device. Positional
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terenden. Dies kann von Vorteil sein, weil ein Laserstrahl einfacher auf die zu verschweißenden Leiterenden positioniert und damit die Qualität der Schweißung und end. This can be advantageous because a laser beam is positioned more easily on the conductor ends to be welded and thus the quality of the weld and
erhöht und eine Taktzeit reduziert werden kann. increased and a cycle time can be reduced.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann der Laserstrahl auf Kanten der Leiterenden positioniert werden. Auch kann der Laserstrahl auf die Mitte von Kanten der Leiterenden positioniert werden. Dies kann von Vorteil sein, According to a further aspect of the present application, the laser beam can be positioned on edges of the conductor ends. The laser beam can also be positioned on the center of the edges of the conductor ends. This can be beneficial
da somit eine Verschweißung mit hoher Qualität möglich ist. as this enables high quality welding.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann die Positionierhilfe so aufgelegt werden, dass die Haltevorrichtung zumindest teilweise abgedeckt wird. Dies kann von Vorteil sein, weil somit das Bestimmen der Positionen According to a further aspect of the present application, the positioning aid can be placed in such a way that the holding device is at least partially covered. This can be an advantage because it allows you to determine the positions
der Leiterenden des elektrischen Bauteils vereinfacht werden kann. the conductor ends of the electrical component can be simplified.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung können sich die elektrischen Leiterenden verjüngen und der Laserstrahl wird auf einen Punkt in einem Raum zwischen den Leiterenden positioniert. Dies kann von Vorteil sein, da somit auch bei komplizierterer Geometrie der elektrischen Leiterenden eine qualitativ According to a further aspect of the present application, the electrical conductor ends can be tapered and the laser beam is positioned on a point in a space between the conductor ends. This can be an advantage, since a qualitative result even with a more complicated geometry of the electrical conductor ends
hochwertige Schweißung erlangt werden kann. high quality weld can be obtained.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann ein Schweißverfahren für elektrische Leiter eines der Verfahren der oben genannten Aspekte umfassen. Das Schweißverfahren kann weiterhin die Schritte des Verschweißens der Leiterenden und des Entfernens der Positionierhilfe nach dem Schritt des Positionierens umfassen. Dies kann von Vorteil sein, weil das Schweißverfahren vereinfacht und verkürzt werden kann, weil eine Positionierung schneller und zuverlässi-According to a further aspect of the present application, a welding method for electrical conductors can comprise one of the methods of the above-mentioned aspects. The welding method can further include the steps of welding the conductor ends and removing the positioning aid after the step of positioning. This can be advantageous because the welding process can be simplified and shortened because positioning is quicker and more reliable.
ger erreicht werden kann. ger can be achieved.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann das Schweißverfahren nach dem Schritt des Verschweißens und vor dem Schritt des Entfernens den Schritt des Schwenkens der Haltevorrichtung umfassen. Dies kann von Vorteil According to a further aspect of the present application, the welding method can comprise the step of pivoting the holding device after the step of welding and before the step of removing. This can be beneficial
sein, weil so eventuelle Schweißspritzer von der Positionierhilfe abfallen und somit because any weld spatter falls off the positioning aid and thus
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unterstützt werden. get supported.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann eine Schweißanordnung für Leiterenden eines elektrischen Bauteils eine Haltevorrichtung, eine Laserquelle und eine Positionierhilfe umfassen. Dies kann von Vorteil sein, weil mit der Schweißanordnung ein Schweißprozess zeiteffizienter und damit kosten-According to a further aspect of the present application, a welding arrangement for conductor ends of an electrical component can comprise a holding device, a laser source and a positioning aid. This can be advantageous because the welding arrangement makes a welding process more time-efficient and therefore more cost-effective.
