DE102011051636A1 - Device for joining workpieces - Google Patents

Device for joining workpieces

Info

Publication number
DE102011051636A1
DE102011051636A1 DE201110051636 DE102011051636A DE102011051636A1 DE 102011051636 A1 DE102011051636 A1 DE 102011051636A1 DE 201110051636 DE201110051636 DE 201110051636 DE 102011051636 A DE102011051636 A DE 102011051636A DE 102011051636 A1 DE102011051636 A1 DE 102011051636A1
Authority
DE
Grant status
Application
Patent type
Prior art keywords
workpiece
contour
tool
radiation
workpieces
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201110051636
Other languages
German (de)
Inventor
Jean Pierre BERGMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jenoptik Automatisierungstechnik GmbH
Original Assignee
Jenoptik Automatisierungstechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
    • B21D39/031Joining superposed plates by locally deforming without slitting or piercing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/16Heating or cooling

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fügen zweier aufeinander liegender Werkstücke (1, 2), die ein erstes Werkzeug (5), aufweisend eine erste Kontur (5.1), und ein zweites Werkzeug (6), aufweisend eine zweite Kontur (6.1), umfasst, wobei die erste Kontur (5.1) und die zweite Kontur (6.1) über einen Umformbereich (4) gegeneinander drückbar sind. The invention relates to a device for joining two superposed workpieces (1, 2), a first tool (5) comprising a first contour (5.1) and a second tool (6) comprising a second contour (6.1), comprising wherein the first contour (5.1) and the second contour (6.1) over a forming region (4) are pressed against each other. Seitlich der Werkzeuge (5, 6) sind Strahlungsquellen (7) angeordnet, die eine elektromagnetische Strahlung zur Erwärmung des ersten Werkstücks (1) und des zweiten Werkstücks (2) in eine sich zwischen der ersten Kontur (5.1) und der zweiten Kontur (6.1) erstreckenden Umformebene (3) richten. The side of the tools (5, 6) are radiation sources (7) arranged in the electromagnetic radiation for heating of the first workpiece (1) and the second workpiece (2) (in a located between the first contour (5.1) and the second contour 6.1 directed) extending Umformebene (3).

