Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Stanzteilen durch Lichtstrahlschweissung, welche Stanzteile in einer Stanzfolge eines Stanzwerkzeuges einer Stanzpresse aus einem Band oder Streifen ausgestanzt und im Stanzwerkzeug mit aufeinanderliegenden, ausgerichteten Kanten gestapelt und kurzzeitig gehalten werden und bei den stoffschlüssig zu verbindenden Stellen jeweils mindestens einen von Fremdstoff überdeckten Oberflächenabschnitt aufweisen.
Die Blechstreifen, die einer Stanzpresse zur Herstellung von Stanzteilen, bzw. jeweils eine Anzahl Stanzteile enthaltender Produkte zugeführt werden, weisen oft von einem Fremdstoff überdeckte Oberflächen auf. Ein solcher Fremdstoff kann beispielsweise fett- oder ölhaltiger Schmutz sein, ein aufgesprühtes, die Oberflächen benetzendes Korrosionsschutzmittel, ein Isolierstoff, im Falle dass die Stanzteile Stator- oder Rotorbleche sind oder ein Dielektrikum bei Transformatorenblechen, etc. Wenn insbesondere Stator- und Rotorbleche paketiert werden, um Rotoren und Statoren herzustellen, sollte der Isolierstoff möglichst unverletzt bleiben. Dazu sind Verfahren zur Verbindung derartiger Stanzteile bekanntgeworden, gemäss welchen die Stanzteile zum Paketieren ineinandergedrückt oder miteinander verkrallt werden, beispielsweise wie in der DE-A 3 203 123 offenbart ist.
Zur Durchführung einer solchen rein mechanischen Verbindung muss das Folgewerkzeug mehrere Einzelstempel aufweisen, so dass das Werkzeug einen komplizierten Aufbau aufweist und hohe Herstellungskosten verursacht. Auch sind die mit solchen Werkzeugen erzielbaren Stanzgeschwindigkeiten von maximal 400 Hüben/min relativ klein und weiter können durch die örtlich begrenzten mechanischen Verbindungen der Stanzteile Verformungen entstehen, so dass die Stanzteile nicht genau ebenflächig aufeinander liegen und des halb nicht zu einem einwandfreien Stapel zusammengefasst werden können.
Es sind auch andere Verfahren bekannt geworden, gemäss denen mit einem Isolierstoff beschichtete Stanzteile zusammengeschweisst werden, wobei die Isolationsschicht bei den zu schweissenden Stellen vor dem Schweissen abgekratzt wird. Auch dieses ist ein werkzeug- und zeitaufwendiges Verfahren.
Ziel der Erfindung ist, die angeführten Nachteile zu beheben und ein Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden von Stanzteilen zu zeigen, gemäss welchem Stanzteile, die mindestens einen von Fremdstoff überdeckten Oberflächenabschnitt aufweisen, während eines Hubvorganges einer Stanzpresse geschnitten bzw. gestanzt und gestapelt werden, während welchem Hubvorgang im Stanzwerkzeug auch die Beschichtung entfernt und die gestapelten Stanzteile mit Laserstrahlen zusammengeschweisst werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 8 gekennzeichnet.
Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1-3 das Zusammenschweissen von zwei Stanzteilen gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren,
Fig. 4 eine Anwendung des Verfahrens bei einer weiteren Form eines Stanzteiles,
Fig. 5 die Abfolge der Lichtstrahlimpulse bezogen auf die Stellung der Exzenterwelle einer Stanzpresse,
Fig. 6 die Ausbildung einer Matrize in einem Unterwerkzeug mit zusammenzuschweissenden Stanzteilen, welche Lichtstrahlenimpulsen ausgesetzt werden, und
Fig. 7, teilweise schematisch, Teile einer Stanzmaschine einschliesslich Werkzeuge und Laseranlage zur Durchführung des Verfahrens.
Die Fig. 1-3 zeigen das Vorgehen beim Zusammenschweissen von beispielsweise mit einem Isolierstoff 1 beschichteten Statorblechen 2. Es soll angenommen werden, dass diese Stanzteile in einer Stanzpresse nach bekannten Vorgehen ausgestanzt und in einer Matrize des Unterwerkzeuges der Stanzpresse gestapelt worden sind. Das Hindurchfallen dieser Stanzteile durch die Matrize ist in bekannter Weise durch die sogenannte Bremse verhindert. Dabei soll bemerkt werden, dass die Schichtdicke des Isolierstoffes aus Gründen der Klarheit übertrieben gross dargestellt ist, insbesondere in bezug auf die Abmessungen der Fokussierstellen der Laserstrahlbündel.