günstiger durchgeführt werden kann. can be carried out cheaper.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann bei der Schweißanordnung die Haltevorrichtung schwenkbar sein. Dies kann von Vorteil sein, weil somit nach dem Schweißvorgang die Haltevorrichtung geschwenkt werden kann und etwaige Schweißspritzer auf der Haltevorrichtung und/oder Positionierhilfe ab-According to a further aspect of the present application, the holding device in the welding arrangement can be pivotable. This can be advantageous because the holding device can be swiveled after the welding process and any weld spatter on the holding device and / or positioning aid can be
fallen und damit nicht in das elektrische Bauteil gelangen können. fall and thus cannot get into the electrical component.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann bei der Schweißanordnung die Haltevorrichtung mit einer Vibrationsvorrichtung versehen sein. Dies kann von Vorteil sein, weil dadurch eventuelle Schweißspritzer leichter von According to a further aspect of the present application, the holding device in the welding arrangement can be provided with a vibration device. This can be an advantage because it makes possible weld spatter easier to remove
der Haltevorrichtung bzw. der Positionierhilfe entfernt werden können. the holding device or the positioning aid can be removed.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung weist eine Positionierhilfe für das Laserschweißen von Leiterenden eines elektrischen Bauteils, zumindest einen Leiterdurchbruch auf. Mit anderen Worten ist ein Leiterdurchbruch ein Loch in der Positionierhilfe. Dies kann von Vorteil sein, weil die somit ein starker Kontrast zwischen den Leiterenden und der Positionierhilfe möglich ist und somit das Positionieren auf die Leiterenden vereinfacht wird. In der Verwendung der Positionierhilfe steht zumindest ein Leiterende durch einen Leiterdurchbruch. Die Dimensionen des Leiterdurchbruchs sind bevorzugt so gewählt, dass das jeweilige Leiterende ohne oder nur mit sehr geringem Spalt zwischen Leiterende und Positionierhilfe durch die Positionierhilfe steht. Es kommen Spiel-, Übergangs- oder Übermaßpassungen zwischen dem Leiterdurchbruch und dem entsprechenden According to a further aspect of the present application, a positioning aid for laser welding of conductor ends of an electrical component has at least one conductor opening. In other words, a conductor breakthrough is a hole in the positioning aid. This can be advantageous because a strong contrast between the conductor ends and the positioning aid is thus possible and positioning on the conductor ends is simplified. When the positioning aid is used, at least one end of the conductor stands through a conductor opening. The dimensions of the conductor breakthrough are preferably selected such that the respective conductor end stands with no or only a very small gap between the conductor end and the positioning aid through the positioning aid. There are play, transition or oversize fits between the conductor opening and the corresponding one
Leiterende in Frage. End of ladder in question.
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weilig optimale Material bzw. die optimale Materialpaarung gewählt werden kann. Sometimes optimal material or the optimal material pairing can be selected.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann die Positionierhilfe zumindest teilweise aus Papier hergestellt sein. Dies kann von Vorteil sein, weil eine Bearbeitung der Positionierhilfe zum Beispiel zur Erstellung des zumindest einen Leiterdurchbruchs einfach durchgeführt werden kann und die Positio-According to a further aspect of the present application, the positioning aid can be made at least partially from paper. This can be advantageous because the positioning aid can easily be processed, for example to create the at least one conductor opening, and the positioning
nierhilfe generell kostengünstig hergestellt werden kann. nierhilfe can generally be produced inexpensively.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann eine Positionierhilfe weiterhin zumindest eines von Prägungen, Perforationen und Verstärkungen umfassen. Dies kann von Vorteil sein, weil somit die Positionierhilfe auf die jeweilige Verwendung angepasst werden kann. Verstärkungen können z.B. Sicken (Prägungen) oder Materialaufdopplungen sein, welche der Positionierhilfe in bestimmten Bereichen erhöhte Stabilität verleihen. Prägungen sowie Perforierungen können das Entfernen der Positionierhilfe dadurch erleichtern, dass sie kontrolliert eingerissen oder zerrissen werden kann und damit einfacher und schneller entfernt werden kann. Prägungen können weiterhin die Positionierhilfe für eine eventuelle spezielle Verwendung in eine bestimmte Form bringen und/oder Markierun-According to a further aspect of the present application, a positioning aid can furthermore comprise at least one of embossings, perforations and reinforcements. This can be an advantage because the positioning aid can be adapted to the respective use. Reinforcements can e.g. Corrugations (embossing) or doubling of material, which give the positioning aid increased stability in certain areas. Embossing and perforations can make it easier to remove the positioning aid because it can be torn or torn in a controlled manner and can thus be removed more easily and quickly. Embossing can also bring the positioning aid into a certain shape for a possible special use and / or marking