Description

  • Die Erfindung eine Vorrichtung zum Fügen von Werkstücken, wie diese gattungsgemäß aus der The invention provides an apparatus for the joining of workpieces, such as those generically from the DE 10 2004 062 896 B4 DE 10 2004 062 896 B4 bekannt ist. is known.
  • Dem zunehmenden Anspruch an leichte und trotzdem stabile Bauteile und Konstruktionen wird durch den Einsatz hochfester Werkstoffe immer mehr Rechnung getragen. The increasing demand for lightweight, yet stable components and structures is supported by the use of high-strength materials more and more into account. Im Bereich der Stahlentwicklung sind in den letzten Jahren eine Vielzahl von Entwicklungen erfolgt, die es erlauben, Stähle mit Festigkeiten weit über 1000 N/mm 2 herzustellen und in Serienprodukten, z. In the steel developing a number of developments have taken place that allow in recent years to produce steels with strengths of more than 1000 N / mm 2 and in series products such. B. in Automobilen, einzusetzen. As in automobiles to use.
  • Mit zunehmender Festigkeit nimmt jedoch bei Stählen und bei metallischen Werkstoffen im Allgemeinen die Fließfähigkeit und damit die Dehnbarkeit ab., das heißt, einer Dehnung, die mit einem Bruch beendet wird, ist durch die enorm ansteigenden Fließspannungen eine enge Grenze gesetzt, die bereits bei weniger als 5% liegen kann. With increasing strength, however, the flowability, and hence the ductility decreases in steels and metallic materials in general., That is, a strain which is terminated by a fraction is set close limit by the enormously increasing yield strengths, which already at less may be 5%.
  • Für eine Weiterverarbeitung der metallischen Werkstoffe, z. For further processing of metallic materials, such. B. in Form von Blechen als Formteile oder Halbzeuge (Werkstücke), bedeutet dies, dass die Werkstoffe nur gering und dann noch bei sehr hohen Kräften verformt werden können. B. in the form of sheets as moldings or semifinished products (workpieces), this means that the materials and then can be shaped at very high forces low. Werden solche Werkstücke geschweißt (Schmelzschweißen), wird der Werkstoff aufgeschmolzen. If such workpieces welded (fusion welding), the material is melted. Nach der Erstarrung der Schmelze entsteht die Schweißnaht. After solidification of the melt, the weld seam. In der Schweißnaht und in einer an die Schweißnaht angrenzenden Wärmeeinflusszone erfolgte durch das Aufschmelzen eine Gefügeänderung der Werkstoffe der miteinander verschweißten Werkstücke. In the weld seam and in a position adjacent to the weld heat affected zone was made by melting a change in microstructure of the materials of the welded workpieces. Solche Gefügeänderungen mindern meist die Festigkeit bzw. das Energieaufnahmevermögen der Schweißnaht im Vergleich zu Bereichen der Werkstücke ohne Gefügeänderungen. Such microstructural changes usually reduce the strength or the energy absorption capability of the weld relative to regions of the workpieces without structural changes. Weisen die Werkstücke eine Beschichtung auf, beispielsweise Aluminium-Überzüge bei pressgehärteten Werkstücken, können Reste der Beschichtungen, in der Schweißnaht verteilt bleiben und die Ermüdungsfestigkeit beeinflussen. Have the workpieces to a coating, for example aluminum coatings in press-hardened workpieces, residues of the coatings remain distributed in the weld and the fatigue strength may influence.
  • Bei der Anwendung mechanischen Fügeverfahren werden Werkstücke, beispielsweise in einer Umformebene, einen Form- und/oder Kraftschluss bildend, umgeformt. In the application of mechanical joining method workpieces, for example in a Umformebene, a positive and / or frictional connection are forming, reshaped. Ein Beispiel ist das Clinchen, bei dem zwei übereinander liegende Werkstücke so verformt werden, dass eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen beiden entsteht. One example is the clinching, in which two superposed workpieces are deformed so that a positive and non-positive connection between the two is formed. Dazu ist es erforderlich, dass die Werkstoffe der Werkstücke eine Mindestdehnbarkeit aufweisen. This requires that the materials of the workpieces have a Mindestdehnbarkeit. Ist diese zu gering, kommt es während des Umformens zum spröden Bruch. If this is too low, it is during the forming of brittle fracture. Gleichzeitig können durch große auftretende Kräfte die Werkzeuge beschädigt werden. At the same time, the tools can be damaged by large forces occurring. Aus diesem Grund gelten derzeit Werkstoffe wie z. For this reason, materials such currently apply. B. Usibor ® als nicht fügegeeignet. B. Usibor ® as not add suitable.
  • Mechanische Verfahren rufen keine thermisch-bedingten Gefügeänderungen hervor, kommen jedoch bei hohen Festigkeiten, z. Mechanical methods do not cause thermally-induced structural changes, however, come at high strengths such. B. bei mehr als 600 MPa, und damit hohen auftretenden Fließspannungen, an ihre Verwendungsgrenzen, wenn für einen Fügeprozess zugleich Verformungen erforderlich sind. B. at more than 600 MPa, and thus high flow stresses occurring at their operating limits if strains are required for a joining process at the same time.
  • Um eine Verringerung der Fliessspannung der Werkstoffe zu bewirken, wird das Umformen thermisch unterstützt, das heißt die Werkstücke werden vor dem Umformen. In order to effect a reduction in the yield stress of the materials, the deformation is thermally assisted, i.e., the workpieces before forming. Dadurch liegt ausreichend Energie in den Werkstoffen vor, um verformungsbedingte Versetzungsbewegungen zu induzieren und eine plastische Verformung ohne auftretenden Sprödbruch zu ermöglichen. This is enough energy in the materials before to induce deformation induced dislocation movements and to allow a plastic deformation occurring without brittle fracture. Dabei wird eine Gefügeänderung bei Temperaturen bis zu 900 °C als nicht schädlich angesehen. In this case, a structural change is up to 900 ° C at temperatures considered as not harmful.
