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Die
Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung zum Verschweißen von
mindestens zwei Blechzuschnitten, bestehend aus einer Spannplatte,
die einseitig einen Auflagebereich zur Aufnahme der zu verschweißenden Blechzuschnitte
aufweist, in die mindestens ein Schweißschlitz und mindestens eine Nut
eingeformt sind.
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Aus
dem Stand der Technik ist eine gattungsgemäße Einspannvorrichtung (
DE 100 04 676 A1 ) bekannt,
auf der mindestens zwei Bleche mittels Unterdruck fixiert und im
Fügespalt
miteinander verschweißt
werden können.
Der Stand der Technik offenbart weiterhin, dass mit der Unterdruckerzeugung die
Bleche unverrückbar
festgehalten werden können,
je nach Einsatzbereich aber Dichtelemente vorgesehen werden müssen, um
ein Eindringen von Luft verhindern und den Unterdruck respektive
Haltekraft erhöhen
zu können.
Dichtelemente sind aufgrund ständiger
Beanspruchung sehr anfällig
und kurzlebig.
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Ferner
ist eine Vorrichtung zum Festspannen von mindestens zwei Bauteilen
zur Verbindung durch eine mittels Reibrührschweißen zwischen zwei Bauteilen
gebildete Schweißnaht
aus der Druckschrift
DE 10
2004 062 997 A1 bekannt. Aufgrund der durch das Reibrührschweißen auftretenden
erheblichen mechanischen Kräfte
ist es erforderlich, im Schweißnahtbereich
eine Halteeinrichtung der zu verbindenden Bauteile vorzusehen, in
der zu den Bauteilen weisenden Oberseite Kanäle eingeformt sind, die mit Unterdruck
zur Fixierung der Bauteile beaufschlagt werden können. Weiterhin sind in vorteilhafter
Weise Dichtleisten im Randbereich der Halteeinrichtungen angeordnet,
um den Unterdruck zwischen den Bauteilen und der Halteeinrichtung
aufrechtzuerhalten.
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Von
dem voranstehend erläuterten
Stand der Technik ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, eine Einspannvorrichtung zum Verschweißen von
mindestens zwei Blechzuschnitten bereitzustellen, mit der auf Dichtelemente vollständig verzichtet,
ein konstanter Unterdruck im Wesentlichen aufrecht erhalten werden
kann sowie ein verklemmfreies Verschieben der Blechzuschnitte bis
zum Schweißstoß gewährleistet.
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Die
Aufgabe wird dahingehend gelöst,
dass mindestens eine Nut mit mindestens einem Seitenkanalverdichter
verbunden ist und mehrere Nuten parallel zueinander verlaufen, die
nicht parallel zum Verlauf des Schweißschlitzes ausgerichtet sind.
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In überraschender
Weise wurde festgestellt, dass durch Seitenkanalverdichter relativ
schnell ein Unterdruck aufgebaut werden kann, mit dem Blechzuschnitte
gespannt und verrutschsicher während
eines Schweißvorgangs
gehalten werden können. Eine
mögliche
auftretende Leckage führt
im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem ein Einsatz von Dichtelementen
erforderlich wäre,
nicht zu einem Abriss des erzeugten Unterdrucks und dadurch ist
im Wesentlichen gewährleistet,
dass die Blechzuschnitte in ihrer Ausgangsposition verbleiben. Dies
hat auch den Vorteil, dass beispielsweise wellige Blechzuschnitte,
ohne weitere Maßnahmen
im Vorfeld zu ergreifen, um eine Planheit zu erzielen, in der Vorrichtung
zum Verschweißen
gespannt werden können.
Die nicht parallel zum Verlauf der Schweißschlitze ausgerichteten Nuten
gewährleisten
ein störungs- und
im Wesentlichen verklemmfreies Verschieben der Blechzuschnitte bis
zum Schweißstoß sowie
eine Glättung
der Blechzuschnitte im Bereich des Schweißstoßes und verhindern dadurch
einen Versatz der Blechzuschnitte in der Länge des Schweißstoßes.