gen bilden. gen form.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann die Positionierhilfe weiterhin einen Griff umfassen. Dies kann von Vorteil sein, weil die Positionierhilfe einfacher gehandhabt werden kann. Diese Handhabung kann manuell According to a further aspect of the present application, the positioning aid can furthermore comprise a handle. This can be an advantage because the positioning aid can be handled more easily. This handling can be done manually
und/oder maschinell geschehen. and / or done by machine.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann die Positionierhilfe weiterhin zumindest eine Markierung aufweisen. Dies kann von Vorteil sein, weil die Positionierhilfe somit z.B. leichter ausgerichtet werden kann und/oder von According to a further aspect of the present application, the positioning aid can furthermore have at least one marking. This can be an advantage because the positioning aid can be used e.g. can be more easily aligned and / or from
einer Vorrichtung zumindest eines von detektiert, aufgenommen und gehandhabt a device at least one of detected, recorded and handled
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geprägt sein. being shaped.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann die Positionierhilfe weiterhin eine Beschichtung auf zumindest einer der Oberflächen der Positionierhilfe umfassen. Dies kann von Vorteil sein, weil damit z.B. ein Einbetten von eventuellen Schweißspritzern erreicht werden kann bzw. ein Verspringen von Schweißspritzern gehemmt werden kann. Insgesamt kann die Positionierhilfe According to a further aspect of the present application, the positioning aid can furthermore comprise a coating on at least one of the surfaces of the positioning aid. This can be an advantage, because e.g. embedding of any weld spatter can be achieved or the jumping of weld spatter can be inhibited. Overall, the positioning aid
durch eine Beschichtung widerstandsfähiger gestaltet werden. be made more resistant by a coating.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung kann die Positionierhilfe zumindest eines sein von brandhemmend, selbstverlöschend und Schweißspritzer einbettend. Dies kann den Vorteil haben, dass etwaige Schweißspritzer nicht weiterspringen können, sondern durch die Positionierhilfe aufgenommen werden. Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn die Positionierhilfe nicht in Brand geraten kann oder ein Brand wieder selbstverlöscht. Der gesamte Vorgang In another aspect of the present application, the positioning aid can be at least one of fire retardant, self-extinguishing, and embedding weld spatter. This can have the advantage that any weld spatter cannot jump further, but is picked up by the positioning aid. It can also be advantageous if the positioning aid cannot catch fire or if a fire extinguishes itself. The whole process
kann so zuverlässiger gemacht werden. can thus be made more reliable.
Alle oben genannten Aspekte können frei untereinander kombiniert werden, insbesondere können Merkmale der Vorrichtung in die Verfahren übernommen bzw. mit All of the above-mentioned aspects can be freely combined with one another, in particular features of the device can be incorporated into the method or with
diesen kombiniert werden und vice versa. these can be combined and vice versa.
Zum besseren Verständnis der Anmeldung wird diese anhand der nachfolgenden For a better understanding of the registration, this is based on the following
schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung: schematic figures explained in more detail. They each show in a greatly simplified, schematic representation:
Fig. 1 ein elektrisches Bauteil mit Leiterenden in einer Haltevorrichtung mit separater und aufgelegter Positionierhilfe, sowie eine Detailansicht der 1 shows an electrical component with conductor ends in a holding device with a separate and placed positioning aid, and a detailed view of the
aufgelegten Positionierhilfe; positioned positioning aid;
Fig. 2 eine perspektivische Schemaansicht von Leiterenden; Fig. 3 eine weitere perspektivische Schemaansicht von alternativen Leiterenden; 2 shows a perspective schematic view of conductor ends; 3 shows a further perspective schematic view of alternative conductor ends;
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richtung beim Bestimmen der Position von elektrischen Leiterenden; direction when determining the position of electrical conductor ends;
Fig. 5 eine weitere perspektivische Schemaansicht von alternativen Leiterenden; 5 shows a further perspective schematic view of alternative conductor ends;
Fig. 6 eine weitere perspektivische Schemaansicht von alternativen Leiterenden. 6 shows a further perspective schematic view of alternative conductor ends.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lage-By way of introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference symbols or the same component designations, whereby the disclosures contained in the entire description can be transferred accordingly to the same parts with the same reference symbols or the same component names. The location details chosen in the description, such as above, below, to the side, etc., refer to the figure immediately described and shown and these position
angaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. in the event of a change in position, information must be transferred to the new position accordingly.