Um die Matrize sind in diesem Ausführungsbeispiel vier Fokussiereinrichtungen 3, 4, 5, 6 angeordnet, welche über Lichtleiterkabel 7, 8, 9, 10 mit einer gemeinsamen Laserquelle verbunden sind. Die von den Fokussiereinrichtungen getaktet abgegebenen Laserstrahlenbündel sind mit den Bezugsziffern 11, 12, 13, 14 angedeutet. Es ist ersichtlich, dass diese Lichtstrahlenbündel 11, 12, 13, 14 auf die äusseren und inneren Kanten der miteinander zu verschweissenden Statorbleche gerichtet sind.
Zum Verbinden nun dieser zwei Stanzteile wird ein erster Lichtstrahlimpuls gegen die Kanten gerichtet, bei denen das Verschweissen stattfinden soll. Die durch diese Lichtstrahlen bei den entsprechenden Stellen erzeugte Energiemenge ist derart dosiert, dass der sich in diesem Beispiel hier befindliche Isolierstoff explosionsartig verdampft wird. Die Dosierung kann durch den Energieinhalt der Lichtstrahlen, d.h. der Laserstrahlen, der Zeitdauer, der Intensität derselben und auch durch zweckdienliche Wahl des Brennpunktes für ein optimales Verdampfen des Isolierstoffes gewählt werden. Die Wahl hängt insbesondere von der Art des zu entfernenden Überzuges und auch seiner Dicke ab, wobei eine obere Begren zung dadurch gegeben ist, dass wohl eine blanke Metalloberfläche des Stanzteiles erreicht werden soll, ohne jedoch das Metall zu beeinflussen.
Durch die aufgebrachten Laserstrahlen wird der Isolierstoff an den miteinander zu verschweissenden Kantenbereichen der Stanzteile weg verdampft, wie in der Fig. 2 dargestellt ist. Nach Beendigung der Einwirkung der Laserstrahlen wird eine kurze Pause eingelegt, während welcher sich der gebildete Dampf verflüchtigen kann.
Danach werden wieder die Laserstrahlen zur Einwirkung auf die zu verschweissenden Stellen gebracht, wobei nun die dosierte Energiemenge höher ist, so dass ein Schmelzen und somit ein Verschweissen bei den den Laserstrahlen ausgesetzten Stellen an den Kanten der Stanzteile stattfindet. Damit ergeben sich einwandfreie Schweissstellen, wie in der Fig. 3 mit der Bezugsziffer 15 angedeutet ist. Da der Isolierstoff vor dem Schweissen entfernt worden ist, können keine durch den Isolierstoff hervorgerufenen Fehler, Lunker etc. an den Schweissstellen auftreten, womit eine einwandfreie Schweissung sichergestellt ist.
Mit diesem Schweissverfahren lassen sich nicht nur ebenflächige Stanzteile, wie beispielsweise Statorbleche und Rotorbleche zusammenschweissen, sondern irgendwelche andere Ausbildungen. Im Beispiel nach der Fig. 4, in welcher für entsprechende Teile dieselben Bezugsziffern wie in den Fig. 1-3 gebraucht sind, sind zwei Winkelprofile gemäss demselben Verfahren miteinander verschweisst worden.
Anhand der Fig. 5 wird nun gezeigt, wie dieses Verschweissen innerhalb eines Stanzhubes, d.h. innert einer 360 DEG -Drehung der Exzenterwelle abläuft. Gleichzeitig soll erinnert werden, dass die Fokussiereinrichtungen innerhalb der Stanzpresse am Werkzeug angebaut sind, d.h. dass das Schweissen innerhalb einer Stanzfolge durchgeführt wird.