  • In einem Verfahren gemäß der In a method according to the DE 10 2004 062 896 B4 DE 10 2004 062 896 B4 werden zwei oder mehrere Werkstücke aus Metall formschlüssig miteinander verbunden, indem diese über einen Umformbereich thermisch unterstützt umgeformt werden. two or more metal workpieces to be connected positively to one another by being deformed thermally supports a forming region. Dazu sind mindestens zwei Werkzeuge vorhanden, die mit einer Druckkraft gegeneinander gedrückt werden können. These are present at least two tools that can be pressed with a force against each other. Die Werkstücke grenzen in einer Umformebene zwischen den Werkzeugen aneinander und werden mit einer elektromagnetischen Strahlung einer Laserlichtquelle so bestrahlt, dass eine thermische Aktivierung oder Erwärmung der Werkstücke über den Umformbereich erreicht wird. The workpieces boundaries in a Umformebene between the tools against each other and are irradiated with electromagnetic radiation of a laser light source so that a thermal activation or heating of the workpieces is reached via the forming region. Dabei wird die elektromagnetische Strahlung durch einen für die elektromagnetische Strahlung transparenten Werkstoff in mindestens einem der Werkzeuge auf den Umformbereich gerichtet. The electromagnetic radiation is directed through a transparent material for the electromagnetic radiation in at least one of the tools on the shaping region.
  • Nachteilig an dieser Lösung ist, dass innerhalb des Werkzeugs, eine Durchführung oder Durchbrechung vorhanden sein muss, um den für die elektromagnetische Strahlung transparenten Werkstoff aufzunehmen. A disadvantage of this solution is that there must be within the tool, a passage or opening to receive the transparent for the electromagnetic radiation material. Dadurch ist die Herstellung des Werkzeugs kompliziert und kostenintensiv. Thereby, the manufacture of the tool is complicated and costly. Zudem wird die Festigkeit des Werkzeugs nachteilig beeinflusst und die Größe eines Brennflecks, in dem die elektromagnetische Strahlung in der Umformebene auf einem Werkstück abgebildet ist, kann nicht in einfacher Weise an veränderte Anforderungen des Fügeprozesses angepasst werden. In addition, the strength of the tool is adversely affected and the size of a focal spot, in which the electromagnetic radiation is displayed in the Umformebene on a workpiece, can not be easily adapted to changed requirements of the joining process.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit einfach herstellbaren Werkzeugen vorzuschlagen, die auf einfache Weise an veränderte Anforderungen des Fügeprozesses angepasst werden können. The invention has for its object to provide a device simple to produce tools that can be easily adapted to changing requirements of the joining process.
  • Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Fügen eines ersten Werkstücks und eines zweiten Werkstücks gelöst, wobei die Vorrichtung ein erstes Werkzeug, aufweisend eine erste Kontur, und ein zweites Werkzeug, aufweisend eine zweite Kontur aufweist. The object is achieved by a device for joining a first workpiece and a second workpiece, said apparatus comprising having a first tool having a first contour and a second tool, a second contour. Zwischen den Werkzeugen kann das erste Werkstück und das zweite Werkstück in einer Umformebene übereinanderliegend angeordnet werden. Between the tools, the first workpiece and the second workpiece in a Umformebene can be arranged one above the other. Die erste Kontur und die zweite Kontur sind über einen Umformbereich gegeneinander drückbar. The first contour and the second contour can be pressed through a shaping region against each other. Die Vorrichtung weist mindestens eine Strahlungsquelle zur Bereitstellung einer elektromagnetischen Strahlung, die einer Erwärmung der Werkstücke zwischen den Werkzeugen dient, auf. The device comprises at least one radiation source for providing an electromagnetic radiation, which is a heating of the workpieces between the tools on. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass seitlich der Werkzeuge jeweils mindestens je eine Strahlungsquelle so angeordnet ist, dass deren elektromagnetische Strahlung jeweils auf das der Strahlungsquelle zugewandte Werkstück und in den Umformbereich gerichtet ist. The inventive device is characterized in that the side of the tools at least one each radiation source is arranged in each case that the electromagnetic radiation is in each case to which the radiation source facing the workpiece and directed into the forming area.
  • Vorzugsweise ist jede der Strahlungsquellen durch mindestens einen direkt strahlenden Diodenemitter gebildet. Preferably, each of the radiation sources is formed by at least one direct radiant emitter diodes. Der eine oder mehrere Diodenemitter können in einem Modul angeordnet sein. The one or more diode emitters may be arranged in a module. Es kann weiterhin eine Optik vorhanden sein, mittels der die elektromagnetische Strahlung jeder der Strahlungsquellen beeinflusst, beispielsweise gebündelt und gerichtet, wird. It may be an optical yet further by means of the electromagnetic radiation affects each of the radiation sources, for example, bundled and directed, is. Die Strahlungsquellen sind vorteilhafterweise mit einer Steuerung verbunden, mittels der Parameter der von den Strahlungsquellen emittierten elektromagnetischen Strahlung, z. The radiation sources are advantageously connected to a control means of the parameters of the emitted electromagnetic radiation from the radiation sources, for example. B. Emissionsdauer und Intensität, steuerbar sind. B. emission duration and intensity are controllable.
  • Vorzugsweise ist der mindestens eine Diodenemitter einer Strahlungsquelle so angeordnet, dass durch die von der Strahlungsquelle emittierte und auf dem Umformbereich gerichtete elektromagnetische Strahlung in dem Umformbereich ein Brennfleck gebildet ist. Preferably, the at least one diode emitter is arranged a radiation source such that light emitted by the from the radiation source and directed toward the forming area of ​​the forming electromagnetic radiation in a focal point is formed.
  • Die Strahlungsquelle ist vorzugsweise so angeordnet, dass die elektromagnetische Strahlung aus einer werkzeugseitigen Richtung in die Umformebene und in den Umformbereich gerichtet ist. The radiation source is preferably arranged such that the electromagnetic radiation from a tool-side direction is directed in the Umformebene and in the forming region. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Strahlungsquelle nahe und neben der dem Umformbereich zugewandten Seite eines der Werkzeuge angeordnet ist. It is particularly preferred if the radiation source is arranged close and beside the facing side of the forming of the tools.
  • Vorzugsweise sind diese von einem Bereich nahe und neben derjenigen Seite jedes Werkzeugs in den Umformbereich gerichtet, die jeweils dem Umformbereich zugewandt ist. Preferably, these are close to one area and directed next to the side of each tool in the forming region, each of which is facing the forming region.
