CN102186622A - 激光焊接工具，焊接两个焊件的装置以及操作该装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光焊接工具，其包括用于把第一焊件(16)固定到第二焊件(18)上的第一工具件(14)和第二工具件(2)。两个焊件(16，18)至少部分放置在两个工具件(1，2)之间。为将第二焊件(18)压向第一焊件(16)，第二工具件(2)包括至少两个能够互相独立地移向第一工具件的子部件(6，8)。

Description

激光焊接工具,焊接两个焊件的装置以及操作该装置的方法
技术领域
本发明涉及一种激光焊接工具，其具有用以把第一焊件固定在第二焊件上的第一工具件和第二工具件。其中第一焊件和第二焊件至少部分放置在两个工具件之间。
背景技术
德国专利文献DE19860357B4公开了一种用于自动变速器滤油器的激光焊接方法。在该专利文件中，安置于上层和下层工具之间的由塑料制成的两个过滤器半壳通过激光焊接连接，从而制成自动变速器滤油器。过滤介质通过夹肋夹紧在两个过滤器半壳之间。相互叠置的过滤器半壳在其公共边由激光焊接在一起。其中一个过滤器半壳由能够透过激光的塑料制成，而另一个过滤器半壳则由不能透过激光的塑料制成。激光束穿过能够透过激光的过滤器半壳而沿着与另一个过滤器半壳的接触的位置引导。此时，激光束接触到不能透过激光的过滤器半壳。由于不能透过激光的塑料材料对光线进行吸收，因而就实现了将两个过滤器半壳在焊接区域互相熔焊的目的。然而需要焊接的边缘在周向上相互间并非完全挤压在一起，这是因为迄今公知的焊接工具均是刚性设计的，受此条件的限制，焊接区域上出现的轮廓偏差可能不能得到补偿。
发明内容
本发明的目的是提供一种激光焊接工具，一种将两个焊件焊接在一起的装置以及操作该种装置的方法，这些工具、装置及方法能够有效地使焊缝更加精确和均匀。
根据本发明的第一方面，上述目的是通过带有第一工具件和第二工具件的激光焊接工具实现的。第一工具件和第二工具件设计用于把第一焊件固定在第二焊件。为将第二焊件压向第一焊件，第二工具件包括至少两个能够互相独立移向第一工具件的子部件(Teilelement)。
两个能够互相独立移动的子部件能够使两个工具件彼此部分地挤压到一起。尤其是恰好在激光形成焊缝之处，且该焊缝仍然是热的且可以弯曲之时总是可以在该处施加增大的压力。这样，特别是在使已冷却硬化的焊缝更加均匀化和准确化方面，能够起到尤为有效的作用。此外，压力可以连续地或逐渐地改变。
在一种有利的设计方案中，子部件能够自动移动。这样，例如通过电子控制装置，能够使子部件的移动特别精确，。
在这情况下，如果把每一个子部件与至少一个用于使相应子部件自动移动的调节单元相结合，则是特别有利的。而且，该调节单元优选以气动、液压、电动的方式或者用弹力来调节。这样就很容易实现子部件的自动移动。
在另一有利的设计方案中，为将第二焊件压向第一焊件，第二工具件包括三个或更多个能够移向第一工具件的子部件。这样能够更精确地沿着在两个焊件的多个不同部位上刚刚形成的焊缝施加压力，而且有利于使焊缝构造得尤为均匀，尤其是在采用多个激光器进行焊接的时侯。
根据本发明的第二方面，本发明的特征在于一种用于焊接两个焊件的装置，其具有至少一个激光器、激光焊接工具并具有控制装置。该控制装置与激光器及激光焊接工具相结合，而且该控制装置是这样构造的，即其能够使激光焊接工具的子部件根据激光器的位置来移动。
在一种有利的设计方案中，该装置包括两个或更多个激光器，这些激光器分别被固定地分配给一个或者多个子部件。这样有利于更精确而且更快速地形成焊缝。