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Nach
einer ersten Ausführung
der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung
wird der Seitenkanalverdichter mit mindestens einem mehrere Wege
aufweisenden Ventil und mindestens einem Verteiler verbunden. Dies
hat den Vorteil, dass in bevorzugter Ausführung nur ein Seitenkanalverdichter verwendet
wird, der im gesamten Bereich respektive in unterschiedlichen Bereichen
der zu spannenden Blechzuschnitte über Ventile und Verteiler einen
Unterdruck bereitstellen kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Verteiler voneinander
getrennte Verschlussklappen auf, so dass gezielt durch deren Einstellung
in unterschiedlichen Bereichen der Auflagefläche der Blechzuschnitte auch
unterschiedliche Unterdrücke
erzeugt werden können.
Eine elektrische Ansteuerung der Verschlussklappen ist dann von Vorteil,
wenn insbesondere eine Regelung den Ablauf des Schweißprozesses überwacht
und dadurch abhängig
von der Größe der zu
verschweißenden Blechzuschnitte
entsprechende Steuergrößen den Unterdruck
gezielt einstellen können.
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Wie
schon beschrieben, können über Verteiler
und Ventile in unterschiedlichen Bereichen auch unterschiedliche
Unterdrücke
erzeugt werden. Es können
auch mehrere Nuten miteinander verbunden werden. In einer weiteren
bevorzugten Ausführung sind
die Nuten auf der einen Seite der Schweißschlitze zu einer Einheit
und die Nuten auf der gegenüberliegenden
Seite der Schweißschlitze
zu einer zweiten Einheit miteinander verbunden. Beispielsweise können bei
unterschiedlichen Größen der
zu verschweißenden
Blechzuschnitte die Unterdrücke
der einzelnen Einheiten variiert und entsprechend angepasst werden.
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Die
Erfindung ist in ihrem Wesen nicht auf die Beschreibung beschränkt. Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die
einzige Figur zeigt eine skizzierte Draufsicht einer erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung
zum Verschweißen
zweier Blechzuschnitte.
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In
der einzigen Figur ist in Draufsicht eine Spannplatte 1 dargestellt.
Bevorzugt werden Leichtmetalle als Materialien verwendet, die relativ
einfach spanabhebend zu bearbeiten sind, da beispielsweise mehrere
Nuten/Schlitze eingeformt werden müssen. Bevorzugt werden Aluminiumlegierungen
verwendet. Die in der Figur dargestellte Ausführung weist zwei Schweißschlitze 2 auf,
die in der Aluminiumplatte 1, die beispielsweise 18 mm
dick ist, eingeformt sind. Die durch die Spannplatte 1 durchgehenden Schweißschlitze 2 haben
je nach Bauteilanforderung eine Breite von 4 bis 6 mm, so dass ein
Schweißen der
Blechzuschnitte 8, 9 insbesondere Laserschweißen ohne
Beeinflussung im Fügespalt
erfolgen kann. Eine unterhalb der Aluminiumplatte 1 nicht
dargestellte angeordnete zweite Platte, dient als Aufbau für die Spannplatte 1 und
hat zudem die Aufgabe, die durch den Schweißvorgang erzeugte Strahlung
sozusagen zu vernichten. Bevorzugt wird als Strahlvernichterplatte
eine Stahlplatte verwendet, die beispielsweise eine Dicke von ca.
15 bis 25 mm aufweist.
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Wie
bereits beschrieben, dient die nicht dargestellte Strahlvernichterplatte
als Aufbau der Aluminiumplatte 1, die über nicht dargestellte Distanzstempel,
wobei Bohrungen 7 zur beispielsweise Aufnahme von Schrauben
zum Verbinden der Distanzstempel mit der Aluminiumplatte 1 dargestellt
sind. Die Verbindung zwischen Distanzstempel und Strahlvernichterplatte
erfolgt beispielsweise über
in den Distanzstempel der Strahlvernichterplatte zugewandten Seite
integrierte Magnete.
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Nuten 4, 4' sind parallel
zueinander in der Aluminiumplatte 1 mit beispielsweise
einer Breite von ca. 16 mm und einer Tiefe von ca. 1,5 mm eingefräst. Die
zwischen den Nuten 4, 4' verbleibenden Erhebungen 5, 5' bilden den
u. a. einen Teile des Auflagebereichs 3 der zu verschweißenden Blechzuschnitte 8, 9.
