DE102010002335A1

DE102010002335A1 - Fertigungseinrichtung zur Montage eines Magnetventils

Info

Publication number: DE102010002335A1
Application number: DE102010002335A
Authority: DE
Inventors: Klaus 71691 Heyer; Elmar 71691 Vier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2011-08-25
Also published as: WO2011104129A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fertigungseinrichtung zur Montage eines Magnetventils (10) mit einer Laserschweißstation (L), umfassend: eine Laserquelle (2) zur Erzeugung eines Laserstrahls (3), einen Ringspiegel (4) zur Ablenkung des Laserstrahls (3) in Richtung auf das Magnetventil (10), und eine Rotationseinrichtung (15), um die Laserquelle (2) und/oder das Magnetventil (10) um eine zentrale Achse (X-X) zu rotieren, oder eine optische Einrichtung (20), welche den Laserstrahl in einen kegelförmigen Laserstrahl (3') überführt, wobei in der Laserschweißstation (L) eine Schweißverbindung (7) zwischen einem Grundkörper (11) und einem dünnwandigen Bauteil (12) des Magnetventils (10) erzeugt wird.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fertigungseinrichtung zur Montage eines Magnetventils.
Magnetventile sind aus dem Stand der Technik beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Steuerung eines Fluids in ABS-/TCS-/ESP-Systemen bekannt. Bei den bisher verwendeten Fertigungseinrichtungen werden die zugeführten Magnetventile in Rotation versetzt und ein stationärer Laser schweißt ein dünnwandiges Bauelement, z. B. eine Hülse, an einen Grundkörper. Um möglichst kurze Montagezyklen zu ermöglichen, wird das Magnetventil mit der losen Hülse und dem Grundkörper beispielsweise auf einen Rundtakttisch aufgenommen, ausgerichtet und dann auf eine erforderliche Winkelgeschwindigkeit beschleunigt. Anschließend erfolgen der Schweißvorgang sowie eine Entnahme des geschweißten Magnetventils. Hierbei ist insbesondere der Handhabungsaufwand und der Abstimmungsaufwand zwischen den einzelnen Positionen erheblich und die nötige Montageausrüstung ist sehr kostenaufwendig.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Fertigungseinrichtung zur Montage eines Magnetventils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass während eines Laserschweißvorgangs das Magnetventil in Ruhe bleiben kann, wodurch bisher im Stand der Technik notwendige Prozessschritte entfallen können und andere Prozessschritte deutlich vereinfacht werden können. Insbesondere durch das Vermeiden der Rotation des Magnetventils während des Schweißvorgangs kann erfindungsgemäß eine Schweißnaht höchster Qualität erhalten werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Fertigungseinrichtung eine Laserschweißstation umfasst, welche eine Laserquelle zur Erzeugung eines Laserstrahls und einen Ringspiegel zur Ablenkung des Laserstrahls in Richtung auf das Magnetventil aufweist. Ferner umfasst die Laserschweißstation eine Rotationseinrichtung, um den Laserstrahl und/oder das Magnetventil um eine Achse, welche einer Mittelachse des Magnetventils entspricht, zu rotieren, oder eine optische Einrichtung, welche den Laserstrahl in einen kegelförmigen Laserstrahl überführt. Bei der letztgenannten Alternative kann auf eine Rotation der Laserquelle bzw. des Magnetventils verzichtet werden und die gesamte Schweißnaht gleichzeitig in einem Schritt erzeugt werden. Die in der Laserschweißstation erzeugte Schweißverbindung ist zwischen einem Grundkörper und einem dünnwandigen Bauteil des Magnetventils vorgesehen.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise sind die Laserschweißstation und weitere Stationen der Fertigungseinrichtung in Reihe angeordnet. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau der Fertigungseinrichtung ohne lange Transportwege zwischen einzelnen Stationen.
Weiter bevorzugt ist der Ringspiegel ein 360°-Ringspiegel, so dass eine vollständige Ringschweißnaht mit dem Ringspiegel erzeugt werden kann. Alternativ ist der Ringspiegel ein unterbrochener Ringspiegel mit einer Umfangslänge kleiner als 360°, vorzugsweise mit einer Umfangslänge von 265°. Der Ringspiegel kann dabei einmal oder mehrfach unterbrochen sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Laserschweißstation ferner eine erste Hubeinrichtung, um das zu schweißende Magnetventil anzuheben und in der Mitte des Ringspiegels anzuordnen und auszurichten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Laserschweißstation eine zweite Hubeinrichtung, um den Ringspiegel über das zu montierende Magnetventil abzusenken und nach erfolgtem Schweißvorgang wieder anzuheben. Selbstverständlich ist es auch möglich, gleichzeitig das Magnetventil anzuheben und andererseits den Ringspiegel abzusenken.
Vorzugsweise ist der Grundkörper ein Polkern und das dünnwandige Bauteil ist eine Ventilhülse, welche an den Polkern angeschweißt wird.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Laserringschweißverfahrens zur Herstellung einer Ringschweißnaht an einem Magnetventil, wobei die Ringschweißnaht zwischen einem Grundkörper, insbesondere einem Polkern, und einem dünnwandigen Bauteil, insbesondere einer Ventilhülse, hergestellt wird. Die Ringschweißnaht kann dabei in einem Schritt oder durch Rotation der Laserquelle und/oder des Magnetventils hergestellt werden.
Zeichnung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Schnittansicht einer Fertigungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