  • Zum Fügen werden ein erstes Werkstück und ein zweites Werkstück zwischen dem ersten Werkzeug, aufweisend eine erste Kontur, und dem zweiten Werkzeug, aufweisend eine zweite Kontur, in der Umformebene übereinander gelegt, so dass diese sich über einen Umformbereich berühren. For joining a first workpiece and a second workpiece between the first die comprising a first contour, and the second tool, comprising a second contour, superimposed in the Umformebene so that they are in contact over a forming area are. Nun wird auf jede nach außen weisende Seite der Werkstücke die elektromagnetische Strahlung über den Umformbereich gerichtet und der Umformbereich auf der Seite jedes Werkstücks simultan mit der elektromagnetischen Strahlung beaufschlagt. Will now be directed to each outward-facing side of the workpieces, the electromagnetic radiation over the forming area and the forming area acted upon on the side of each workpiece simultaneously with the electromagnetic radiation.
  • Nach erfolgter Erwärmung werden die erste Kontur und die zweite Kontur gegeneinander gedrückt, so dass die Werkstücke über den erwärmten Umformbereich entsprechend der ersten Kontur und der zweiten Kontur umgeformt werden. After heating, the first contour and the second contour are pressed against each other, so that the work pieces over the heated forming region corresponding to the first contour and the second contour to be reshaped.
  • Elektromagnetische Strahlungen können alle Strahlungen sein, welche zur Erwärmung der umzuformenden Werkstoffe geeignet sind. Electromagnetic radiation can be any radiation which are suitable for heating the reshaped materials. Bevorzugt ist die elektromagnetische Strahlung eine Laserstrahlung. Preferably the electromagnetic radiation is laser radiation.
  • Die Verwendung direkt strahlender Dioden oder Diodenemitter hat den Vorteil, dass die emittierte Strahlung ohne größere Absorptions- und Streuverluste in den Umformbereich gerichtet werden können und eine energieeffiziente Erwärmung der Werkstücke erfolgen kann. The use of direct radiant diodes or diode emitter has the advantage that the emitted radiation without significant absorption and scattering losses can be directed into the forming area and can be made energy-efficient heating of the workpieces. Durch Richten der elektromagnetischen Strahlung von seitlich je eines der Werkzeuge können Werkzeuge ohne Durchbrechungen oder ähnliche strahlungsdurchlässige Vorrichtungen verwendet werden. By directing the electromagnetic radiation from the side of each one of the tools Tools can be used without perforations or similar radiation-transmissive devices. Zudem kann ein Brennfleck in der Umformebene hinsichtlich seiner Größe, Form, Lage und (räumlich/zeitlichen) Intensitätsverteilung leicht gesteuert und korrigiert werden. In addition, a focal point can be easily controlled and corrected in the Umformebene in terms of its size, shape, and location (spatial / temporal) intensity distribution. Die vorgenannten Parameter sind beispielsweise an den Werkstoff, die Werkstoffdicke usw. der umzuformenden Werkstücke anzupassen oder während einer Serie von Umformungsvorgängen zu korrigieren. The above parameters are for example the material to match the material thickness, etc. of the reshaped workpieces or to correct during a series of forming operations. Es können mehrere Strahlungsquellen je Werkzeug vorhanden sein, die zudem verschiedenartig ausgeführt sein können. There may be more that can be designed in various ways also more radiation sources for each tool. Beispielsweise können die vorhandenen Strahlungsquellen einzelne Dioden, Diodenmodule oder aber ringförmige Anordnungen von Dioden um die Werkzeuge sein. For example, the existing radiation sources individual diodes, diode modules, or annular arrays of diodes to the tools can be.
  • Es ist möglich, gepulste elektromagnetische Strahlung zu verwenden, wobei ein simultanes Beaufschlagen auch dann vorliegt, wenn die elektromagnetische Strahlung, mit der das eine Werkstück beaufschlagt wird und die elektromagnetische Strahlung, mit der das andere Werkstück beaufschlagt wird, zueinander phasenverschoben sind. It is possible to use pulsed electromagnetic radiation, wherein a simultaneous applying also exists when the electromagnetic radiation with which the is applied to a workpiece, and the electromagnetic radiation with which the other workpiece is acted upon, are phase shifted to each other. Durch die von beiden Seiten her erfolgende Beaufschlagung werden die Werkstücke mindestens über ihren Umformbereich erwärmt. By forth taking place from both sides applying the workpieces are heated at least to their forming region. Die Werkstücke werden anschließend durch Zusammendrücken der Werkzeuge umgeformt. The workpieces are subsequently formed by compression of the tools.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Abbildungen und Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention will now be described with reference to figures and examples. Dabei zeigen show Here
  • 1 1 eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Prinzipskizze; a first embodiment of the device according to the invention as a schematic diagram;
  • 2 2 eine zweite Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Diodenemittermodul; a second embodiment of the inventive device with a diode emitter module;
  • 3 3 eine dritte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Strahlungsquellen je Werkzeug; a third embodiment of the device according to the invention with two radiation sources for each tool;
  • 4 4 eine vierte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer ringförmigen Strahlungsquelle an einem Werkzeug. a fourth embodiment of the device according to the invention with an annular radiation source to a tool.
  • Als wesentliche Bestandteile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in As essential components of a device according to the invention are in 1 1 ein erstes Werkzeug a first tool 5 5 mit einer ersten Kontur with a first contour 5.1 5.1 und ein zweites Werkzeug and a second tool 6 6 mit einer zweiten Kontur with a second contour 6.1 6.1 sowie zwei Strahlungsquellen and two radiation sources 7 7 gezeigt, wobei eine Strahlungsquelle shown, wherein a radiation source 7 7 neben dem ersten Werkzeug next to the first tool 5 5 und die andere Strahlungsquelle and the other radiation source 7 7 neben dem zweiten Werkzeug adjacent to the second tool 6 6 angeordnet ist. is arranged.
  • Das erste Werkzeug The first tool 5 5 und das zweite Werkzeug and the second tool 6 6 sind in einer Zustellrichtung are in an infeed direction 11 11 bzw. entgegen der Zustellrichtung or against the infeed direction 11 11 beweglich und einander zustellbar. movable and each deliverable. Die erste Kontur The first contour 5.1 5.1 und die zweite Kontur and the second contour 6.1 6.1 sind jeweils in einer senkrecht zur Zustellrichtung are each in a plane perpendicular to the infeed direction 11 11 verlaufenden Stirnfläche des ersten Werkzeugs extending face of the first tool 5 5 bzw. des zweiten Werkzeugs or the second tool 6 6 als zueinander komplementäre Erhebungen und Vertiefungen vorhanden. present as mutually complementary projections and recesses. Die erste Kontur The first contour 5.1 5.1 und die zweite Kontur and the second contour 6.1 6.1 können durch Zustellung des ersten Werkzeugs can be obtained by delivery of the first tool 5 5 und des zweiten Werkzeugs and the second tool 6 6 in einer Umformebene in a Umformebene 3 3 in direkten Kontakt miteinander gebracht sein. in direct contact with each other to be.