Währenddem sich die Exzenterwelle durch den Winkelabschnitt I und durch den oberen Totpunkt OT bewegt ist das Werkzeug der Stanzpresse offen und das zu verarbeitende Blechband wird um einen Schritt in bekannter Weise vorgeschoben. Dieses Vorschieben wird bei der Winkelstellung 90 DEG beendet und während dem Durchlaufen des nächstfolgenden Winkelabschnittes II wird das Band durch die Fangstifte justiert und festgeklemmt. Beim Durchlaufen des Winkelabschnittes III bis zum unteren Totpunkt UT bei 180 DEG erfolgt die mechanische Arbeit, z.B. ein Ausstanzen von Stanzlingen durch Stempel. Beim unteren Totpunkt UT ist dieser Schneidevorgang beendet und es erfolgt während dem Durchlaufen des Winkelabschnittes IV das Ausfahren des Stempels.
Diese bis jetzt angeführten Verfahrensschritte sind für den Fachmann wohlbekannt, so dass sich weitere detaillierte Erklärungen derselben erübrigen.
Ist, wie bei diesem Beispiel angedeutet, der Stempel nach dem Durchlaufen des Winkelabschnittes IV ausgefahren, wird beim Durchlaufen des Winkelabschnittes V während einer ersten, in diesem Beispiel kurzen Zeitspanne t1 ein erster Laserstrahlimpuls mit einem Energiegehalt E1 auf die zu verschweissende Stelle gerichtet. Dieser erste Impuls bewirkt das Verdampfen der Fremdstoffschicht, z.B. des Isolierstoffes. Dieser Fremdstoff verdampft während der Zeitspanne t2 und verflüchtigt sich. Danach wird der zweite Laserstrahlimpuls während einer Zeitspanne t3 und mit einem höheren Energiegehalt E2 gegen die zu verschweissende Stelle gestrahlt, womit die Schmelze erzeugt wird, womit das Verschweissen erfolgt.
Wie in der Fig. 5 angedeutet ist, kann sich der zweite Laserstrahlimpuls bis in die Phase Vorschub des Winkelabschnittes I erstrecken, solange das vorzuschiebende Band den Laserstrahl bzw. die Laserstrahlen nicht abdeckt.
Die Pulsfolge beträgt nur einige Millisekunden, so dass die Stanzpresse mit Hubfrequenzen bis im Bereich von 600 Hüben/min betrieben werden kann.
Sollte die totale Zeit t1 + t2 + t3 während dem Winkelabschnitt V bei dicken Bändern für die Auswirkung der Energie der Laserstrahlen nicht ausreichen, kann durch die Wahl eines kleineren Vorschubwinkels während dem Winkelabschnitt I der Winkelabschnitt V vergrössert werden. Der Vorschubapparat der Stanzpresse würde dann nicht bereits bei der Stellung 270 DEG , sondern erst später einsetzen, so dass das Band beispielsweise nur während 90 DEG vorgeschoben wird.
Die Fig. 6 zeigt einen Stempel 17, die seitlichen Bandreste 18, 19 des (nicht dargestellten) Metallbandes, eine Matrize 20 und das Unterwerkzeug 21 einer Stanzpresse. Auch diese Teile sind dem Fachmann bekannt und benötigen keine nähere Beschreibung. In der Matrize 20, bzw. dem Unterwerkzeug 21 befinden sich vier Stanzteile 22, 23, 24, 25 mit einer zentralen \ffnung. Weiter ist in der Matrize 20 eine \ffnung 26 ausgebildet. Mit der Ausführung gemäss der Fig. 6 lässt sich mit drei Laserstrahlbündeln 27, 28, 29 arbeiten, die nicht gleichzeitig zum Einsatz kommen müssen.
Bei der Anordnung nach der Fig. 2 wird davon ausgegangen, dass vier Laserstrahlbündel 11, 12, 13, 14 gleichzeitig zur Einwirkung gebracht werden, wobei der zeitliche Ablauf bezogen auf die Winkelstellung der den Hub bestimmenden Exzenterwelle gemäss dem Diagramm der Fig. 5 verläuft.