Nuten 4, 4' sind
jeweils durch die Einfräsung
an ihren Enden miteinander verbunden und mit Bohrungen 6, 6' versehen, die
wiederum mit nicht dargestellten angeordneten Ansaugkanälen auf
der Unterseite der Aluminiumplatte 1 verbunden sind. Je
ein Ansaugkanal ist beispielsweise jeweils unterhalb der Bohrungen 6 und 6' an der Aluminiumplatte 1 angeflanscht.
Die Ansaugkanäle
sind beispielsweise mit einem nicht dargestellten 3–2 Wegeventil
und einem nicht dargestellten Y-Verteiler verbunden. Der Y-Verteiler
weist bevorzugt zwei voneinander getrennte elektrisch ansteuerbare
Verschlussklappen auf, die ein voneinander unabhängiges Spannen bzw. Lösen eines
Blechzuschnitts 8 ermöglicht,
wobei der andere Blechzuschnitt 9 fixiert und ohne Veränderung
seiner Lage in der Schweißposition
verbleiben kann. Des Weiteren ist es dadurch möglich, unterschiedliche Volumenströme je Spannbreite
in Abhängigkeit
von der Dicke, Welligkeit und Größe des Blechzuschnitts einzustellen.
Dies hat den Vorteil, dass nur ein nicht dargestellter Seitenkanalverdichter
verwendet werden kann, der einen Unterdruck erzeugt, wobei über eine
Regelung unterschiedliche Unterdrücke im Auflagebereich 3 eingestellt
werden können.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass über eine Ansteuerung der Verschlussklappen,
der Seitenkanalverdichter permanent in Betreib sein kann und der
erforderliche Unterdruck gezielt eingestellt werden kann, ohne die
Leistung des Seitenkanalverdichters zu drosseln.
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Bevorzugt
sind die Nuten 6 auf der einen Seite der Schweißschlitze 2 zu
einer ersten Einheit und die Nuten 6' auf der gegenüberliegenden Seite der Schweißschlitze 2 zu
einer zweiten Einheit miteinander verbunden, wobei die Einheiten
getrennt und unabhängig
voneinander ansteuerbar sind.
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Im
Ausführungsbeispiel
sind zwei Blechzuschnitte 8, 9 auf der Aluminiumplatte 1 aufgelegt
und gegen nicht dargestellte Anschläge positioniert. Diese Anschläge gewährleisten,
dass die beispielsweise im I-Stoß zu verschweißenden Blechzuschnitte 8, 9 eine
exakt definierte Lage zum Laserstrahl und zur Mitte des Schweißschlitzes 2 aufweisen.
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Zum
Zeitpunkt des Auflegens der Blechzuschnitte 8, 9,
bei denen es sich beispielsweise um verzinkte Stahlbleche mit insbesondere
unterschiedlicher Dicke und Güte
handeln kann, sind die Verschlussklappen des Verteilers geschlossen.
Sobald die Blechzuschnitte 8, 9 positioniert sind,
werden die Verschlussklappen geöffnet
und sofort der erforderliche Unterdruck zum Spannen und verrutschsicheren Halten
während
des Schweißvorgangs
eingestellt wird.
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Durch
die erfindungsgemäße Einspannvorrichtung
können
auch nicht plane, beispielsweise wellige Blechzuschnitte aufgelegt
werden, da infolge einer durch eine Welligkeit des Blechzuschnitts
hervorgerufene Leckage zu keinem Abriss des Unterdrucks führt. Der
aufrecht erhaltene Unterdruck bewirkt ein Glätten des Blechzuschnitts, ohne
beispielsweise ein Kantenversatz im Schweißstoß zu erzeugen. Dadurch können insbesondere
aufwendige Maßnahmen
zum Glätten
eines Blechzuschnitts entfallen.
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- 1
- Spannplatte
- 2
- Schweißnute
- 3
- Auflagebereich
- 4,
4'
- Unterdrucknute
- 5,
5'
- Erhebungen,
Auflagebereich
- 6,
6'
- Bohrungen
- 7
- Bohrungen
(Distanzstempel)
- 8,
9
- Blechzuschnitte