根据本发明的第三方面，本发明的特征在于一种操作上述装置的方法。在该方法中，两个焊件彼此重叠地置入第一工具件或第二工具件中。作为替代方案，可将第一焊件固定在第一工具件上，而第二焊件固定在第二工具件上。然后将第二工具件的子部件移向第一工具件，或者将第一工具件移向第二工具件，从而使两个焊件能够互相焊接。接着，利用激光器焊接两个焊件的第一部位。第一部位沿着第一子部件的运动方向被放置在第一子部件和第一工具件之间。在两部位焊接之后，紧接着将第一子部件移向第一工具件，从而使两个焊件在其第一部位互相挤压。另外，将两个焊件的第二部位利用激光焊接在一起，其中，第二部位沿着第二子部件的运动方向被放置在第二子部件和第一工具件之间。在该两部位焊接后，紧接着将第二子部件移向第一工具件，从而使两个焊件在其第二部位互相挤压。这样有助于使焊缝形成得尤为精确和均匀，这是因为这些部位始终是在焊缝还是热的且能够弯曲，而且两个焊件之间还可以相对运动的时候被互相挤压到一起的。因此，在焊缝具有大致相等的温度的时候，总是能够均匀地产生相等的挤压压力。而且，该挤压压力可以逐渐地或者平滑地增大，而且/或者能够在挤压期间改变。
在该方法的一种有利设计方案中，设置有超过两个的子部件，而且，这些子部件总是在两个焊件的相应部位被焊接到一起时被移向第一工具件。这种设计方案尤其对帮助形成均匀的焊缝是十分有效的，特别是在焊件很大且适于将其划分成多个部位的情况下而且/或者设置有多个激光器的情况下。
在这种情况下，如果利用分配给相应部位的不同激光器对焊件的不同部位同时或者在不同时刻进行焊接，则尤其有益。接着，在相应的部位被焊接在一起，特别刚刚被焊接到一起时，将子部件移向第一工具件。例如，可以为每个子部件配备一激光器。作为替换方案，可以为两个或者更多个子部件分别配备单独的激光器。在焊件特别大的时候，这种设计方案尤其有助于形成特别均匀、精确的焊缝。
附图说明
下面参照示意图对本发明的实施例进行更详细的说明。其中
图1为激光焊接工具的工具件的俯视图，
图2为带有两个焊件的激光焊接工具的第一侧视图，
图3为带有两个焊件的激光焊接工具的第二视图
图4为激光焊接工具的第二实施形式的细节图，
图5为激光焊接工具的第二实施形式的剖视图，
图6为用于激光焊接的装置的操作程序的流程图。
具体实施方式
在全部附图中，具有相同结构或功能的元件皆以相同附图标记标识。
激光焊接工具包括第一工具件14和第二工具件2(图1，图2)。第二工具件2包括至少两个，优选多个能够互相独立移动的子部件4，6，8，10。为了移动子部件4，6，8，10，优选设置多个调节单元12，这些调节单元能使子部件4，6，8，10互相独立地移动。
子部件4，6，8，10优选具有这样的形状，即其至少在局部上是根据需要焊接的焊件16，18形成的，从而能够容纳和保持焊件16，18而不至于损坏它们。例如子部件4，6，8，10的边缘区可被增高，并且向一个共同的中点变平(abflachen)。
第一工具件14优选一体制成，并同样具有至少在局部上与第一焊件16相反的形状，此时，第二焊件18确定了子部件4，6，8，10的形状。
在一种尤其简单的设计方案中，两个焊件16，18能够简单地彼此重叠并一起放置在子部件4，6，8，10上。然后，第一工具件14可移向第二工具件2，这样，第一工具件14至少是一个拱座以形成反压力。作为替换方案，第一工具件14可以位置固定的方式被固定住，而第二工具件2能够移向第一工具件14。作为替换方案，第一工具件和第二工具件14，2可被固定安置，而且仅有子部件4，6，8，10可以移向第一工具件14，以便在结合区域对两个焊件16，18施加压力。此外，可以在工具件14，2上设置用于固定焊件16，18的装置。例如，第一工具件14可以包括负压装置(Unterdruckvorrichtung)，通过该装置，第一焊件16可被固定在，特别是被吸附在第一工具件14上。此外，第二工具件2也可具有这样的装置，以便将第二焊件18固定到可移动的子部件4，6，8，10上。
