DE10060394A1

DE10060394A1 - Device for fixing component to be laser welded is at least partly transmissive or transparent with variable degree of transmission, is designed to apply fixing force to two components in contact

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

The device (1) is at least partly transmissive or transparent and its degree of transmission can be varied. The device has two application surfaces (6,7), whereby at least one is transmissive and one significantly absorbs the spectrum of light emitted by the laser. It is designed to apply a fixing force to two components (2,3) in contact with each other.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fixierung eines mittels eines Lasers zu schweißenden Bauteiles.The invention relates to a device for fixing a laser welding component.

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.Such a device is used, for example, in the motor vehicle industry to fix two components in the desired position before welding. This is it is necessary that the device has the largest possible contact surface, so exclude a damaging point load and an undesired deformation to avoid the component. Especially in the case of plastic components otherwise, after loosening the device, imperfections, for example bulges, form. Such faulty components lead to rejects because a correction in is generally no longer possible.

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.It has been disadvantageous in the case of devices in which the avoidance of Deformations large-area contact surfaces are used, the cumbersome Accessibility of the component proven. However, the component is removed from the Device covered in sections, so that for a continuous Welded connection often requires re-tensioning of the component. there often also have different devices or at least interchangeable Contact surfaces are provided. This is a considerable effort in the Manufacture of the component connected, in particular a complex Production control and monitoring as well as a comparatively long time Production time negatively impact.

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. Against this background, the invention has for its object a device type mentioned in such a way that thereby the effort in Production of the component is significantly reduced.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved with a device according to the features of Claim 1. The sub-claims relate to particularly expedient Developments of the invention.

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.According to the invention, the device is therefore transmissive, at least in sections executed. This allows the laser beam used to weld the component pass through the device onto the component, so that an obstruction of the Welding process is excluded by the device. Therefore, the Shaping regardless of the cover of the component in an optimal way on the Geometry and quality of the component can be coordinated. The required The effort to carry out the welding process can therefore be significantly reduced be, while the quality of the welded joint due to the optimized Fixing force can be increased. The laser welding beam is from the Device in particular neither distracted nor absorbed.

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.This is a particularly advantageous development of the present invention given that the device is at least partially transparent. As a result, the welded connection produced can be subjected to simple visual inspection are supplied by, for example, a camera through the welded connection Device detected through and the obtained data is fed to a controller. there is a match of the transparent wavelength range of the device for the laser light and the human eye are not required. At the same time it can Operators perform a quick, unobstructed visual inspection so that possible Sources of error in the execution of the welding process were identified early and Corrective actions can be initiated.

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. It is also particularly advantageous if the device has an adjustable transmission having. This can either scatter or attenuate the laser beam can be achieved, for example the properties of the welded joint to be able to influence directly. Furthermore, the leakage of the Laser beam from the device and thus undesirable environmental influences avoided. At the same time, an entry channel for the laser beam can be defined, the more deviations from the position of the laser beam from a target value excluded.

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.Another particularly practical embodiment of the present invention is also achieved in that the device for fixing has two contact surfaces, wherein at least one contact surface is designed to be transmissive. That way it will Component clamped between the contact surfaces and fixed non-positively. Doing so the emergence of the laser beam, particularly in the case of transmissive or transparent ones Components reduced in that the support surface facing away from the laser beam a has reduced permeability.

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.It is particularly advantageous if the device has a light spectrum of the laser has essentially absorbent contact surface. This will create a unwanted reflection and an uncontrolled escape of the laser beam in the Reliably prevents the environment and thereby endangers the environment locked out.

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.It is also particularly expedient if the device for transmitting a Fixing force is carried out on components lying against each other. This can cause high Fixing forces are transmitted to the components, which thereby, for example, at the same time get a desired shape and thereby in the relative position be determined. Therefore, the device can also be used as a molding tool used or integrated into such.

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.Another particularly practical modification of the present invention is also reached when the device is designed to fix plastic components, in order to weld plastic components in addition to any metallic materials. Damage to the nature of the plastic component is excluded and at the same time ensures a high quality of the welded connection.

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. The invention allows various embodiments. To further clarify its basic principle, one of these is shown in the drawing and is described below. This shows a schematic side view of a sectional side view of a device 1 according to the invention. The device 1 designed as a clamping tool serves to fix the position of two mutually abutting components 2 , 3 , which can be individual parts of a plastic container, for example. The laser beam 4 emitted by a laser, not shown, passes through the transmissive device 1 onto a contact surface 5 of the two components 2 , 3 . Due to the transmissive properties of the device 1 , the shape of two contact surfaces 6 , 7 can be optimally matched to the nature of the components 2 , 3 without the overlap by the device 1 having an adverse effect. The device 1 thus considerably simplifies the execution of the welding process.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Vorrichtung
contraption

22

Bauteil
component

33

Bauteil
component

44

Laserstrahl
laser beam

55

Kontaktfläche
contact area

66

Auflagefläche
bearing surface

77

Auflagefläche
bearing surface

Claims

1. Device for fixing a component to be welded by means of a laser, characterized in that the device ( 1 ) is designed to be transmissive at least in sections.

2. Device according to claim 1, characterized in that the device ( 1 ) is at least partially transparent.

3. Device according to claims 1 or 2, characterized in that the device ( 1 ) has an adjustable transmission.

4. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) for fixing two support surfaces ( 6 , 7 ), wherein at least one support surface ( 6 ) is designed to be transmissive.

5. The device according to claim 4, characterized in that the device ( 1 ) has a light spectrum of the laser substantially absorbent support surface ( 7 ).

6. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) for transmitting a fixing force to mutually abutting components ( 2 , 3 ) is designed.

7. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) is designed for fixing plastic components.