Unter anfänglicher Bezugnahme auf Figur 1 ist in Teilen A und B eine Positionierhilfe 1, eine Haltevorrichtung 4, ein elektrisches Bauteil 2 und eine Haltevorrichtung 4 gezeigt. Im Teil A der Fig. 1 ist die Positionierhilfe 1 oberhalb der Haltevorrichtung 4 gezeigt, in welche das elektrische Bauteil 2 mit seiner Vielzahl von elektrischen Leiterenden 3 eingesetzt ist. Die Positionierhilfe 1 weist eine in Anordnung und Anzahl den elektrischen Leiterenden 3 entsprechende Menge an Leiterdurchbrüchen 9 auf. Die Anzahl und Anordnung der elektrischen Leiterenden 3, With initial reference to FIG. 1, parts A and B show a positioning aid 1, a holding device 4, an electrical component 2 and a holding device 4. In part A of FIG. 1, the positioning aid 1 is shown above the holding device 4, into which the electrical component 2 with its multiplicity of electrical conductor ends 3 is inserted. The positioning aid 1 has a number of conductor openings 9 corresponding in arrangement and number to the electrical conductor ends 3. The number and arrangement of the electrical conductor ends 3,
sowie die Form des elektrischen Bauteils 2 ist rein beispielhaft und beliebig. and the shape of the electrical component 2 is purely exemplary and arbitrary.
In Teil B der Fig. 1 ist das elektrische Bauteil 2 in der Haltevorrichtung 4 und mit aufgelegter Positionierhilfe 1 gezeigt. Die Leiterenden 3 stehen durch die Positionierhilfe 1 und insbesondere durch die Leiterdurchbrüche 9 hindurch. Weiterhin deckt die Positionierhilfe 1 das elektrische Bauteil 2 vollständig ab. Die Positionierhilfe 1 könnte zusätzlich auch die Haltevorrichtung 4 zumindest teilweise abde-In part B of FIG. 1, the electrical component 2 is shown in the holding device 4 and with the positioning aid 1 placed thereon. The conductor ends 3 protrude through the positioning aid 1 and in particular through the conductor openings 9. Furthermore, the positioning aid 1 completely covers the electrical component 2. The positioning aid 1 could also at least partially cover the holding device 4
cken. Wie insbesondere im vergrößerten Detail des Teils B der Fig. 1 zu erkennen chick. As can be seen in particular in the enlarged detail of part B of FIG
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In Fig. 2 ist schematisch ein Paar von Leiterenden 3 gezeigt, welches durch den einen der Leiterdurchbrüche 9 der Positionierhilfe 1 steht. In der Fig. 2 ist der Leiterdurchbruch 9 durch die sich mit den Leiterenden 3 ergebenden Kanten 7 erkennbar gemacht. Die Leiterenden 3 sind vorzugsweise spiel- bzw. spaltfrei in BeZug auf die Leiterdurchbrüche 9. Mit anderen Worten passen die Leiterenden 3 genau und ohne Spiel bzw. Spalt in den jeweiligen Leiterdurchbruch 9. Spaltfreiheit ist deswegen zu bevorzugen, da somit eine kamerabasierte Positioniervorrichtung die Kanten der elektrischen Leiterenden 3 einfacher erkennen bzw. detektieren kann. Selbstredend ist das Verfahren mit Spalt zwischen den elektrischen Leiterenden 3 und den Leiterdurchbrüchen 9 prinzipiell ebenso möglich. Das Verfah-In FIG. 2, a pair of conductor ends 3 is shown schematically, which protrudes through one of the conductor openings 9 of the positioning aid 1. In FIG. 2, the conductor breakthrough 9 is made recognizable by the edges 7 resulting from the conductor ends 3. The conductor ends 3 are preferably free of play or gaps in relation to the conductor openings 9. In other words, the conductor ends 3 fit precisely and without play or gap into the respective conductor opening 9. Clearance is therefore preferred, since a camera-based positioning device thus covers the edges the electrical conductor ends 3 can recognize or detect more easily. Of course, the method with a gap between the electrical conductor ends 3 and the conductor openings 9 is also possible in principle. The procedure
ren wird weiter unten detaillierter ausgeführt. ren is detailed below.