2 eine schematische Schnittansicht einer Fertigungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 eine Fertigungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Fertigungseinrichtung 1 für eine Montage eines Magnetventils 10. Derartige Magnetventile werden beispielsweise in Fahrzeugen in ESP-, TCS- oder ABS-Systemen verwendet. Die Fertigungseinrichtung 1 umfasst mehrere Stationen, wobei in 1 im Detail nur eine Laserschweißstation L dargestellt ist und mit dem Bezugszeichen 8 eine vorhergehende Station und mit dem Bezugszeichen 9 eine nachfolgende Station gekennzeichnet sind. Die gezeigte Laserschweißstation L umfasst eine Laserquelle 2, welche einen Laserstrahl 3 erzeugt. Ferner umfasst die Laserschweißstation einen Ringspiegel 4, welcher eine zentrale Öffnung 4b und eine in einem Winkel von 45° geneigte Spiegelfläche 4a aufweist. Der Laserstrahl 3 ist dabei auf die Spiegelfläche 4a gerichtet. Die Laserschweißstation L umfasst ferner eine Haltevorrichtung 5 zum Halten eines Magnetventils 10 sowie eine Hubvorrichtung 6, welche das Magnetventil samt der Haltevorrichtung, wie durch den Doppelpfeil A angedeutet, anhebt und wieder absenkt.
Das Magnetventil 10 umfasst mehrere Einzelbauteile, wobei in 1 das Magnetventil nur schematisch dargestellt ist und als Einzelteile nur ein Grundkörper 11, eine Ventilhülse 12, ein Polkern 13 und ein Ventilglied 14 bezeichnet sind. Die Ventilhülse 12 wird in der gezeigten Laserschweißstation mittels des Laserstrahls 3 mit einer Ringschweißnaht 7 mit dem Grundkörper 11 verbunden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schweißnaht 7 um 360° entlang des Umfangs der Ventilhülse 12 ausgebildet. Entsprechend ist auch der Ringspiegel 4 mit einer 360°-Spiegelfläche 4a ausgebildet. Die Laserquelle 2 wird mittels einer Rotationseinrichtung 15 um eine zentrale Achse X-X rotiert, so dass der Laserstrahl 3 auf der Spiegelfläche 4a des Ringspiegels 4 eine 360°-Rotation ausführt. Die zentrale Achse X-X ist dabei sowohl die Mittelachse des Ringspiegels 4 als auch die Mittelachse des Magnetventils 10.
Wie aus 1 ersichtlich ist, wird der Laserstrahl 3 auf der Spiegelfläche 4a des Ringspiegels 4 in horizontale Richtung abgelenkt, so dass der abgelenkte Laserstrahl senkrecht zur zentralen Achse X-X auf das Magnetventil 10 trifft. Dadurch erfolgt ein Laserschweißen auf den Auftreffpunkt, so dass die Ventilhülse 12 mit dem Grundkörper 11 verschweißt wird. Die Rotationsgeschwindigkeit wird dabei derart gewählt, dass eine Schweißnaht mit der gewünschten Qualität herstellbar ist. Gegebenenfalls kann die Rotation auch etwas über 360° erfolgen, um eine sichere Verschweißung am gesamten Umfang der Ventilhülse 12 zu erreichen. Es sei angemerkt, dass alternativ auch das Magnetventil durch Rotieren der Haltevorrichtung 5 um 360° rotiert werden kann, um die Radialschweißnaht am Magnetventil herzustellen. Ferner sei angemerkt, dass es auch möglich ist, unterbrochene Schweißnähte, beispielsweise durch unterbrochene Spiegelflächen auf dem Ringspiegel zu erzeugen. Alternativ kann der Ringspiegel auch selbst unterbrochen sein oder an den entsprechenden Stellen der Spiegelfläche kann der Ringspiegel derart ausgebildet sein, dass der Laserstrahl zerstreut wird oder vom Werkstück weggelenkt wird. Weiter bevorzugt ist ein Anschlag 16 vorgesehen, welcher die Hubhöhe der Hubvorrichtung 5 begrenzt, so dass das Magnetventil immer an der gleichen Stelle positioniert wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Schweißnaht bei verschiedenen Magnetventilen immer an der gleichen Position erzeugt wird.
Somit können erfindungsgemäß sehr kurze Montagezyklen für das Magnetventil 10 erreicht werden. Ferner kann während des Schweißvorgangs das Magnetventil selbst in Ruhe bleiben, wodurch bisher im Stand der Technik notwendige Prozessschritte entfallen können bzw. deutlich vereinfacht werden können. Auch kann in der erfindungsgemäßen Laserschweißstation eine Schweißnaht 7 höchster Qualität erzeugt werden. Weiterhin kann eine Vereinfachung der Verbindungstechnik und der zugehörigen Montageeinrichtung erzielt werden, insbesondere bei Magnetventilen, die lediglich eine unterbrochene Radialschweißnaht aufweisen.
2 zeigt eine Fertigungseinrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.
Die Fertigungseinrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels weist an der Laserschweißstation L zusätzlich eine optische Einrichtung 20 auf, welche aus einem von einer Laserquelle 2 zugeführten Laserstrahl 3 einen kegelförmigen Laserstrahl 3' erzeugt. Wie aus 2 ersichtlich ist, trifft der kegelförmige Laserstrahl 3' in kreisförmiger Weise gleichzeitig auf die Spiegelfläche 4a des Ringspiegels 4, so dass in einem Schritt die gesamte Ringschweißnaht 7 entlang eines Umfangs von 360° geschweißt werden kann. Hierdurch ergibt sich im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel eine signifikante Reduzierung der Schweißzeit, da die gesamte Schweißnaht 7 in einem Schritt ohne Rotation von Laser und/oder Werkstück erreicht wird.
Beide beschriebenen Ausführungsbeispiele ermöglichen somit eine signifikante Reduzierung von Herstellungskosten von Magnetventilen, wodurch sich aufgrund der Tatsache, dass die Magnetventile Massenbauteile sind, signifikante Fertigungsvorteile ergeben. Es sei angemerkt, dass die Verwendung des Laserringschweißverfahrens nicht nur auf Magnetventile beschränkt ist, sondern grundsätzlich alle Arten von Ventilen, welche eine vollständig umlaufende oder teilweise ausgebildete Ringschweißverbindung zwischen einem Grundkörper und einem dünnwandigen Bauteil aufweisen, verwendet werden können.

