DE10139634C1 - Schweissvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung (1), insbesondere für das Laserstrahlschweißen. DOLLAR A Bei Verstellung beispielsweise eines Laserstrahlkopfes (2) besteht häufig die Problematik, dass ein das Schutzgas (8) zuführender Schlauch bei der Bewegung des Laserstrahlkopfes (2) sich um das zu verschweißende Teil (30) schlingen kann, insbesondere dann, wenn die zu schweißende Naht sich seitlich befindet. DOLLAR A Hiergegen sieht die vorliegende Lösung vor, anstelle der bekannten flexiblen Gaszuleitungen einen drehbar gelagerten Ring (4) als Gasdüse zu verwenden und über wenigstens eine Bohrung (9) im zumindest teilweise hohl ausgeführten Ring (4) eine starre kontinuierliche Gaszuführung zu schaffen. Für den Durchtritt eines Schweißstrahles (20) besitzt der Ring (4) ein Fenster (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweissvorrichtung, insbesondere für das Laserstrahlschweissen.

Eine Laserstrahlschweissvorrichtung zur Verwendung in einer Produktlinie offenbart die DE 42 16 014 A1. Mit dieser Vorrichtung ist das Schweissen von länglichen Blechen möglich. Der durch einen beweglichen Roboterarm getragene Laserkopf wird entlang der zu verschwei­ ssenden Naht geführt.

Aus der DE 41 09 371 A1, in der die Herstellung einer dichten und sicheren Verbindung von aus Metallblech gefertigten runden Behältern mittels Laserstrahlschweissen offenbart wird, ist be­ kannt, dass beim Verschweissen auch ein Rotieren des Laserstrahlgenerators möglich ist.

Ein Rotieren des Laserstrahlkopfes besitzt jedoch häufig die Problematik, dass ein das Schutzgas zuführender Schlauch bei der Drehbewegung des Laserstrahlkopfes sich um das zu verschwei­ ssende Teil oder einen, den Laserstrahlkopf haltenden Träger schlingen kann, insbesondere dann, wenn die zu schweissende Naht sich seitlich befindet.

Die DE 42 40 189 A1 beschreibt ein gattungsgemäßes Verfahren zum Schweissen von Werkstücken mittels eines Laserstrahles und einer Laserstrahlschweissdüse. Diese Düse soll eine hohe Bearbeitungsqualität unabhängig von der Materialart und von der Bearbeitungsrichtung er­ möglichen. Dazu ist die Düse so ausgeführt, dass der Laserstrahl, das Hilfsgas und gegebe­ nenfalls das Arbeitsgas durch Kanäle der Düse auf das Werkstück geführt werden. Der La­ serstrahl und das Arbeitsgas werden dabei durch einen zentral in der Laserstrahlschweissdüse angeordneten Düsenkanal und das Hilfsgas durch einen oder mehrere Zusatzkanäle geführt. Die Laserstrahlschweissdüse besitzt bezüglich der Zusatzkanäle Rotationssymmetrie, aber keine Achssymmetrie. Die Düse ist im Bearbeitungskopf einer Laserstrahlschweissanlage auswechsel­ bar eingebaut.

Die US 5,422,456 beschäftigt sich mit einer Laserstrahlschweissvorrichtung, die einen rund um die Schweissnaht sich drehenden Ring aufweist, mittels dem eine optische Faser um 360° um die zu verschweissende Stelle geführt wird und die zu verschweissenden Gegenstände mit­ tig innerhalb des Ringes angeordnet sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schweissvorrichtung aufzuzeigen, mit der Schweissnähte auch am seitlichen Umfang eines Gegenstandes realisierbar sind und die auf flexible Schutzgaszuleitungen verzichtet.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, anstelle der bekannten flexiblen Gaszuleitungen einen drehbar gelagerten Ring als Gasdüse zu verwenden, der zumindest teilweise hohl ausge­ führt ist und dabei wenigstens eine Bohrung aufweist, die mit einer Gasaustrittsöffnung im Ring verbunden ist, um eine starre kontinuierliche Gaszuführung zu schaffen. Der Ring weist ein Fenster für den Durchtritt des Schweissstrahls auf.