Durch den klaren Kontrast zwischen den elektrischen Leiterenden 3 und der Positionierhilfe 1 kann eine kamerabasierte Positioniervorrichtung (nicht gezeigt) die Position der Leiterenden 3 erfassen und damit den Positionierpunkt 6 für die Positionierung eines Laserstrahls 5 festlegen. In der offenbarten Darstellung liegt der Positionierpunkt 6 in der Mitte der Kante 7, welche durch die sich berührenden Leiterenden 3 gebildet wird. Die Kante 7 stellt in Fig. 2 gleichermaßen den Verlauf der auszuführenden Schweißnaht dar. Durch die Positionierung des Laserstrahls 5 auf die Mitte der Kante 7 bzw. die Wahl des Positionierpunktes 6 an dieser Stelle kann der Laserstrahl 5 entlang der Kante 7 verfahren und bewegt sich so nur minimal und zu gleichen Anteilen aus dem idealen Fokuspunkt, welcher der Positionierpunkt 6 ist, heraus. In Fig. 2 ist der Verschweißweg durch den Doppelpfeil parallel zur Kante 7 angegeben. Der Laserstrahl 5 bewegt sich somit jeweils in die Due to the clear contrast between the electrical conductor ends 3 and the positioning aid 1, a camera-based positioning device (not shown) can detect the position of the conductor ends 3 and thus define the positioning point 6 for positioning a laser beam 5. In the disclosed illustration, the positioning point 6 lies in the middle of the edge 7, which is formed by the conductor ends 3 touching one another. The edge 7 in FIG. 2 likewise represents the course of the weld seam to be executed. By positioning the laser beam 5 on the center of the edge 7 or selecting the positioning point 6 at this point, the laser beam 5 can move along the edge 7 and move so only minimally and in equal proportions from the ideal focal point, which is the positioning point 6. In FIG. 2, the welding path is indicated by the double arrow parallel to the edge 7. The laser beam 5 thus moves in each case
Endpunkte 8, welche jeweils am Ende der Kante 7 liegen. End points 8, which are each at the end of the edge 7.
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ist. is.
Auch in der Variante der Fig. 3 wird der Laserstrahl 5 mithilfe des kamerabasierten Positioniersystems und dem Erkennen der elektrischen Leiterenden 3 durch den verstärkten Kontrast gegenüber der Positionierhilfe 1 auf einen Positionierpunkt 6 positioniert. In der Fig. 3 ist liegt der Positionierpunkt 6 jedoch in einem Raum über der Kante 7 zwischen den elektrischen Leiterenden 3 und damit nicht direkt auf der Kante 7, wie in Fig. 2. Ebenso sind die Endpunkte 8 nicht direkt auf der Kante 7 befindlich, sondern ebenfalls oberhalb auf einer Geraden, welche parallel oberhalb der Kante 7 und durch den Positionierpunkt 6 verläuft (siehe B). Die Endpunkte 8 können bezüglich der Außenkontur bzw. Außenkante des Paares von elektrischen Leiterenden 3 nach innen in Richtung des Positionierpunktes 6 verschoben sein, oder aber wahlweise senkrecht über den Schnittpunkten der Kante 7 mit der Außenkante des Paares von elektrischen Leiterenden 3 liegen. Auch in der Darstellung der Fig. 3 wird der Laserstrahl 5 parallel bzw. entlang der Kante 7 verfahren (siehe Pfeil in Fig. 3 A), um die elektrischen Leiterenden 3 in einem Be-In the variant of FIG. 3, too, the laser beam 5 is positioned on a positioning point 6 with the aid of the camera-based positioning system and the detection of the electrical conductor ends 3 due to the increased contrast with respect to the positioning aid 1. In FIG. 3, however, the positioning point 6 is located in a space above the edge 7 between the electrical conductor ends 3 and thus not directly on the edge 7, as in FIG. 2. The end points 8 are also not located directly on the edge 7 , but also above on a straight line which runs parallel above the edge 7 and through the positioning point 6 (see B). The end points 8 can be shifted inwardly in the direction of the positioning point 6 with respect to the outer contour or outer edge of the pair of electrical conductor ends 3, or alternatively, they can be perpendicular above the intersection of the edge 7 with the outer edge of the pair of electrical conductor ends 3. In the illustration in FIG. 3, too, the laser beam 5 is moved parallel or along the edge 7 (see arrow in FIG. 3 A) in order to move the electrical conductor ends 3 in one
reich um die Kante 7 zu verschweißen. rich to weld the edge 7.
Eine Schweißvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Lasereinheit, welche mit einer kamerabasierten Positioniervorrichtung wirkverbunden ist. Das elektrische Bauteil 2 wird in die Haltevorrichtung 4 eingebracht und dort fixiert. Dann wird die Positionierhilfe 1 auf das elektrische Bauteil 2 aufgelegt, sodass die elektrischen Leiterenden 3 des elektrischen Bauteils 2 durch die Leiterdurchbrüche 9 der Positionierhilfe 1 stehen. Die Positionierhilfe kann zumindest teilweise das elektrische Bauteil 2 und/oder die Haltevorrichtung 4 abdecken. Durch die zumindest teilweise Abdeckung des elektrischen Bauteils 2 im Bereich A welding device according to the present disclosure comprises a laser unit which is operatively connected to a camera-based positioning device. The electrical component 2 is introduced into the holding device 4 and fixed there. The positioning aid 1 is then placed on the electrical component 2 so that the electrical conductor ends 3 of the electrical component 2 protrude through the conductor openings 9 of the positioning aid 1. The positioning aid can at least partially cover the electrical component 2 and / or the holding device 4. By at least partially covering the electrical component 2 in the area
der Leiterenden 3 ergibt sich ein erhöhter Kontrast zwischen den Leiterenden 3 of the conductor ends 3 there is an increased contrast between the conductor ends 3
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herum. around.