除了激光焊接工具之外，用于焊接两个焊件16，18的装置还包括至少一个激光器19，该激光器能够借助激光束21实现两个焊件16，18在结合区中的焊接。在这种情况下，尤其均匀和精确的焊缝是通过下述方式实现的，即，刚好在激光束21投射到(扫过)两个焊件16，18的相应部位时，通过将可移动的子部件4，6，8，10移向第一工具件14总是在两个焊件16，18上施加预定的挤压压力。除了激光器19之外，还可以设置其他激光器，这些激光器优选分配给焊件16，18的预定部位以及相应的可移动的子部件4，6，8，10。
在激光焊接工具的第二实施形式(图4)中，两个焊件16，18仅有一条边是借助于第一工具件14和可移动的子部件4至8压到一起的。随后，可移动的子部件4，6，8，10沿着指向第一工具件14的方向20移动。在这种情况下，恰恰是两个焊件16，18的子区域，即那些设置在第一工具件14与在方向20上的其中一个子部件4之间的子区域被称作两个焊件16，18的各个部位。
调节单元12可以包括例如引导体22(图5)，特别是引导柱和/或在引导体22上的引导衬套24。此外，优选为每一调节单元12配置一伺服驱动装置26，该装置能够例如通过中央销钉来移动相应的子部件4。气缸26通过连接件将子部件4沿箭头方向20移动。子部件4安置在引导柱上。引导衬套24，特别是轴套固定安装在该部位上，引导柱在引导衬套中滑动。
在未示出的控制装置中，优选存储具有激光器19和激光焊接工具的装置的操作程序(图6)。该程序优选在步骤S1中启动，如果必要，变量同样也在步骤S1中被初始化。
倘若两个焊件16，18是以机械方式被置入激光焊接工具中的，那么例如在步骤S2中可以用置入指令INPUT来启动将两个焊件16，18置入激光焊接工具的动作。作为替换方案，两个焊件16，18也可手动放置到激光焊接工具中。
在步骤S3中，激光器19借助第一焊接指令WELD-1移动到两个焊件16，18的起始端，并在焊接期间沿着期望的焊缝在两个焊件16，18的第一部位上被引导。
在步骤S4中，借助第一挤压指令PRES-1精确地将子部件4，6，8，10移向第一工具件14，从而将两个焊件16，18的刚焊接完的第一部位在焊缝区域中彼此挤压在一起。而且，挤压压力可以根据例如焊缝温度而简单增大或者通过多个级别增大或者连续地改变。
在步骤S5中，激光器19借助第二焊接指令WELD-2移动到两个焊件16，18的第二部位的起始端，其中，第一部位可以无缝地过渡到第二部位，从而在由第一部位到第二部位的过渡中形成闭合的焊缝。此外，在步骤S5中，两个焊件16，18的第二部位是用激光束21焊接的。
在步骤S6中，借助第二挤压指令PRES-2，以与步骤S4相符的方式将压力施加到两个焊件16，18的刚焊接完的第二部位上。
在步骤S7至S10中，可以与步骤S3至S6相符的方式，用第三和第四焊接指令WELD-3，WELD-4以及第三和第四挤压指令PRES-3，PRES-4启动将两个焊件16，18第三和第四部位进行焊接并相互挤压的动作。而且，步骤S7至S10可以与步骤S3至S6同时完成，或者在步骤S3至S6之后进行。此外，为焊接第三和第四部位，可以设置其它激光器。
倘若两个焊件16，18是以机械方式从激光焊接工具中取出的，则该取出过程例如可借助取出指令OUTPUT来启动。
上述程序可在步骤S12中结束。但是，在步骤S11之后，该程序优选重新回到步骤S2中，以便对新的焊件16，18进行加工。
本发明并不限于上述实施例。尤其是激光焊接工具可以仅具有两个、三个或者超过四个子部件4，6，8，10，这些子部件可以完全独立地移动或者至少部分可同时移动，以便对两个焊件16，18施加挤压压力，此外，焊接过程可以划分成阶段。这些阶段包括例如挤压、焊接、保持(Halten)和/或其它阶段。这样，就可以为这些阶段分配不同的挤压压力和/或挤压时间。