Dieser Ring kann synchron mit der Bewegung der Schweissvorrichtung, hier eines Lasers bzw. eines Laserstrahlkopfes, gedreht werden, wozu der Ring vorzugsweise mit dem Träger der Schweissvorrichtung mechanisch verbunden ist und darüber auch angetrieben wird.

Beim Drehen des Rings wird das Schutzgas dem Schweissstrahl kontinuierlich zugeführt, wobei das Schutzgas über die wenigstens eine Bohrung des Ringes eintritt und über einen mit der Bohrung verbundenen Gasaustritt im Ring austritt, wobei ein Zusammentreffen des Schutzgases mit dem Schweissstrahl garantiert sein muß.

Zur Gewichtseinsparung besitzt der Ring weitere Fenster bzw. Ausnehmungen.

Durch einen derartigen Ring wird eine Schweissvorrichtung geschaffen, die in eine Produkt­ linie bzw. in ein Werkzeugträgersystem integriert werden kann. Nach Zuführung des zu schweissenden Teiles in die vorgesehene Schweissposition wird der Ring über das zu schweissende Teil, beispielsweise einen Zünder, geführt. Der Ring wird beim Schweissen zusammen mit der Schweissvorrichtung bewegt, wobei der Laser so geführt wird, dass der Laserstrahl beim Rotieren um die zu schweissende Fläche den ganzen zu schweissenden Umfang abdeckt. Synchron dazu wird der Ring gedreht, so daß der Schweissstrahl immer durch das Fenster im Ring treten kann.

Anhand eines Ausführungsbeispieles mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert wer­ den.

Es zeigt

Fig. 1 in einer Seitendarstellung eine Schweissvorrichtung mit Träger und einem darauf ausgerichteten Ring,

Fig. 2 den Aufbau des Ringes aus Fig. 1,

Fig. 3 eine skizzenhafte Darstellung des Zusammenwirkens des Ringes mit dem Laser­ kopf aus Fig. 1 bezogen auf ein zu schweissendes Teil.

In Fig. 1 ist eine Schweissvorrichtung 1, hier eine Laserstrahlschweissvorrichtung mit Laserstrahlkopf 2, dargestellt, die an einem Träger 3 befestigt ist. Auf den Laserstrahlkopf 2 ausgerichtet ist ein Ring 4, der in einer nicht näher bezeichneten Vorrichtung 5 drehbar gehalten wird. Der Ring 4 weist wenigstens ein Fenster 6 für den Durchtritt eines Laserstrahls 20 durch den Ring 4 und eine Gasaustrittsöffnung 7 für ein Schutzgas 8 auf. Das Schutzgas 8 gelangt über eine in die Vorrichtung 5 eingebrachte Zuleitung 5.1 und/oder einen äußeren Kanal 11 des Ringes 4 in wenigstens eine Bohrung 9 im Ring 4 in die Gasaustrittsöffnung 7. Der Laserstrahl 20 selbst wird in bekannter Art und Weise durch entsprechende Mittel, hier durch einen Laserstrahl­ generator 21 erzeugt. Das Fenster 6 besitzen vorzugsweise die Form eines abgerundeten Dreiecks.

In Fig. 2a bis c ist der Ring 4 näher dargestellt, wobei die Darstellung bereits eine vorteil­ hafte Ausgestaltung des Ringes 4 aufzeigt.

Zur Gewichtseinsparung weist der Ring 4 weitere Ausnehmungen bzw. Fenster 10 auf. Wie im Schnitt A-A, Fig. 2b, dargestellt, besitzt der Ring vorzugsweise vier Querbohrungen 9, die in die Gasaustrittsöffnung 7 hinein reichen. Die vier Querbohrungen 9 sind über den am äußeren Umfang des Ringes 4 hohl gestalteten Kanal 11 oder, hier nicht dargestellt, der mit dem Ring 4 zusammenwirkenden Zuleitung 5.1 der Vorrichtung 5 miteinander funktional ver­ bunden, so daß der Ring 4 ein vergleichbares Aussehen wie eine geschlossene Felge hat, deren Speichen hohl ausgeführt sind. Über diesen Kanal 11 erfolgt die gleichmäßige Vertei­ lung des Schutzgases 8 innerhalb des Ringes 4.

Am oberen Ende der Gasaustrittsöffnung 7 ist, wie in der Fig. 2c erkennbar, in besonderer Weise eine Freisparung 12 für den Laserstrahl 20 eingebracht. Dadurch wird eine direkte Berührung des Schutzgases 8 mit dem Laserstrahl 20 zur Schaffung einer Schweissnaht gewährleistet.