Durch den erhöhten Kontrast kann die kamerabasierte Positioniervorrichtung die Außenumrisse bzw. Außenkanten der Leiterenden 3 bzw. des Leiterendenpaares 3 einfacher detektieren und basierend auf diesen ermittelten Positionsdaten der Leiterenden 3 den Laserstrahl 5 an den Leiterenden 3 positionieren. Nach der Positionierung werden die Leiterenden 3 im Bereich ihrer Berührung (siehe oben) durch den Laserstrahl 5 verschweißt. Etwaige durch das Schweißen entstehende Schweißspritzer können durch die Positionierhilfe 1 daran gehindert werden in das elektrische Bauteil 2 und/oder die Haltevorrichtung 4 einzudringen bzw. hineinzufallen. Vorzugsweise ist die Positionierhilfe 1 wiederverwendbar und schwer entflammbar bzw. kann Schweißspritzer einbetten, sodass diese nicht weiterspringen können. Die Haltevorrichtung 4 kann schwenkbar ausgeführt werden, sodass vor dem Abnehmen der Positionierhilfe 1 auf selbiger bzw. der Haltevorrichtung 4 befindliche Schweißspritzer durch Schwenken und/oder Vibration der Haltevorrich-Due to the increased contrast, the camera-based positioning device can detect the outer contours or outer edges of the conductor ends 3 or the pair of conductor ends 3 more easily and position the laser beam 5 on the conductor ends 3 based on this determined position data of the conductor ends 3. After the positioning, the conductor ends 3 are welded by the laser beam 5 in the area of their contact (see above). Any weld spatter produced by the welding can be prevented by the positioning aid 1 from penetrating or falling into the electrical component 2 and / or the holding device 4. The positioning aid 1 is preferably reusable and hardly inflammable or can embed welding spatter so that it cannot jump any further. The holding device 4 can be designed to be pivotable, so that before removing the positioning aid 1, weld spatter located on the same or on the holding device 4 can be caused by pivoting and / or vibration of the holding device.
tung 4 abfallen können. device 4 can fall off.
In Fig. 4 ist eine Draufsicht einer kamerabasierte Positioniervorrichtung auf zwei Paare von elektrischen Leiterenden 3, welche durch die Positionierhilfe 1 stehen. Die beiden Paare von elektrischen Leiterenden 3 stehen jeweils pro Paar durch einen Leiterdurchbruch 9 durch die Positionierhilfe 1. Es können auch mehr als zwei elektrische Leiterenden 3 pro Leiterdurchbruch 9 durch die Positionierhilfe 1 stehen (siehe unten). Wie in Fig. 4 zu sehen ist, haben die elektrischen Leiterenden 3 eine unregelmäßige Oberfläche und ohne die Positionierhilfe 1 wären die Außen-FIG. 4 shows a plan view of a camera-based positioning device on two pairs of electrical conductor ends 3 which protrude through the positioning aid 1. The two pairs of electrical conductor ends 3 are in each pair through a conductor opening 9 through the positioning aid 1. There can also be more than two electrical conductor ends 3 per conductor opening 9 through the positioning aid 1 (see below). As can be seen in Fig. 4, the electrical conductor ends 3 have an irregular surface and without the positioning aid 1 the outer
kanten der einzelnen elektrischen Leiterenden 3 sehr schwer zu detektieren. edges of the individual electrical conductor ends 3 are very difficult to detect.
