DE10060394A1

DE10060394A1 - Vorrichtung zur Fixierung eines mittels eines Lasers zu schweißenden Bauteiles

Info

Publication number: DE10060394A1
Application number: DE10060394A
Authority: DE
Inventors: Stephan Knopp
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2002-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1), durch die ein Bauteil (2, 3) fixierbar ist, um so eine Schweißverbindung mittels eines Lasers anzubringen. Hierzu ist die Vorrichtung zumindest im Spektrum des von dem Laser emittierten Lichtes transmissiv ausgeführt, so daß ein Laserstrahl (4) durch die Vorrichtung (1) hindurch auf das Bauteil (2, 3) gelangt. Daher wirkt sich auch eine großflächige Überdeckung des Bauteiles (2, 3) durch Auflageflächen (6, 7) der Vorrichtung (1), wie sie zur Erreichung einer optimalen Fixierung erforderlich ist, bei der Durchführung des Schweißverfahrens nicht hinderlich aus. Die Durchführung des Laserschweißverfahrens wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) daher wesentlich erleichtert und zugleich die Überwachungsmöglichkeit der Qualität der Schweißverbindung wesentlich verbessert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fixierung eines mittels eines Lasers zu schweißenden Bauteiles.

Eine solche Vorrichtung wird beispielsweise in der Kraftfahrzeugindustrie eingesetzt, um zwei Bauteile vor dem Verschweißen in der gewünschten Position zu fixieren. Hierzu ist es erforderlich, daß die Vorrichtung eine möglichst große Auflagefläche aufweist, um so eine schädigende Punktbelastung auszuschließen und eine unerwünschte Verformung des Bauteiles zu vermeiden. Insbesondere bei Kunststoffbauteilen können sich anderenfalls nach dem Lösen der Vorrichtung Fehlstellen, beispielsweise Wölbungen, bilden. Solche fehlerhaften Bauteile führen zu Ausschuß, weil eine Korrektur im allgemeinen nicht mehr möglich ist.

Als nachteilig hat sich bei solchen Vorrichtungen, bei denen zur Vermeidung von Verformungen großflächige Auflageflächen eingesetzt werden, die umständliche Zugänglichkeit des Bauteiles erwiesen. Dabei wird das Bauteil jedoch von der Vorrichtung abschnittsweise überdeckt, so daß für eine durchgängige Schweißverbindung oftmals ein erneutes Spannen des Bauteiles erforderlich ist. Dabei müssen zudem häufig unterschiedliche Vorrichtungen oder zumindest austauschbare Auflageflächen vorgesehen werden. Hiermit ist ein erheblicher Aufwand bei der Herstellung des Bauteiles verbunden, wobei sich insbesondere eine aufwendige Fertigungssteuerung und Überwachung sowie eine vergleichsweise lange Herstellungsdauer negativ auswirken.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszuführen, daß dadurch der Aufwand bei der Herstellung des Bauteiles wesentlich verringert wird.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß ist also die Vorrichtung zumindest abschnittsweise transmissiv ausgeführt. Hierdurch kann der zum Schweißen des Bauteiles eingesetzte Laserstrahl durch die Vorrichtung hindurch auf das Bauteil gelangen, so daß eine Behinderung des Schweißprozesses durch die Vorrichtung ausgeschlossen ist. Daher kann die Formgebung ohne Rücksicht auf die Abdeckung des Bauteiles in optimaler Weise auf die Geometrie und Beschaffenheit des Bauteiles abgestimmt werden. Der erforderliche Aufwand zur Durchführung des Schweißvorganges kann daher wesentlich verringert werden, wobei zugleich die Qualität der Schweißverbindung aufgrund der optimierten Fixierkraft gesteigert werden kann. Der Laserschweißstrahl wird dabei von der Vorrichtung insbesondere weder abgelenkt noch absorbiert.

Hierbei ist eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung dadurch gegeben, daß die Vorrichtung zumindest abschnittsweise transparent ausgeführt ist. Hierdurch kann die erzeugte Schweißverbindung einer einfachen optischen Kontrolle zugeführt werden, indem beispielsweise eine Kamera die Schweißverbindung durch die Vorrichtung hindurch erfaßt und die gewonnenen Daten einer Steuerung zuführt. Dabei ist eine Übereinstimmung des transparenten Wellenlängenbereiches der Vorrichtung für das Laserlicht und das menschliche Auge nicht erforderlich. Zugleich kann das Bedienpersonal eine schnelle, ungehinderte Sichtkontrolle durchführen, so daß mögliche Fehlerquellen bei der Durchführung des Schweißprozesses frühzeitig erkannt und Korrekturmaßnahmen eingeleitet werden können.

Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die Vorrichtung eine einstellbare Transmission aufweist. Hierdurch kann wahlweise eine Streuung oder Dämpfung des Laserstrahls erreicht werden, um so beispielsweise die Eigenschaften der Schweißverbindung unmittelbar beeinflussen zu können. Weiterhin wird auf diese Weise das Austreten des Laserstrahls aus der Vorrichtung und damit unerwünschte Umgebungseinflüsse vermieden. Zugleich kann dabei ein Eintrittskanal für den Laserstrahl festgelegt werden, um so Abweichungen von der Position des Laserstrahles von einem Sollwert auszuschließen.

Eine weitere besonders praxisnahe Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch erreicht, daß die Vorrichtung zur Fixierung zwei Auflageflächen aufweist, wobei zumindest eine Auflagefläche transmissiv ausgeführt ist. Auf diese Weise wird das Bauteil zwischen den Auflageflächen eingespannt und kraftschlüssig fixiert. Dabei wird das Austreten des Laserstrahles insbesondere bei transmissiven oder transparenten Bauteilen dadurch vermindert, daß die dem Laserstrahl abgewandte Auflagefläche eine verminderte Durchlässigkeit aufweist.

Dabei ist es besonders günstig, wenn die Vorrichtung eine das Lichtspektrum des Lasers im wesentlichen absorbierende Auflagefläche aufweist. Hierdurch wird eine unerwünschte Reflexion sowie ein unkontrolliertes Austreten des Laserstrahles in die Umgebung zuverlässig verhindert und dadurch eine Gefährdung der Umwelt ausgeschlossen.

Besonders zweckmäßig ist es auch, wenn die Vorrichtung zur Übertragung einer Fixierkraft auf gegeneinander anliegende Bauteile ausgeführt ist. Hierdurch können hohe Fixierkräfte auf die Bauteile übertragen werden, welche dadurch beispielsweise zugleich eine gewünschte Formgebung erhalten und die dadurch in der relativen Position festgelegt werden. Daher kann die Vorrichtung zugleich auch als Formwerkzeug eingesetzt oder in ein solches integriert werden.

Eine weitere besonders praxisnahe Abwandlung der vorliegenden Erfindung wird auch dann erreicht, wenn die Vorrichtung zur Fixierung von Kunststoffbauteilen ausgeführt ist, um so neben beliebigen metallischen Werkstoffen auch Kunststoffbauteile zu schweißen. Dabei ist eine Beschädigung der Beschaffenheit des Kunststoffbauteiles ausgeschlossen und zugleich eine hohe Qualität der Schweißverbindung sichergestellt.

Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in einer Prinzipskizze eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Die als Spannwerkzeug ausgeführte Vorrichtung 1 dient dabei der Festlegung der Position von zwei gegeneinander anliegenden Bauteilen 2, 3, die beispielsweise Einzelteile eines Kunststoffbehälters sein können. Der von einem nicht dargestellten Laser emittierte Laserstrahl 4 gelangt dabei durch die transmissive Vorrichtung 1 hindurch auf eine Kontaktfläche 5 der beiden Bauteile 2, 3. Aufgrund der transmissiven Eigenschaften der Vorrichtung 1 kann die Formgebung von zwei Auflageflächen 6, 7 optimalerweise auf die Beschaffenheit der Bauteile 2, 3 abgestimmt werden, ohne daß sich dabei die Überdeckung durch die Vorrichtung 1 hinderlich auswirkt. Durch die Vorrichtung 1 wird somit die Durchführung des Schweißprozesses wesentlich erleichtert.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Vorrichtung

2

Bauteil

3

Bauteil

4

Laserstrahl

5

Kontaktfläche

6

Auflagefläche

7

Auflagefläche

Claims

1. Vorrichtung zur Fixierung eines mittels eines Lasers zu schweißenden Bauteiles, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) zumindest abschnittsweise transmissiv ausgeführt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) zumindest abschnittsweise transparent ausgeführt ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) eine einstellbare Transmission aufweist.

4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) zur Fixierung zwei Auflageflächen (6, 7) aufweist, wobei zumindest eine Auflagefläche (6) transmissiv ausgeführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) eine das Lichtspektrum des Lasers im wesentlichen absorbierende Auflagefläche (7) aufweist.

6. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) zur Übertragung einer Fixierkraft auf gegeneinander anliegende Bauteile (2, 3) ausgeführt ist.

7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) zur Fixierung von Kunststoffbauteilen ausgeführt ist.