Claims (12)

1.一种激光焊接工具，其具有用于将第一焊件(16)固定在第二焊件(18)上的第一工具件和第二工具件(14，2)，所述第一焊件与第二焊件至少部分位于两个工具件(14，2)之间，
其特征在于，为将所述第二焊件(18)压向所述第一焊件(16)，所述第二工具件(2)包括至少两个能够彼此独立地移向所述第一工具件的子部件(4，6，8，10)。
2.根据权利要求1所述的激光焊接工具，其特征在于，所述子部件(4，6，8，10)能够自动移动。
3.根据前述权利要求之一所述的激光焊接工具，在该工具中，为使相应的子部件(4，6，8，10)自动移动，每个子部件(4，6，8，10)结合有至少一个调节单元(12)。
4.根据权利要求3所述的激光焊接工具，其中，所述调节单元(12)是以气动、液压、电动方式或者用弹力来调节的。
5.根据前述权利要求之一所述的激光焊接工具，其特征在于，为将所述第二焊件(18)压向所述第一焊件(16)，所述第二工具件(2)包括三个或者更多个能够移向所述第一工具件(16)的子部件(4，6，8，10)。
6.一种用于焊接两个焊件(16，18)的装置，该装置具有至少一个激光器(19)、根据前述权利要求之一所述的激光焊接工具并具有控制装置，所述控制装置与所述激光器(19)和所述激光焊接工具相结合并以如下方式构造，即其能够根据所述激光器(19)的位置来移动所述激光焊接工具的子部件(4，6，8，10)。
7.根据权利要求6所述的装置，其包括两个或更多个激光器(19)，所述激光器分别固定分配给一个或者多个子部件(4，6，8，10)。
8.用于操作根据权利要求6或7所述的装置的方法，在该方法中
-利用激光器(19)焊接两个焊件(16，18)的第一部位，其中，所述第一部位在所述第一子部件(4)的运动方向上被安置在所述第一子部件(4)和第一工具件(14)之间，
-在两个部位被焊接之后，紧接着将所述第一子部件(4)移向所述第一工具件(14)，从而使两个焊件(16，18)在它们的第一部位互相挤压，
-利用激光器(19)焊接两个焊件(16，18)的第二部位，其中，所述第二部位在所述第二子部件(6)运动方向上被安置在所述第二子部件(6)和第一工具件(14)之间，
-在两个部位被焊接后，紧接着将所述第二子部件(6)移向所述第一工具件(14)，从而使两个焊件(16，18)在它们的第二部位互相挤压。
9.根据权利要求8所述的方法，在该方法中，在焊接前，两个焊件(16，18)被彼此重叠地放置到所述第一工具件或者第二工具件(14，2)中，而且，所述第二工具件(2)的子部件(4，6，8，10)被移向所述第一工具件(14)或者所述第一工具件(14)被移向所述第二工具件(2)，从而使两个焊件(16，18)能够彼此焊接在一起。
10.根据权利要求8所述的方法，在该方法中，在焊接前，所述第一焊件(16)被固定在所述第一工具件(14)上，而所述第二焊件(18)被固定在所述第二工具件(2)上，而且，所述第二工具件(2)的子部件(4，6，8，10)被移向所述第一工具件(14)或者所述第一工具件(14)被移向所述第二工具件(2)，从而使两个焊件(16，18)能够彼此焊接在一起。
11.根据权利要求8至10之一所述的方法，在该方法中，设置的子部件超过两个，而且，所述子部件(4，6，8，10)始终是在两个焊件(16，18)的相应部位被焊接完之后被移向所述第一工具件(14)。
12.根据权利要求8至11之一所述的方法，在该方法中，焊件(16，18)的不同部位是利用分配给相应部位的不同激光器(19)同时或在不同时刻进行焊接的，而且，所述子部件(4，6，8，10)在相应的部位被焊接完之后被移向第一工具件(14)。
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