Bei der Anordnung nach der Fig. 6 muss nun lediglich das Laserstrahlbündel 27, das gegen Innenkanten der zu verschweissenden Stanzteile gerichtet ist, dem zeitlichen Ablauf gemäss der Fig. 5 folgen. Es ist ersichtlich, dass das Laserstrahlbündel 27, wie es übrigens auch bei der Anordnung nach der Fig. 2 angenommen ist, lediglich im Abschnitt V der Rotation der Exzenterwelle nach Fig. 5 aufgebracht werden kann. Das heisst, der Stempel 17 muss beim Aufwärtshub bereits einen Abstand von der Matrize 20 aufweisen, also den Abschnitt IV durchlaufen haben, um das Laserstrahlbündel 27 nicht abzudecken. Weiter darf der Vorschub des Metallbandes noch nicht derart begonnen haben, dass das Metallband das Laserstrahlbündel 27 mindestens teilweise abdecken würde. Das heisst, die Einwirkung des Laserstrahlbündels 27 erfolgt im Abschnitt V gemäss der Fig. 5.
Der Einsatz der Laserstrahlbündel 28, 29 ist hingegen lediglich durch die vertikale Bewegung der sich in der Matrize 20 befindlichen Stanzteile 22-25 bestimmt und weitgehend unabhängig von der Stellung des Stempels 17 oder der Stellung und Bewegung des Metallbandes, aus welchem die Stanzteile hergestellt werden. Dieses ist erreicht, indem in der Matrize 20, bzw. dem Unterwerkzeug 21 eine seitliche Durchtrittsöffnung für die Laserstrahlbündel ausgebildet ist. Dadurch kann die Beaufschlagung mit Laserstrahlbündeln an den Aussenkanten der Stanzteile in jedem Abschnitt der Rotation der Exzenterwelle erfolgen, ausgenommen dem Abschnitt III, während welchem der Stempel 17 die genannte senkrechte Bewegung der Stanzteile verursacht.
Grundsätzlich ist zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens lediglich das Laserstrahlbündel 28, oder dann 29 notwendig.
Wird mit zwei Laserstrahlbündeln 28 und 29 gearbeitet, ist die Beaufschlagung der miteinander zu verschweissenden Stanzteile lediglich nach jeweils dem zweiten Arbeitshub der Stanzpresse notwendig.
Als weitere Variante kann das Laserstrahlbündel 28 mit entsprechend festgelegter Energiemenge lediglich zum Verdampfen des Isolierstoffes und das Laserstrahlbündel 29 mit einer entsprechend höheren Energiemenge zum eigentlichen Verschweissen eingesetzt werden.
Der Ordnung halber soll noch bemerkt werden, dass es nicht notwendig ist, dass jeweils zwei miteinander zu verschweissende Stanzteile aus demselben Werkstoff hergestellt sein müssen, solange sie legierungskonform sind. Offensichtlich können auch die Oberflächenbeschichtungen der Stanzteile unterschiedlich sein. Das heisst, dass hier ein breiter Bereich zum stoffschlüssigen Verbinden von Stanzteilen möglich ist.
Die Fig. 7 zeigt eine Ausbildung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in einer Stanzpresse. Auf dem Pressentisch 30 ist das Unterwerkzeug 21 des Stanzwerkzeuges 32 in bekannter Art und Weise montiert. Vom Unterwerkzeug 21 erstrecken sich die Führungssäulen 33 nach oben, durch welche Führungssäulen 33 das Oberwerkzeug 34 geführt ist. Das Oberwerkzeug 34 ist seinerseits mit dem Stössel 35 der Stanzpresse verbunden, welcher Stössel 35 in bekannter Weise über Pleuel mit der Exzenterwelle (beides nicht gezeigt) verbunden ist. Weiter ist unter dem Oberwerkzeug 34 eine Druckplatte 36 angedeutet, die mit der Stempelhalteplatte 37 verbunden ist. In dieser Stempelhalteplatte 37 ist der Stempel 17 gehalten und weiter ist ein Abstreifer 31 mit einer an den Führungssäulen 33 geführten Halteplatte 38 für den Stempel 17 angeordnet.
Entlang des Unterwerkzeuges 21 erstrecken sich die Führungsplatten 39, 40 für das nicht gezeigte Metallband, aus welchem die Stanzteile herausgestanzt werden. Im Unterwerkzeug 21 ist die Matrize 20 eingesetzt, unterhalb welcher die Bremseinrichtung 41 zum Zurückhalten jeweils eines Paketes miteinander verbundener Stanzteile angeordnet ist. Die Stanzteile sind allgemein mit der Bezugsziffer 42 angedeutet. Auf dem Unterwerkzeug 21 ist eine Tragvorrichtung 43 zum Tragen und Verstellen der Fokussiereinrichtung 16 der Laseranlage angeordnet. Aus Gründen der Einfachheit ist nur eine Fokussiereinrichtung 16 eingezeichnet. Es ist offensichtlich, dass mehrere Fokussiereinrichtungen 16 vorhanden sein können, z.B. entsprechend der Anordnung nach der Fig. 2. Die Fokussiereinrichtung 16 ist über ein Lichtleiterkabel 44 mit einer Lasereinrichtung bzw. Laserquelle 45 verbunden.