Claims

Fertigungseinrichtung zur Montage eines Magnetventils (10) mit einer Laserschweißstation (L), umfassend: – eine Laserquelle (2) zur Erzeugung eines Laserstrahls (3), – einen Ringspiegel (4) zur Ablenkung des Laserstrahls (3) in Richtung auf das Magnetventil (10), und – eine Rotationseinrichtung (15), um die Laserquelle (2) und/oder das Magnetventil (10) um eine zentrale Achse (X-X) zu rotieren, oder eine optische Einrichtung (20), welche den Laserstrahl in einen kegelförmigen Laserstrahl (3') überführt, – wobei in der Laserschweißstation (L) eine Schweißverbindung (7) zwischen einem Grundkörper (11) und einem dünnwandigen Bauteil (12) des Magnetventils (10) erzeugt wird.
Fertigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschweißstation (L) und weitere Fertigungsstationen (8, 9) in Reihe angeordnet sind.
Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspiegel (4) eine 360°-Spiegelfläche (4a) aufweist.
Fertigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspiegel (4) ein unterbrochener Ringspiegel ist oder dass die Spiegelfläche (4a) unterbrochen ist oder dass der Ringspiegel Bereiche zur Zerstreuung des Laserstrahls (3) aufweist.
Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschweißstation (L) eine erste Hubeinrichtung (6) aufweist, um das Magnetventil (10) anzuheben und relativ zum Ringspiegel (4) auszurichten.
Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschweißstation (L) eine zweite Hubeinrichtung aufweist, um den Ringspiegel (4) über das zu montierende Magnetventil abzusenken.
Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquelle (2), der Ringspiegel (4) und das Magnetventil (10) auf einer gemeinsamen zentralen Achse (X-X) angeordnet sind.
Verwendung eines Laserringschweißverfahrens zur Herstellung einer Ringschweißnaht (7) an einem Magnetventil (10), wobei die Ringschweißnaht zwischen einem Grundkörper (11) und einem dünnwandigen Bauteil (12) hergestellt wird.
Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine 360°-Schweißnaht hergestellt wird.
Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine einfach oder mehrfach unterbrochene Schweißnaht hergestellt wird.