Für eine synchrone Führung bzw. Verstellung des Ringes 4 mit der Verstellung bzw. Bewe­ gung des Laserstrahlkopfes 2 weist der Ring 4 wenigstens eine Nut 13 auf, in die ein hier nicht näher dargestellter Stift 14 (siehe Fig. 3), der beispielsweise an einem Träger befestigt ist, eingreifen kann.

Eine Verwendung der Schweissvorrichtung 1 mit dem Ring 4 ist in Fig. 3 dargestellt.

Bei der automatischen Montage eines Generatorzwischenstückes 30, welches hier in einer Draufsicht dargestellt ist, wird vorzugsweise eine nicht näher dargestellte Montagehilfe ver­ wendet, die zusammen mit dem Generatorzwischenstück 30 in den Stationen innerhalb ei­ nes Werkstückträgersystems 40, beispielsweise bis zur Endmontage eines nicht näher dar­ gestellten Generators, transportiert wird. Bei der Endmonage ist es dann notwendig, einen Zünder (nicht näher dargestellt) am Generatorzwischenstück 30 anzuschweissen. Dazu wer­ den beide in eine Schweissposition gebracht.

Das Generatorzwischenstück 30 ragt, in diesem Werkstückträgersystem 40 von der Monta­ gehilfe gehalten, hoch, wobei die zu schweissende Fläche, d. h., der Bereich, an den der Zünder angeschweisst werden soll, sich seitlich am Generatorzwischenstück 30 befindet.

Zum Schweissen wird nun der Ring 4 über dem Zünder positioniert. Danach wird der Laserstrahl­ kopf 2 um die zu schweissende Fläche durch den Träger 3 gedreht, wobei der Ring 4 durch den Stift 14 mitgedreht wird, so dass der Laserstrahl 20 durch das Fenster 6 treten kann. Die kontinuierliche Schutzgaszufuhr in den Ring 4 erfolgt wie bereits beschrieben, hier jedoch durch eine Zuleitung 40.1 innerhalb des Werkstückträgersystems 40. Der durch die Freispa­ rung 12 in der Gasaustrittsöffnung 7 tretende Laserstrahl 20 trifft auf das aus der Gasaus­ trittsöffnung 7 austretende Schutzgas 8.

Claims (6)

1. Schweissvorrichtung (1), insbesondere für das Laserstrahlschweissen, mit einem Schweisskopf (2) sowie mit Mitteln (21) zur Erzeugung eines Schweissstrahles (20) und mit zugeführtem Schutzgas (8), wobei die Zuführung des Schutzgases (8) über einen Ring (4) erfolgt, der, zwischen einem Laserstrahlkopf (2) und einem zu schweissenden Teil (30) angeordnet, teilweise hohl ausgeführt ist und wenigstens eine Bohrung (9) aufweist, die mit einer Gasaustrittsöffnung (7) des Ringes (4) verbunden ist, und das Schutzgas (8) durch die wenigstens eine Bohrung (9) zur Gasaustrittsöffnung (7) transportiert wird, wobei der Ring (4) ein Fenster (6) für den Durchtritt des Schweissstrahles (20) besitzt und synchron mit dem Laserstrahlkopf (2) um die Achse eines Trägers (3) des Laserstrahlkopfes (2) drehbar ist.

2. Schweissvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (4) vier Querbohrungen (9) aufweist, die einseitig über einen äusseren Kanal (11) und/oder eine Zuleitung (5.1, 40.1) einer den Ring (4) tragenden Vorrichtung (5, 40) funktional miteinander verbunden sind und in die Gasaustrittsöffnung (7) hinein reichen.

3. Schweissvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (4) weitere Ausnehmungen (10) besitzt.

4. Schweissvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende der Gasaustrittsöffnung (7) eine Freisparung (12) eingebracht ist.

5. Schweissvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (4) wenigstens eine Nut (13) zur synchronen Mitnahme bei Verstellung des Laserstrahlkopfes (2) aufweist, in die ein Stift (14) hinein greifen kann.

6. Schweissvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweissvorrichtung (1) mit dem Ring (4) in einem Werkstückträgersystem (40) oder einer Produktlinie integriert ist.