Die Lasereinrichtung 45 ist vorteilhaft ein sogenannter gepulster Laser, dessen Strahlenquelle ein Glasstab oder ein YAG-Stab ist. Im Falle von mehreren Fokussiereinrichtungen, z.B. gemäss der Fig. 2, ist an der Lasereinrichtung 45 ein Strahlenteiler 46 vorhanden. Die Lasereinrichtung 45 ist ihrerseits durch eine Steuereinrichtung 47 gesteuert. Diese Steuereinrichtung 47 weist eine Codierscheibe bekannter Ausbildung auf, die mit der Exzenterwelle der Stanzpresse mechanisch verbunden ist. Eine Abtasteinrichtung wirkt mit der Codierscheibe zusammen, um die jeweilige Drehstellung der Exzenterwelle (siehe entsprechend Fig. 5) abzutasten. Diese Abtasteinrichtung ist mit einem Steuerschaltkreis verbunden, der die Signale aus der Abtasteinrichtung empfängt und seinerseits an die Lasereinrichtung 45 die Steuersignale zur Durchführung der entsprechenden Funktion, d.h.
Abgeben von Laserstrahlimpulsen abhängig von der Stellung der Exzenterwelle abgibt.
The invention relates to a method for integrally connecting stamped parts by light beam welding, which stamped parts are punched out of a band or strip in a stamping sequence of a punching tool of a punch press and stacked in the punching tool with aligned, aligned edges and held for a short time and at least in each case at the points to be bonded to each other have a surface section covered by foreign matter.
The sheet metal strips which are fed to a stamping press for the production of stamped parts, or respectively products containing a number of stamped parts, often have surfaces covered by a foreign substance. Such a foreign substance can, for example, be grease or oil-containing dirt, a sprayed-on, anti-corrosive agent wetting the surface, an insulating material, in the case that the stamped parts are stator or rotor plates or a dielectric in transformer plates, etc. If in particular stator and rotor plates are packaged, In order to manufacture rotors and stators, the insulating material should remain as unharmed as possible. For this purpose, methods for connecting such stamped parts have become known, according to which the stamped parts are pressed into one another for packaging or are clawed together, for example as disclosed in DE-A 3 203 123.
To carry out such a purely mechanical connection, the follow-up tool must have a plurality of individual punches, so that the tool has a complicated structure and causes high manufacturing costs. The punching speeds of a maximum of 400 strokes / min that can be achieved with such tools are also relatively small and, furthermore, the locally limited mechanical connections of the punched parts can cause deformations, so that the punched parts do not lie exactly flat on one another and therefore cannot be combined to form a perfect stack .
Other methods have also become known, according to which stamped parts coated with an insulating material are welded together, the insulation layer being scraped off at the points to be welded before welding. This is also a tool and time-consuming process.
The aim of the invention is to remedy the disadvantages mentioned and to show a method for the integral connection of stamped parts, according to which stamped parts, which have at least one surface section covered by foreign matter, are cut or punched and stacked during a lifting process of a stamping press, during which lifting process the coating is also removed in the punching tool and the stacked punched parts are welded together with laser beams.
The inventive method is characterized by the features of claim 1 and the device for performing the method by the features of claim 8.
The subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings, for example. It shows:
1-3 the welding together of two stamped parts according to the inventive method,
4 shows an application of the method in a further form of a stamped part,
5 shows the sequence of light beam pulses related to the position of the eccentric shaft of a punch press,
6 shows the formation of a die in a lower tool with punched parts to be welded together, which are exposed to light beam pulses, and
Fig. 7, partially schematically, parts of a punching machine including tools and laser system for performing the method.