Auf der rechten Seite der Fig. 4 sind Positionslinien 10 der kamerabasierten Positioniervorrichtung zu sehen. Diese werden durch die kamerabasierte Positioniervorrichtung anhand der Kontrastunterschiede zwischen den beiden elektrischen Leiterenden 3 und der Positionierhilfe 1, wie in Fig. 4 zu sehen, gelegt. Somit werden drei Positionslinien 10 auf die Außenkanten des jeweiligen elektrischen Leiterendes 3 gelegt und eine der Positionslinien 10 fällt mit der Kante 7 zwischen den beiden Position lines 10 of the camera-based positioning device can be seen on the right-hand side of FIG. 4. These are placed by the camera-based positioning device based on the contrast differences between the two electrical conductor ends 3 and the positioning aid 1, as can be seen in FIG. 4. Thus, three position lines 10 are placed on the outer edges of the respective electrical conductor end 3 and one of the position lines 10 coincides with the edge 7 between the two
elektrischen Leiterenden 3 zusammen, entlang derer die Schweißung erfolgt. Somit electrical conductor ends 3 together, along which the welding takes place. Consequently
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kann die kamerabasierte Positioniervorrichtung den Laserstrahl, wie z.B. in Fig. 2 und 3 dargestellt, auf den Positionierpunkt legen, da dieser auf der Positionslinie 10 the camera-based positioning device can direct the laser beam, e.g. shown in Fig. 2 and 3, place on the positioning point, since this on the position line 10
liegt, welche mit der Kante 7 zusammenfällt. which coincides with the edge 7.
In Fig. 5 sind in A und B vier bzw. drei elektrische Leiterenden 3 dargestellt. Hier wird im Gegensatz zu den in Fig. 2 und 3 dargestellten Varianten der Laserstrahl 5 nicht parallel zu den Kanten 7 zwischen den einzelnen elektrischen Leiterenden 3 verfahren, sondern senkrecht bzw. rechtwinklig wie dies durch die Pfeile in A und B angegeben ist. Die Endpunkte 8 liegen ebenfalls auf dem Verfahrweg des Laserstrahls 5 und zwar auf den jeweiligen Außenkanten der jeweils äußeren elektrischen Leiterenden 3. Das in Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebene Verfahren kann hier ebenso angewendet werden, weil die kamerabasierte Positioniervorrichtung für die mehreren elektrischen Leiterenden in A und B der Fig. 5 mindestens zwei der Positionierpunkte 6 auf den Kanten 7 bestimmt und dann ein Verfahrweg des Laserstrahls 5 durch diese Positionierpunkte 6 gelegt werden kann. Die Endpunkte 8 können dann jeweils entsprechend auf die ebenso durch die kamerabasierte Positioniervorrichtung detektieren Außenkanten des jeweils äußersten elektrischen Leiter-In Fig. 5, four and three electrical conductor ends 3 are shown in A and B. In contrast to the variants shown in FIGS. 2 and 3, the laser beam 5 is not moved parallel to the edges 7 between the individual electrical conductor ends 3, but perpendicular or at right angles, as indicated by the arrows in A and B. The end points 8 also lie on the travel path of the laser beam 5, namely on the respective outer edges of the respective outer electrical conductor ends 3. The method described in connection with FIG. 4 can also be used here because the camera-based positioning device for the multiple electrical conductor ends in A and B of FIG. 5 at least two of the positioning points 6 are determined on the edges 7 and a travel path of the laser beam 5 can then be laid through these positioning points 6. The end points 8 can then each correspondingly point to the outer edges of the outermost electrical conductor, which are also detected by the camera-based positioning device.
ende 3 gelegt werden. at the end of 3.
Fig. 6 zeigt in A und B eine weitere Variante, ähnlich zur Variante in Fig. 5. Hier sind ebenfalls mehr als zwei elektrische Leiterenden 3 gezeigt, die durch einen Leiterdurchbruch 9 durch die Positionierhilfe 1 stehen. Dabei sind die elektrischen Leiterenden 3 in ihrer Länge unterschiedlich. Gezeigt sind zwei elektrische Leiterenden 3, die länger sind, als die Jeweils äußeren elektrischen Leiterenden 3. Die elektrischen Leiterenden 3 können in Bezug auf ihre Länge eine beliebige Anordnung haben (z.B. bei vier elektrischen Leiterenden 3 können die jeweils äußeren elektrischen Leiterenden 3 länger sein, oder die elektrischen Leiterenden 3 können in Be-In A and B, FIG. 6 shows a further variant, similar to the variant in FIG. 5. Here, more than two electrical conductor ends 3 are also shown, which protrude through a conductor opening 9 through the positioning aid 1. The electrical conductor ends 3 are different in length. Shown are two electrical conductor ends 3 that are longer than the respective outer electrical conductor ends 3. The electrical conductor ends 3 can have any arrangement with regard to their length (e.g. with four electrical conductor ends 3, the respective outer electrical conductor ends 3 can be longer, or the electrical conductor ends 3 can be
zug auf ihre Länge abwechselnd angeordnet sein). train to be arranged alternately along their length).