  • In der Umformebene In the Umformebene 3 3 sind ein erstes Werkstück are a first workpiece 1 1 und ein zweites Werkstück and a second workpiece 2 2 übereinander gelegt und entlang einer Transportrichtung superposed on each other and along a transport direction 10 10 bewegbar. movable. Halterungen der Werkstücke Holders of the workpieces 1 1 , . 2 2 und Mittel zum Transport der Werkstücke and means for transporting the workpieces 1 1 , . 2 2 in der Transportrichtung in the direction of transport 10 10 sind nicht dargestellt. are not shown.
  • Sind das erste Werkzeug Are the first tool 5 5 und das zweite Werkzeug and the second tool 6 6 einander zugestellt, treffen sich deren erste Kontur each delivered, meet the first contour 5.1 5.1 und zweite Kontur and second contour 6.1 6.1 in der Umformebene in Umformebene 3 3 . , Ein Umformbereich a reshaping area 4 4 des ersten Werkzeugs the first tool 5 5 und des zweiten Werkzeugs and the second tool 6 6 ist durch die Ausdehnung der ersten Kontur is determined by the extent of the first contour 5.1 5.1 und der zweiten Kontur and the second contour 6.1 6.1 in der Umformebene in Umformebene 3 3 gegeben. given.
  • Die erste Kontur The first contour 5.1 5.1 ist als eine Erhebung und die zweite Kontur is defined as a collection and the second contour 6.1 6.1 als eine Vertiefung ausgebildet, wobei die Abmaße der Erhebung ein Eindrücken des im Umformbereich formed as a recess, the dimensions of the elevation of the pressing-in the forming 4 4 vorhandenen Werkstoffs eines ersten Werkstücks existing material of a first workpiece 1 1 und eines zweiten Werkstücks and a second workpiece 2 2 in die Vertiefung der zweiten Kontur in the recess of the second contour 6.1 6.1 erlaubt (nicht gezeigt). allowed (not shown). Durch das erste Werkzeug By the first tool 5 5 und das zweite Werkzeug and the second tool 6 6 sowie deren Konturen and their contours 5.1 5.1 und and 6.1 6.1 ist eine Matrize gebildet. is formed a template.
  • Seitlich neben dem ersten Werkzeug Laterally adjacent to the first tool 5 5 und dem zweiten Werkzeug and the second tool 6 6 ist jeweils eine Strahlungsquelle is in each case a radiation source 7 7 zur Bereitstellung elektromagnetischer Strahlung vorhanden. for providing electromagnetic radiation present. Die Strahlungsquelle The radiation source 7 7 ist durch einen direkt strahlenden Diodenemitter gebildet. is formed by a direct-radiating diode emitter. Die elektromagnetische Strahlung ist entlang je eines Strahlengangs (schematisch gezeigt) in je einer Strahlungsrichtung The electromagnetic radiation is along a respective optical path (shown schematically) in a respective direction of radiation 8 8th auf jeweils dasjenige Werkstück in each case that workpiece 1 1 bzw. or. 2 2 gerichtet, das der jeweiligen Strahlungsquelle directed that the respective source of radiation 7 7 zugewandt ist. faces. Die elektromagnetische Strahlung ist dabei jeweils in die Umformebene The electromagnetic radiation is in each case in the Umformebene 3 3 und in den Umformbereich and the reshaping area 4 4 gerichtet, so dass auf denjenigen Oberflächen der Werkstücke directed so that on those surfaces of the workpieces 1 1 bzw. or. 2 2 , die den jeweiligen Strahlungsquellen That the respective radiation sources 7 7 zugewandt sind, die elektromagnetische Strahlung in je einem Brennfleck facing, the electromagnetic radiation in a respective focal spot 9 9 (siehe (please refer 2 2 ) abgebildet ist. ) Is displayed. Größe und Form sowie die Energieverteilung über den Brennfleck Size and shape as well as the energy distribution over the focal spot 9 9 sind so gewählt, dass das erste Werkstück are selected so that the first workpiece 1 1 und das zweite Werkstück and the second workpiece 2 2 über den Umformbereich over the reshaping area 4 4 erwärmt werden. be heated. Mittels einer Steuerung By means of a control 13 13 , die mit den Strahlungsquellen That the radiation sources 7 7 signalleitende verbunden ist, sind die Strahlungsquellen conductive signal is connected, the radiation sources 7 7 hinsichtlich der Parameter der emittierten elektromagnetische Strahlung wie Emissionsdauer und Intensität steuerbar. controllable with respect to the parameters of the emitted electromagnetic radiation, such as emission duration and intensity.
  • In weiteren Ausführungen können die erste Kontur In further embodiments, the first contour can 5.1 5.1 und die zweite Kontur and the second contour 6.1 6.1 anders geformt, z. shaped differently, eg. B. gerundet, sich am Grunde verbreiternd (z. B. für Clinchen) oder konisch, sein. B. rounded, its widening at the base (z. B. for clinching) or tapered. Es können auch mehr als zwei Werkstücke in der Umformebene Also, more than two workpieces in the Umformebene 3 3 vorhanden sein. to be available.
  • In einer zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß In a second embodiment of the device according to the invention 2 2 ist die neben dem ersten Werkzeug is the next to the first tool 5 5 angeordnete Strahlungsquelle located radiation source 7 7 als ein aus mehreren direkt strahlenden Diodenemittern bestehendes Modul ausgebildet. formed as a collection of a plurality of direct radiating diode emitters module. Den Diodenemittern vorgelagert ist eine Optik The diode emitters is preceded by an optics 12 12 , mittels der die von den Diodenemittern emittierte elektromagnetische Strahlung gebündelt, entlang der Strahlungsrichtung , By means of the bundled radiation emitted by the diode emitters electromagnetic radiation along the radiation direction 8 8th gelenkt und in einem Brennfleck and a focal spot directed 9 9 auf der Oberfläche des ersten Werkstücks on the surface of the first workpiece 1 1 abgebildet ist. is shown. Für die neben dem zweiten Werkzeug For the next to the second tool 6 6 angeordnete Strahlungsquelle located radiation source 7 7 gilt Vorgenanntes entsprechend (nicht gezeigt). The above applies accordingly (not shown). Das Modul ist mit einer Steuerung The module is provided with a control 13 13 verbunden. connected.
