DE102010005043A1

DE102010005043A1 - Schweißeinrichtung

Info

Publication number: DE102010005043A1
Application number: DE102010005043A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl.-Ing. Heindl; Kim Martin Dipl.-Ing. Wagner; Roland Freund
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2010-01-20
Publication date: 2010-09-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schweißeinrichtung (1) mit zumindest einer Abschirmeinrichtung (8), die eine Schweißstelle (5) zumindest bereichsweise umgibt und abschirmt. Erfindungswesentlich ist dabei, dass eine Absaugvorrichtung (7) vorgesehen ist, die mit der Abschirmeinrichtung (8) kommunizierend verbunden ist und die zumindest während des Schweißvorgangs den Bereich der Schweißstelle (5) ständig absaugt, so dass eine Schweißbearbeitung in einem Volumenstrom der Absaugvorrichtung (7) erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schweißeinrichtung mit zumindest einer Abschirmeinrichtung, die eine Schweißstelle zumindest bereichsweise umgibt und abschirmt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Absaugvorrichtung für eine derartige Schweißeinrichtung sowie ein Schweißverfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung.
Aus der DE 10 2006 026 659 A1 ist eine gattungsgemäße Schweißeinrichtung mit zumindest einem Schweißbrenner oder ähnlichem bekannt, mit dem Werkstücke unter verschiedenen Bedingungen und mit verschiedenen Formen geschweißt werden können. Am Schweißbrenner sind dabei Mittel vorgesehen, die im Zusammenwirken mit Schweißstücken eine Schweißstelle definieren, an der die Werkstücke miteinander verschweißt werden und wobei am Schweißbrenner eine Abschirmeinrichtung angeordnet ist, die die Schweißstelle zumindest bereichsweise umgibt und dadurch abschirmt. Hierdurch sollen die zu verschweißenden Werkstücke insbesondere vor unbeabsichtigten Schweißspritzern geschützt werden.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, für eine Schweißeinrichtung der gattungsgemäßen Art, eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine längere Lebensdauer und ein verbessertes Schweißergebnis auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine an sich bekannte Schweißeinrichtung mit zumindest einer Abschirmeinrichtung, die eine Schweißstelle umgibt und abschirmt, zusätzlich mit einer Absaugvorrichtung zu versehen, die mit der Abschirmeinrichtung kommunizierend verbunden ist und zumindest während des Schweißvorgangs den Bereich der Schweißstelle ständig absaugt, so dass eine Schweißbearbeitung in einem Volumenstrom der Absaugvorrichtung erfolgt. Das ständige Absaugen der Schweißstelle bietet dabei den großen Vorteil, dass nicht nur Schweißspritzer, sondern zusätzlich auch Dampf/Rauch abgesaugt werden können und durch den koaxialen Absaugstrom der Schweißprozess stabilisiert wird, wodurch das Schweißergebnis erheblich verbessert werden kann. Bei einer mit einem Schweißlaser bzw. einer Bearbeitungsoptik versehenen Schweißeinrichtung wird durch die Absaugvorrichtung zusätzlich eine Verschmutzung einer Optikeinrichtung eines Schweißlasers bzw. einer Bearbeitungsoptik durch ungewollte Schweißspritzer vermieden, wodurch die Lebensdauer der Optikeinrichtung und damit auch die Lebensdauer der Schweißeinrichtung verlängert werden können. Mit der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung ist somit eine effektive Absaugung von Schweißspritzern und Schweißdämpfen direkt an der Schweißstelle möglich. Zusätzlich wird auch die Schweißeinrichtung vor ungewollten Verunreinigungen geschützt. Durch die Absaugung von Schweißdämpfen kann auch die Emission der Schweißeinrichtung erheblich reduziert werden, wobei die Abschirmeinrichtung beispielsweise den Schweißlaser lediglich wenige Millimeter umgebend angeordnet ist, so dass diese einen vergleichweise geringen Platzbedarf erfordert. Von besonderem Vorteil ist bei einer einen Schweißlaser aufweisenden Schweißeinrichtung auch, dass die Umgebung nahezu vollständig vor unerwünschten Laserstrahlen geschützt wird, da diese von der Abschirmeinrichtung wirkungsvoll abgeschirmt wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, weist die Schweißeinrichtung oben bereits erwähnten Schweißlaser mit einer Optikeinrichtung auf, ebenso wie eine Blende, durch welche der Laserstrahl des Schweißlasers auf die Schweißstelle trifft, wobei die Blende derart ausgebildet bzw. angeordnet ist, dass die Optikeinrichtung vor einer ungewollten Verschmutzung des Schweißspritzers geschützt ist. Eine derartige Blende kann beispielsweise in einer Wandung eines Absaugkanals angeordnet sein, durch welche der Laserstrahl während des Schweißens auf die Schweißstelle trifft und die gleichzeitig einen lediglich so geringen Durchmesser aufweist, dass die Gefahr einer Verschmutzung der dahinter angeordneten Optikeinrichtung minimiert werden kann. Hierdurch sind somit ein effektiver Schutz der Optikeinrichtung und damit eine Verlängerung der Lebensdauer der erfindungsgemäßen Schweißeinrichtung möglich.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Schweißeinrichtung.
Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Schweißeinrichtung 1 einen Schweißlaser 2 bzw. eine Bearbeitungsoptik 2 mit einer Optikeinrichtung 3 auf. Der Schweißlaser 2 ist dabei zur Erzeugung eines Laserstrahls 4 ausgebildet, der von der Optikeinrichtung 3 auf eine Schweißstelle 5 gelenkt wird. Während des Schweißvorgangs treten dabei unweigerlich sogenannte Schweißspritzer 6 sowie Rauch und Dämpfe auf, welche bei der Schweißeinrichtung 1 von einer erfindungsgemäß vorgesehenen Absaugvorrichtung 7 abgesaugt werden. Die Absaugvorrichtung 7 ist dabei kommunizierend mit einer Abschirmeinrichtung 8 verbunden, die die Schweißstelle 5 zumindest bereichsweise umgibt und nach außen abschirmt. Die Absaugvorrichtung 7 ist dabei derart ausgebildet, dass sie den Bereich der Schweißstelle 5 während der Schweißbearbeitung ständig absaugt, so dass die Schweißbearbeitung generell in einem Volumenstrom der Absaugvorrichtung 7 erfolgt. Hierdurch kann insbesondere erreicht werden, dass Schweißspritzer 6, welche beim Auftreffen auf ein zu schweißendes Werkstück 9 zu einer Beschädigung desselben führen würden, gefahrlos aus dem Bereich der Schweißstelle 5 abgesaugt werden können.
Die Absaugvorrichtung 7 weist gemäß der Darstellung der 1 einen zum Laserstrahl 4 geneigten Absaugkanal 10 auf, in dessen Wandung eine Blende 11 angeordnet ist. Durch die Blende 11 trifft der Laserstrahl 4 auf die Schweißstelle 5, wobei die Blende 11 vorzugsweise derart ausgebildet bzw. angeordnet ist, dass die Optikeinrichtung 3 vor einer ungewollten Verschmutzung durch Schweißspritzer 6 geschützt ist. Hierdurch kann insbesondere die Lebensdauer der Optikeinrichtung 3 und damit auch der Schweißeinrichtung 1 generell verlängert werden. Durch die eingebaute Blende 11 lässt sich auch eine erhöhte Standzeit von in die Optikeinrichtung 3 integrierten Schutzgläsern erreichen, ebenso wie eine zusätzliche Führung des von der Absaugvorrichtung 7 erzeugten Volumenstroms. Der Absaugkanal 10 kann generell durch eine sogenannte Funkenfalle führen, um die Brandgefahr durch die angesaugten Schweißspritzer 6 zu reduzieren. Zur prozesssicheren Absaugung kann darüber hinaus in der Absaugvorrichtung 7 eine Sensorik zur Überwachung des Volumenstroms integriert sein, die ein Signal einer übergeordneten Steuerung zur Verfügung stellt. Um eine flexible Anpassung der Absaugvorrichtung 7 an unterschiedliche Bauteilgeometrien einfach zu ermöglichen, können darüber hinaus an einem unteren Teil der Abschirmeinrichtung 8 nicht gezeigte Adapter montiert werden, die darüber hinaus mit einer Codierung versehen werden können und dadurch verschiedenen Rüstzuständen eindeutig zuweisbar sind. Zusätzlich kann die Abschirmeinrichtung 8 eine Trennstelle aufweisen, die erst in Bearbeitungsposition zur Überdeckung mit der Absaugvorrichtung 7 gebracht wird.
Ebenfalls denkbar ist, dass in einem oberen Teil der Absaugvorrichtung 7 bzw. des Absaugkanals 10 Luftlöcher vorgesehen sind, um einen sogenannten „Cross-Jet” zum Schutz der Optikeinrichtung 3 durch Ansaugen von Fremdluft erzeugen zu können. Generell können derartige Luftlöcher auch in anderen Bereichen der Absaugvorrichtung 7 zur Beeinflussung des Absaugstroms dienen.
Die Absaugvorrichtung 7 kann darüber hinaus durch die beinahe gesamte Einhausung des Laserstrahls 4 (es besteht nur ein sehr geringer Abstand zwischen einer Unterkante der Abschirmeinrichtung 8 und dem Werkstück 9) die Umgebung zusätzlich vor ungewollter Strahlung schützen, die beim Schweißen, zum Beispiel beim Laserschweißen, entsteht. Die Absaugvorrichtung 7 können jedoch nicht nur Schweißspritzer 6, sondern generell auch andere Emissionen, wie Rauch und Dämpfe absaugen. Generell bietet die erfindungsgemäße Schweißeinrichtung 1 folgende Vorteile:

– effektive Absaugung von Schweißspritzern 6 und Dämpfen/Rauch direkt an der Schweißstelle 5,
– Stabilisierung des Schweißprozesses durch eine symmetrische Strömung um den Schweißprozess,
– Schutz der Schweißeinrichtung 1 vor Verunreinigungen,
– Reduktion der Emissionen der Schweißeinrichtung 1,
– gleichbleibende Positionierung der Absaugvorrichtung 7, relativ zur Schweißeinrichtung 1,
– geringer Platzbedarf durch Anbau der Absaugvorrichtung 7 direkt an die Schweißeinrichtung 1.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006026659 A1 [0002]

Claims

Schweißeinrichtung (1) mit zumindest einer Abschirmeinrichtung (8), die eine Schweißstelle (5) zumindest bereichsweise umgibt und abschirmt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Absaugvorrichtung (7) vorgesehen ist, die mit der Abschirmeinrichtung (8) kommunizierend verbunden ist und die zumindest während des Schweißvorgangs den Bereich der Schweißstelle (5) ständig absaugt, so dass eine Schweißbearbeitung in einem Volumenstrom der Absaugvorrichtung (7) erfolgt.
Schweißeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Schweißeinrichtung (1) einen Schweißlaser (2) mit einer Optikeinrichtung (3) aufweist, – eine Blende (11) vorgesehen ist, durch welche ein Laserstrahl (4) auf die Schweißstelle (5) trifft, wobei die Blende (11) derart ausgebildet bzw. angeordnet ist, dass die Optikeinrichtung (3) vor einer ungewollten Verschmutzung durch Schweißspritzer (6) geschützt ist.
Schweißeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtung (7) einen zum Laserstrahl (4) geneigten Absaugkanal (10) aufweist, in dessen Wandung die Blende (11) angeordnet ist.
Absaugvorrichtung (7) für eine Schweißeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
Schweißverfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung, bei dem eine an einer Schweißeinrichtung (1) angeordnete Absaugvorrichtung (7) zumindest während des Schweißvorgangs den Bereich einer Schweißstelle (5) ständig absaugt, so dass eine Schweißbearbeitung in einem Volumenstrom der Absaugvorrichtung (7) erfolgt.