1-3 show the procedure for welding together stator sheets 2 coated with an insulating material 1, for example. It should be assumed that these stamped parts have been punched out in a punch press according to known procedures and stacked in a die of the lower tool of the punch press. The falling of these stamped parts through the die is prevented in a known manner by the so-called brake. It should be noted here that the layer thickness of the insulating material is exaggerated for reasons of clarity, in particular with regard to the dimensions of the focussing points of the laser beam.
In this exemplary embodiment, four focusing devices 3, 4, 5, 6 are arranged around the die, which are connected to a common laser source via optical fiber cables 7, 8, 9, 10. The laser beam bundles emitted in a clocked manner by the focusing devices are indicated by the reference numerals 11, 12, 13, 14. It can be seen that these light beams 11, 12, 13, 14 are directed towards the outer and inner edges of the stator sheets to be welded together.
To connect these two stamped parts, a first light beam pulse is directed against the edges at which the welding is to take place. The amount of energy generated by these light beams at the corresponding points is metered in such a way that the insulating material located here in this example is evaporated explosively. The dosage can be determined by the energy content of the light rays, i.e. the laser beams, the duration, the intensity of the same and also by appropriate selection of the focal point for optimal evaporation of the insulating material. The choice depends in particular on the type of coating to be removed and also its thickness, an upper limitation being given by the fact that a bare metal surface of the stamped part is to be achieved without, however, influencing the metal.
As a result of the laser beams applied, the insulating material is evaporated away at the edge regions of the stamped parts to be welded to one another, as is shown in FIG. 2. After the exposure to the laser beams has ended, there is a short pause during which the vapor formed can evaporate.
Thereafter, the laser beams are brought back to act on the points to be welded, the metered amount of energy now being higher, so that melting and thus welding takes place at the points exposed to the laser beams at the edges of the stamped parts. This results in flawless welds, as indicated in FIG. 3 by reference number 15. Since the insulating material has been removed before welding, no defects, voids etc. caused by the insulating material can occur at the welding points, which ensures perfect welding.
With this welding process, not only flat stamped parts, such as stator sheets and rotor sheets, can be welded together, but also any other formations. In the example according to FIG. 4, in which the same reference numbers as in FIGS. 1-3 are used for corresponding parts, two angle profiles have been welded to one another in accordance with the same method.
With reference to Fig. 5 it is now shown how this welding within a punching stroke, i.e. within a 360 ° rotation of the eccentric shaft. At the same time, it should be remembered that the focusing devices are attached to the tool within the punch press, i.e. that the welding is carried out within a punching sequence.
While the eccentric shaft is moving through the angular section I and through the top dead center OT, the punch press tool is open and the sheet metal strip to be processed is advanced by one step in a known manner. This advancement is ended at the angular position 90 ° and while passing through the next angular section II, the band is adjusted and clamped by the catch pins. When passing through the angular section III to bottom dead center UT at 180 °, the mechanical work takes place, e.g. a punching out of die cuts by stamp. At the bottom dead center UT, this cutting process is ended and the punch is extended while passing through the angular section IV.
These process steps, which have so far been mentioned, are well known to the person skilled in the art, so that further detailed explanations of them are unnecessary.
If, as indicated in this example, the punch is extended after passing through the angular section IV, a first laser beam pulse with an energy content E1 is directed at the point to be welded when passing through the angular section V for a first, in this example short period t1. This first pulse causes the layer of foreign matter to evaporate, e.g. of the insulating material. This foreign matter evaporates during the period t2 and evaporates. The second laser beam pulse is then radiated against the point to be welded for a period of time t3 and with a higher energy content E2, with which the melt is produced, with which the welding is carried out.
As indicated in FIG. 5, the second laser beam pulse can extend into the phase of advancing the angular section I as long as the band to be fed does not cover the laser beam or the laser beams.
The pulse sequence is only a few milliseconds, so that the punch press can be operated at stroke frequencies of up to 600 strokes / min.
If the total time t1 + t2 + t3 during the angular section V for thick bands is not sufficient for the effect of the energy of the laser beams, the angular section V can be enlarged by choosing a smaller feed angle during the angular section I. The feed device of the punch press would then not start at the 270 DEG position, but would only be used later, so that the strip is only advanced during 90 DEG, for example.
FIG. 6 shows a stamp 17, the lateral band remnants 18, 19 of the metal band (not shown), a die 20 and the lower tool 21 of a punch press. These parts are also known to the person skilled in the art and require no further description. There are four stamped parts 22, 23, 24, 25 with a central opening in the die 20 or the lower tool 21. An opening 26 is also formed in the die 20. 6, three laser beams 27, 28, 29 can be used, which do not have to be used at the same time.