  • In einer dritten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind gemäß In a third embodiment of the device according to the invention are 3 3 seitlich der Werkzeuge side of the tools 5 5 , . 6 6 jeweils zwei Strahlungsquellen two radiation sources 7 7 angeordnet, deren emittierte elektromagnetische Strahlung in einem gemeinsamen Brennfleck arranged, the electromagnetic radiation emitted in a common focal spot 9 9 auf der Oberfläche des ersten Werkstücks on the surface of the first workpiece 1 1 bzw. des zweiten Werkstücks and the second workpiece 2 2 abgebildet ist. is shown. Die Strahlungsquellen The radiation sources 7 7 können in weiteren Ausführungen jeweils auch als ein aus mehreren direkt strahlenden Diodenemittern bestehendes Modul ausgebildet sein, denen eine Optik may each be formed as a consisting of several direct-radiating diode emitters module in other embodiments, where an optical 12 12 vorgelagert ist. is upstream. Die Strahlungsquellen The radiation sources 7 7 sind über die Steuerung , over the control 13 13 einzeln ansteuerbar. individually controllable.
  • In In 4 4 ist eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, bei der die Strahlungsquelle is an embodiment of the inventive device shown in which the radiation source 7 7 durch ringförmig um ein Werkzeug by annularly around a tool 5 5 , . 6 6 angeordnete direkt strahlende Diodenemitter gebildet ist (stark schematisch gezeigt). disposed directly radiant emitter diodes formed is (very schematically shown). Dargestellt ist, lediglich beispielshalber, eine Ansicht in Zustellrichtung is shown, by way of example only, a view in the feed 11 11 auf die erste Kontur to the first contour 5.1 5.1 des ersten Werkzeugs the first tool 5 5 und auf die Strahlungsquelle and the radiation source 7 7 . ,
  • In weiteren Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Strahlungsquellen In further embodiments of the device according to the invention, the radiation sources 7 7 auf beiden Seiten der Umformebene on both sides of Umformebene 3 3 gleichartig. similar. z. z. B. wie in , As in 1 1 oder in or in 2 2 gezeigt, oder aber verschiedenartig sein. shown, or it can be different. So können die in den Thus, in the 1 1 und and 2 2 gezeigten Strahlungsquellen Radiation sources shown 7 7 in einer Vorrichtung kombiniert sein. be combined into one device. Es können auch andere Anzahlen von Strahlungsquellen There may be other numbers of radiation sources 7 7 auf einer Seite der Umformebene on one side of Umformebene 3 3 vorhanden sein, die wiederum gleich- oder verschiedenartig sein können. be present at the same turn, or may be different.
  • Nachfolgend soll die Funktionsweise der Vorrichtung gemäß The operation of the device is in accordance with 1 1 erläutert werden. are explained. Ein erstes Werkstück A first workpiece 1 1 und ein zweites Werkstück and a second workpiece 2 2 werden übereinander in die Umformebene one above the other in the Umformebene 3 3 eingebracht und dort gehalten. introduced and held there. Das erste Werkstück The first workpiece 1 1 weist nach oben, das zweite Werkstück is facing upwards, the second workpiece 2 2 weist nach unten. facing downward. Die beiden Werkstücke The two workpieces 1 1 und and 2 2 werden so eingerichtet, dass ein Bereich, über den die beiden Werkstücke be adapted to a range over which the two workpieces 1 1 und and 2 2 umgeformt werden sollen, mit dem Umformbereich to be transformed, with the forming region 4 4 übereinstimmt. matches. Die Strahlungsquellen The radiation sources 7 7 werden eingeschalten und die elektromagnetische Strahlung jeweils in die Umformebene be switched on and the electromagnetic radiation in each case in the Umformebene 3 3 und in den Umformbereich and the reshaping area 4 4 gerichtet, wodurch das erste Werkstück directed, whereby the first workpiece 1 1 und das zweite Werkstück and the second workpiece 2 2 über den Umformbereich over the reshaping area 4 4 erwärmt werden. be heated. Sind die beiden Werkstücke If the two workpieces 1 1 und and 2 2 ausreichend erwärmt, werden die Strahlungsquellen sufficiently heated, the radiation sources are 7 7 abgeschaltet und das obere Werkzeug turned off and the upper tool 5 5 und das untere Werkzeug and the lower tool 6 6 entlang der Zustellrichtung along the infeed direction 11 11 aufeinander zu bewegt, bis der Werkstoff der beiden Werkstücke moved towards each other until the material of the two workpieces 1 1 und and 2 2 über den Umformbereich over the reshaping area 4 4 durch die erste Kontur by the first contour 5.1 5.1 in die zweite Kontur in the second contour 6.1 6.1 eingedrückt ist. is pressed. Dabei werden das erste Werkstück In this case, the first workpiece 1 1 und das zweite Werkstück and the second workpiece 2 2 über den Umformbereich over the reshaping area 4 4 plastisch verformt. plastically deformed. Nach erfolgter Umformung werden das obere Werkzeug After forming, the upper tool can be 5 5 und das untere Werkzeug and the lower tool 6 6 entlang der Zustellrichtung along the infeed direction 11 11 wieder getrennt und die Werkstücke again separated and the workpieces 1 1 und and 2 2 entlang einer Transportrichtung along a transport direction 10 10 in der Umformebene in Umformebene 3 3 soweit verschoben, bis der nächste Bereich, über den das erste Werkstück moved until the next range over which the first workpiece 1 1 und das zweite Werkstück and the second workpiece 2 2 umgeformt werden sollen, in dem Umformbereich to be transformed, in the forming area 4 4 zu liegen kommt. comes to rest.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in den technologischen Bereichen der Fügetechnik, z. The device can be used in the technological fields of joining technology, eg. B. im Karosseriebau, angewendet werden. B. are in the body shop, used.
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    erstes Werkstück first workpiece
    2 2
    zweites Werkstück second workpiece
    3 3
    Umformebene Umformebene
    4 4
    Umformbereich forming region
    5 5
    erstes Werkzeug first tool
    5.1 5.1
    erste Kontur first contour
    6 6
    zweites Werkzeug second tool
    6.1 6.1
    zweite Kontur second contour
    7 7
    Strahlungsquelle radiation source
    8 8th
    Strahlungsrichtung radiation direction
    9 9
    Brennfleck focal spot
    10 10
    Transportrichtung transport direction
    11 11
    Zustellrichtung infeed
    12 12
    Optik optics
    13 13
    Steuerung control
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. This list of references cited by the applicant is generated automatically and is included solely to inform the reader. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. The list is not part of the German patent or utility model application. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen. The DPMA is not liable for any errors or omissions.
  • Zitierte Patentliteratur Cited patent literature
    • DE 102004062896 B4 [0001, 0008] DE 102004062896 B4 [0001, 0008]