Wie in Fig 6 A zu sehen ist, orientiert sich auch hier der Verfahrweg (Pfeil) des Laserstrahls (nicht gezeigt) an den Positionierpunkten 6, die wie in Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben, positioniert werden. Jedoch verläuft der Verfahrweg (Pfeil) hier nicht durch die Positionierpunkte 6, sondern unterhalb (siehe Fig.6 B) auf einer As can be seen in FIG. 6A, here too the travel path (arrow) of the laser beam (not shown) is oriented at the positioning points 6, which are positioned as described in connection with FIG. 5. However, the travel path (arrow) here does not run through the positioning points 6, but below (see FIG. 6 B) on one
Parallelen zu einer Geraden durch die Positionierpunkte 6 (ähnlich zu Fig. 3). Im Parallels to a straight line through the positioning points 6 (similar to FIG. 3). in the
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Falle der Fig. 6 liegen jedoch die Endpunkte 8 nicht auf einer der Außenkanten des jeweilig äußeren elektrischen Leiterendes 3 (wie z.B. in Fig. 5) sondern mittig und über dem jeweilig äußeren elektrischen Leiterende 3, wie dies in Fig. 6 B zu sehen In the case of FIG. 6, however, the end points 8 do not lie on one of the outer edges of the respective outer electrical conductor end 3 (as e.g. in FIG. 5) but in the middle and above the respective outer electrical conductor end 3, as can be seen in FIG. 6B
ist. is.
Der Abstand in der Höhe einer jeweiligen Laseroptik über den elektrischen Leiterenden 3 kann bei den obigen Verfahren unter Berücksichtigung des Arbeits- bzw. Fokusabstands beliebig gewählt werden. In den Beispielen der Fig. 2 und 5 liegt der Fokus bzw. die Fokusebene im Positionierpunkt 6, in den Fig. 3 und 6 liegt die Fokusebene niedriger als die höchste Erhebung der elektrischen Leiterenden 3. Mit anderen Worten liegt bei den Fig. 3 und 6 die Fokusebene zumindest teilweise in den Werkstücken und damit kann der Abstand in der Höhe einer jeweiligen Laseroptik in Abhängigkeit vom Fokusabstand frei gewählt werden und z.B. die FokusebeOne auf die Oberfläche von zumindest einem der elektrischen Leiterenden 3 oder die Fokusebene kann so gelegt werden, dass sie zumindest ein elektrisches The distance at the level of a respective laser optics above the electrical conductor ends 3 can be selected as desired in the above methods, taking into account the working or focus distance. In the examples of FIGS. 2 and 5, the focus or the focal plane lies in the positioning point 6, in FIGS. 3 and 6 the focal plane is lower than the highest elevation of the electrical conductor ends 3. In other words, in FIGS 6 the focal plane at least partially in the workpieces and thus the distance at the level of a respective laser optics can be freely selected depending on the focus distance and the focal plane on the surface of at least one of the electrical conductor ends 3 or the focal plane can be placed so that it has at least one electrical
Leiterende 3 schneidet. End of conductor 3 cuts.
Die obigen Ausführungen zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen The above explanations show possible design variants, whereby it should be noted at this point that the invention is not limited to the specifically illustrated design variants of the same, but rather various combinations of the individual design variants with one another are possible and this possibility of variation due to the teaching of technical action through the present invention in the ability of working in this technical field
Fachmannes liegt. Specialist lies.
Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zu-The scope of protection is determined by the claims. However, the description and the drawings should be used to interpret the claims. Individual features or combinations of features from the different exemplary embodiments shown and described can represent independent inventive solutions. The independent inventive solutions
grundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden. The basic task can be found in the description.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so All information on value ranges in the objective description is like this
zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. to understand that these include any and all sub-areas thereof, e.g.
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ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10. The indication 1 to 10 is to be understood in such a way that all sub-areas, starting from the lower limit 1 and the upper limit 10, are included, i.e. all subranges start with a lower limit of 1 or greater and end at an upper limit of 10 or less, e.g. 1 to 1.7, or 3.2 to 8.1, or 5.5 to 10.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert For the sake of clarity, it should finally be pointed out that, for a better understanding of the structure, some elements are not to scale and / or enlarged
und/oder verkleinert dargestellt wurden. and / or shown reduced.
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13 13
Bezugszeichenliste List of reference symbols
Positionierhilfe elektrisches Bauteil elektrische Leiterenden Haltevorrichtung Laserstrahl Positionierpunkt Positioning aid electrical component electrical conductor ends holding device laser beam positioning point
Kante Edge
Endpunkt Leiterdurchbruch End point conductor breakthrough
Positionslinie Position line
N2019/03300-A T-00 N2019 / 03300-A T-00
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