In the arrangement according to FIG. 2, it is assumed that four laser beam bundles 11, 12, 13, 14 are brought into effect at the same time, the course of time in relation to the angular position of the eccentric shaft determining the stroke according to the diagram in FIG. 5.
In the arrangement according to FIG. 6, now only the laser beam 27, which is directed against inner edges of the stamped parts to be welded, has to follow the chronological sequence according to FIG. 5. It can be seen that the laser beam 27, as is also assumed in the arrangement according to FIG. 2, can only be applied in section V of the rotation of the eccentric shaft according to FIG. 5. This means that the punch 17 must already be at a distance from the die 20 during the upward stroke, that is to say it must have passed through the section IV in order not to cover the laser beam 27. Furthermore, the advance of the metal strip must not have started in such a way that the metal strip would at least partially cover the laser beam 27. This means that the action of the laser beam 27 takes place in section V according to FIG. 5.
The use of the laser beam 28, 29, however, is determined only by the vertical movement of the stamped parts 22-25 located in the die 20 and largely independent of the position of the stamp 17 or the position and movement of the metal strip from which the stamped parts are produced. This is achieved by forming a lateral passage opening for the laser beam bundles in the die 20 or the lower tool 21. As a result, laser beams can be applied to the outer edges of the stamped parts in every section of the rotation of the eccentric shaft, except for section III, during which the stamp 17 causes the said vertical movement of the stamped parts.
Basically, only the laser beam 28 or 29 is necessary to carry out the method according to the invention.
If two laser beam bundles 28 and 29 are used, it is only necessary to apply the punched parts to be welded to one another after the second working stroke of the punch press.
As a further variant, the laser beam 28 with a correspondingly fixed amount of energy can only be used to evaporate the insulating material and the laser beam 29 with a correspondingly higher amount of energy for the actual welding.
For the sake of order, it should also be noted that it is not necessary that two stamped parts to be welded together must be made of the same material as long as they conform to the alloy. Obviously, the surface coatings of the stamped parts can also be different. This means that a wide range is possible here for the integral connection of stamped parts.
FIG. 7 shows an embodiment of a device for carrying out the method according to the invention in a punch press. The lower tool 21 of the punching tool 32 is mounted on the press table 30 in a known manner. The guide columns 33 extend upward from the lower tool 21, through which guide columns 33 the upper tool 34 is guided. The upper tool 34 is in turn connected to the ram 35 of the punch press, which ram 35 is connected in a known manner to the eccentric shaft (both not shown) via connecting rods. Furthermore, a pressure plate 36 is indicated under the upper tool 34, which is connected to the stamp holding plate 37. The stamp 17 is held in this stamp holding plate 37 and a stripper 31 with a holding plate 38 for the stamp 17 guided on the guide columns 33 is also arranged.
The guide plates 39, 40 for the metal strip, not shown, from which the stamped parts are punched out extend along the lower tool 21. The die 20 is inserted in the lower tool 21, below which the braking device 41 for holding back a package of punched parts connected to one another is arranged. The stamped parts are generally indicated with the reference number 42. A carrying device 43 for carrying and adjusting the focusing device 16 of the laser system is arranged on the lower tool 21. For reasons of simplicity, only one focusing device 16 is shown. It is obvious that several focusing devices 16 can be present, e.g. corresponding to the arrangement according to FIG. 2. The focusing device 16 is connected to a laser device or laser source 45 via an optical fiber cable 44.
The laser device 45 is advantageously a so-called pulsed laser, the radiation source of which is a glass rod or a YAG rod. In the case of several focusing devices, e.g. 2, a beam splitter 46 is present on the laser device 45. The laser device 45 is in turn controlled by a control device 47. This control device 47 has a coding disk of known design, which is mechanically connected to the eccentric shaft of the punch press. A scanning device interacts with the coding disk in order to scan the respective rotational position of the eccentric shaft (see corresponding to FIG. 5). This scanner is connected to a control circuit which receives the signals from the scanner and in turn to the laser device 45 the control signals for performing the corresponding function, i.e.
Delivering laser beam pulses depending on the position of the eccentric shaft.