Claims (3)

  1. Vorrichtung zum Fügen eines ersten Werkstücks ( (Apparatus for joining a first workpiece 1 1 ) und eines zweiten Werkstücks ( ) And a second workpiece ( 2 2 ), mit einem ersten Werkzeug ( ), (With a first tool 5 5 ), aufweisend eine erste Kontur ( ) Comprising a first contour ( 5.1 5.1 ), und mit einem zweiten Werkzeug ( (), And with a second tool 6 6 ), aufweisend eine zweite Kontur ( ) Comprising a second contour ( 6.1 6.1 ), zwischen denen das erste Werkstück ( ) Between which (the first workpiece 1 1 ) und das zweite Werkstück ( ) And the second workpiece ( 2 2 ) in einer Umformebene ( ) (In a Umformebene 3 3 ) übereinanderliegend angeordnet werden können, wobei die erste Kontur ( ) Can be arranged one above the other, wherein the first contour ( 5.1 5.1 ) und die zweite Kontur ( ) And the second contour ( 6.1 6.1 ) über einen Umformbereich ( ) (A forming region 4 4 ) gegeneinander drückbar sind und mindestens einer Strahlungsquelle ( ) Are pressed against each other, and (at least one radiation source 7 7 ) zur Bereitstellung einer elektromagnetischen Strahlung, die einer Erwärmung der Werkstücke ( ) For providing electromagnetic radiation (heating of the workpieces 1 1 , . 2 2 ) zwischen den Werkzeugen ( ) (Between the tools 5 5 , . 6 6 ) dient, dadurch gekennzeichnet , dass seitlich der Werkzeuge ( ) Is used, characterized in that (at the side of the tools 5 5 , . 6 6 ) jeweils mindestens je eine Strahlungsquelle ( ) At least one each radiation source ( 7 7 ) so angeordnet ist dass deren elektromagnetische Strahlung jeweils auf das der Strahlungsquelle ( ) is arranged so that its electromagnetic radiation (both on the radiation source 7 7 ) zugewandte Werkstück ( ) Facing the workpiece ( 1 1 , . 2 2 ) und in den Umformbereich ( ) And (in the forming region 4 4 ) gerichtet ist. ) Is directed.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Strahlungsquellen ( Device according to claim 1, characterized in that each of the radiation sources ( 7 7 ) durch mindestens einen direkt strahlenden Diodenemitter gebildet ist. ) Is formed by at least one direct radiant emitter diodes.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Diodenemitter einer Strahlungsquelle ( Device according to claim 2, characterized in that the at least one emitter diode of a radiation source ( 7 7 ) so angeordnet ist, dass durch die von der Strahlungsquelle ( ) Is arranged so that by (from the radiation source 7 7 ) emittierte und auf den Umformbereich ( ) And emitted (the forming region 4 4 ) gerichtete elektromagnetische Strahlung auf der in dem Umformbereich ( ) Directed electromagnetic radiation at the (in the forming region 4 4 ) befindlichen und der Oberfläche des der Strahlungsquelle ( ) And located (the surface of the radiation source 7 7 ) zugewandten Werkstücks ( ) Facing the workpiece ( 1 1 , . 2 2 ) ein Brennfleck ( ) A focal spot ( 9 9 ) gebildet ist, dessen Größe, Form, Lage und räumlich/zeitlichen Intensitätsverteilung steuerbar ist. is formed), the size, shape, location and spatial / temporal intensity distribution is controllable.
DE201110051636 2011-07-07 2011-07-07 Device for joining workpieces Withdrawn DE102011051636A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201110051636 DE102011051636A1 (en) 2011-07-07 2011-07-07 Device for joining workpieces

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201110051636 DE102011051636A1 (en) 2011-07-07 2011-07-07 Device for joining workpieces
ES12173031T ES2457498T3 (en) 2011-07-07 2012-06-21 Device for joining workpieces
EP20120173031 EP2543451B1 (en) 2011-07-07 2012-06-21 Device for joining workpieces

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011051636A1 true true DE102011051636A1 (en) 2013-01-10

Family

ID=46465042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201110051636 Withdrawn DE102011051636A1 (en) 2011-07-07 2011-07-07 Device for joining workpieces

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2543451B1 (en)
DE (1) DE102011051636A1 (en)
ES (1) ES2457498T3 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012013750A1 (en) 2012-06-21 2013-12-24 Johnson Controls Gmbh A method of joining two components

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000001225A2 (en) * 1998-07-02 2000-01-13 Ikaevalko Armas Fishing device, fishing device kit and method for disinfect fishing devices
DE10020679A1 (en) * 2000-04-27 2001-11-08 Basf Coatings Ag Sealing of seams and joints in motor vehicle bodies comprises application of an actinic radiation curable seam sealing material followed by curing of the material by means of actinic radiation.
DE69829161T2 (en) * 1997-11-28 2005-10-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Stereotactic aiming device
DE102004062896B4 (en) 2004-11-12 2006-09-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Apparatus and method for positively joining workpieces
DE60217627T2 (en) * 2001-12-10 2007-11-08 Dr. Daniel Kopf Laser device for pumping a solid laser medium
DE102007005164A1 (en) * 2007-01-29 2008-07-31 Mommsen, Jens, Dr. Ing. Quality control process for processing laser beam involves processing beam from working cavity being detected by several detectors pointing in different radial directions
DE102007012084A1 (en) * 2007-03-13 2008-09-18 Linde Ag A method for thermal cutting and joining
DE102007047469B3 (en) * 2007-09-28 2009-01-22 Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh Laser-stripping of existing thin layer from workpiece along defined track, e.g. to make thin-film solar modules, employs elliptical focal zone having major axis forming angle with direction of travel
DE102008063975A1 (en) * 2008-12-19 2010-07-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Apparatus and method for laser joining

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6684479B2 (en) * 2001-08-22 2004-02-03 General Motors Corporation Method and apparatus for clinching metal sheets

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69829161T2 (en) * 1997-11-28 2005-10-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Stereotactic aiming device
WO2000001225A2 (en) * 1998-07-02 2000-01-13 Ikaevalko Armas Fishing device, fishing device kit and method for disinfect fishing devices
DE10020679A1 (en) * 2000-04-27 2001-11-08 Basf Coatings Ag Sealing of seams and joints in motor vehicle bodies comprises application of an actinic radiation curable seam sealing material followed by curing of the material by means of actinic radiation.
DE60217627T2 (en) * 2001-12-10 2007-11-08 Dr. Daniel Kopf Laser device for pumping a solid laser medium
DE102004062896B4 (en) 2004-11-12 2006-09-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Apparatus and method for positively joining workpieces
DE102007005164A1 (en) * 2007-01-29 2008-07-31 Mommsen, Jens, Dr. Ing. Quality control process for processing laser beam involves processing beam from working cavity being detected by several detectors pointing in different radial directions
DE102007012084A1 (en) * 2007-03-13 2008-09-18 Linde Ag A method for thermal cutting and joining
DE102007047469B3 (en) * 2007-09-28 2009-01-22 Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh Laser-stripping of existing thin layer from workpiece along defined track, e.g. to make thin-film solar modules, employs elliptical focal zone having major axis forming angle with direction of travel
DE102008063975A1 (en) * 2008-12-19 2010-07-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Apparatus and method for laser joining

Also Published As

Publication number Publication date Type
EP2543451B1 (en) 2014-01-29 grant
ES2457498T3 (en) 2014-04-28 grant
EP2543451A1 (en) 2013-01-09 application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4407190A1 (en) A method for preparing of the joining regions of coated workpieces for welding with laser radiation, and the lap joint for the welding of coated workpieces
DE19935274C1 (en) Apparatus for producing components made of a material combination has a suction and blowing device for removing material from the processing surface, and a feed device for a further material
DE19932415C1 (en) Laser beam welding for motor vehicle door or boot involves bending edge strip on each panel, placing panels together, clamping, pressing together between support, pressure element
DE102011109708A1 (en) Joining of sheet-like elements with intermediate layer of thermoplastic material
DE102005051403B3 (en) B-column manufacturing method for motor vehicle, involves inserting mold in sectional zone of plate before or during heat formation, and cutting sectional zone after heat formation in mold
DE102012206122A1 (en) Multiple coil arrangement for a device for generative manufacture of components and corresponding production
DE10113471A1 (en) Welding materials using a laser beam used in hybrid welding processes comprises directing two laser focussing points in the welding point or in the region of the melt produced around the welding point
EP2335848A1 (en) Optical irradiation unit for an assembly for producing workpieces by means of irradiating powder layers with laser radiation
DE10226668A1 (en) Procedure for producing of joint connection between functional element and plate form component entails displacement of material of component into preformed hole in functional element by means of push through joining process
DE102009056580A1 (en) Method for connecting thermoplastic fiber composite components by stick-shaped functional elements, involves positioning fiber composite components involved in connection and functional element in its initial position
DE102004007071A1 (en) A process for producing a component by shaping a blank and a device for carrying out the method
DE202007001346U1 (en) Apparatus for cutting through articles of brittle material, e.g. glass or ceramic, by directed laser-induced stress cracking, includes concave reflectors with opening(s) for passage of laser radiation
DE102009012940A1 (en) Producing a sheet metal component, comprises trimming and/or deforming a workpiece, and partially heating and definingly cooling the workpiece in a cooling tool by placing cooling tool elements on a surface of the workpiece
DE4339661A1 (en) A method for manufacturing tubular blanks from fine or blackplate
EP1640105A1 (en) Process for laser welding
DE102012021031A1 (en) Producing a press-hardened sheet metal component, comprises partially heating a steel sheet by an inductor using an electromagnetic induction without a furnace and then transferring to press stages connected one after the other
EP1440784A1 (en) Method and apparatus for joining plastic parts with a laser beam
DE4415783A1 (en) Free forming of workpieces, esp. prototypes and articles in small series
EP0279866A1 (en) Manufacturing method for a shaped body of sheet metal pieces with different thicknesses
DE102011101991B3 (en) Heat treatment of curable sheet metal components
EP1518664A1 (en) Process and apparatus for joining components by laser radiation
DE19623664C1 (en) Laser welding of workpieces
DE102004001166A1 (en) Laser welding process useful in the production of flaw-free welds and in welding coated metal sheets has pre- and post-heating in the weld seam region
DE102010053608A1 (en) Establishing a connection of non-weldable materials with each other using a rivet adapter comprises welding a rivet in one of the two materials, generating a smooth- and a rough side, designing the material, on the smooth side, and welding
DE10004389A1 (en) Process for welding components comprises using an energy beam to form a welding seam in point or axially symmetrical sections

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee