DE102014226710A1

DE102014226710A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verschweißen von Drahtsegmentpaaren

Info

Publication number: DE102014226710A1
Application number: DE102014226710.2A
Authority: DE
Inventors: Holger Fröhlich; Ricus Müller
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2016-06-23
Also published as: US20170310198A1; CN106464099A; CN106464099B; WO2016096183A1; US10312777B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen einer Vielzahl von Drahtsegmentpaaren (1a, 1b), wobei jedes der Drahtsegmentpaare (1a, 1b) jeweils zwei nebeneinanderliegende Drahtsegmente (1aa, 1ab, 1ba, 1bb) aufweist, wobei die jeweils nebeneinanderliegenden Drahtsegmente jedes Drahtsegmentpaares (1a, 1b) jeweils einen Kontaktbereich (9aa, 9ab, 9ba, 9bb) haben, in dem sie mit dem jeweils anderen Drahtsegment zu verschweißen sind, wobei die Drahtsegmentpaare (1a, 1b) nacheinander zwischen zwei Elementen (4a, 4b) einer Anpresseinheit (4) hindurchgeführt werden, wobei die Anpresseinheit (4) jeweils zu einem Schweißzeitpunkt, zu dem sich zumindest eines der Drahtsegmentpaare (1a, 1b) zwischen den zwei Elementen (4a, 4b) der Anpresseinheit (4) befindet, eine Anpresskraft (5) auf dieses Drahtsegmentpaar ausübt, so dass die Drahtsegmente dieses Drahtsegmentpaares (1a, 1b) mit ihren Kontaktbereichen gegeneinander gepresst werden, und wobei zum jeweiligen Schweißzeitpunkt Laserstrahlung (8a, 8b) auf jene der Drahtsegmentpaare (1a, 1b) eingestrahlt wird, auf welche die Anpresseinheit zu diesem Schweißzeitpunkt eine Anpresskraft (5) ausübt, wobei die Laserstrahlung (8a, 8b) in einen Bereich eingestrahlt wird, in dem die Kontaktbereiche der Drahtsegmente der entsprechenden Drahtsegmentpaare (1a, 1b) gegeneinander gepresst werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen einer Vielzahl von Drahtsegmentpaaren, die beispielsweise Leiter einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Drehstromgenerators für Kraftfahrzeuge sein können.
In einer Vielzahl unterschiedlichster Anwendungsbereiche werden Drahtsegmentpaare in großer Zahl miteinander verschweißt. Ein Beispiel hierfür ist die Herstellung von Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge. Hier müssen Leiter miteinander verschweißt werden. In diesem Kontext offenbart die EP 1 850 463 ein Verfahren zur Herstellung von Schweißverbindungen an Leitern eines Drehstromgenerators für Kraftfahrzeuge. Der Stator des Generators weist hier eine Wicklung aus einzelnen Wicklungsstäben auf, die haarnadelförmig vorgebogen sind und mit einem Spreizschritt von einer Polteilung in die Blechpaketnuten des Stators eingesteckt sind. Die freien Enden der Wicklungsstäbe sind auf der anderen Seite des Blechpakets gegeneinander verschränkt und werden paarweise miteinander verschweißt. In gebräuchlicher Anordnung von Steckwicklungen für Generatoren von Kraftfahrzeugen liegen die Schweißverbindungen von haarnadelförmig vorgebogenen Leitersegmenten einseitig im Wickelkopf, vorzugsweise auf der Antriebsseite der Maschine. Bei Verwendung von Einzelstäben für die Leitersegmente können in gleicher Weise jedoch auch Schweißverbindungen in beiden Wickelköpfen auf beiden Stirnseiten des Stators hergestellt werden.
In der EP 1 850 463 werden die Wickelköpfe mittels Widerstandsschweißen verschweißt. Für das Widerstandsschweißen an Wickelköpfen sind besonders Stoff- und Kontaktwiderstände von Bedeutung. Während die Stoffwiderstände zu Beginn der Schweißung gering und die Kontaktwiderstände, bei Kupfer besonders zwischen Elektrode und Fügteilen, groß sind, ändert sich dieses Verhalten schon nach kurzer Zeit. Aufgrund dieser Aspekte befindet sich der größte elektrische Widerstand nicht im Fügespalt sondern an den Kontaktflächen zwischen Elektrode und Werkstück. Der Oberflächenzustand und die Wärmeleitfähigkeit der Leitersegmente und Elektroden beeinflussen das Widerstandsschweißen und die Qualität des Fügeprozesses deshalb stark, da zum Beispiel Oxidschichten den Stromdurchgang stören und zu hohe Wärmeableitungsverluste das Fügen behindern.
Das Verfahren der EP 1 850 463 hat daher den Nachteil, die Qualität des Fügeprozesses nicht sicherstellen zu können, eine Automatisierbarkeit des Fügeprozesses nur auf niedrigem Stand zu gewährleisten und Isolationsschäden der Wicklung wie beispielsweise Abschälen, Brechen oder Rissbildung durch hohen Wärmeeintrag beim Schweißen zu verursachen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu überwinden. Darüber hinaus sollten vorteilhafterweise die Fügeprozesse vor dem Hintergrund einer modernen, industriellen Serienfertigung eine hohe Produktivität und Qualität der Automatisierbarkeit aufweisen. Für die reproduzierbare Fertigung von Schweißnähten sollten die zu verschweißenden Drahtsegmente lagerichtig und fest zueinander fixiert werden. Vorzugsweise sollte die Konstruktion der hierzu verwendeten Vorrichtung den Gegebenheiten der Laserschweißanlage angepasst sein.
Die genannten Aufgaben werden gelöst durch das Verfahren zum Verschweißen einer Vielzahl von Drahtsegmentpaaren nach Anspruch 1 sowie die Vorrichtung zum Verschweißen einer Vielzahl von Drahtsegmentpaaren nach Anspruch 13. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung an.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Verschweißen einer Vielzahl von Drahtsegmentpaaren angegeben. Dabei weist ein Drahtsegmentpaar jeweils zwei Drahtsegmente auf, die nebeneinander liegen. Vorteilhafterweise liegen dabei die Drahtsegmente so nebeneinander, dass sie auf eine solche Weise aneinander pressbar sind, dass sich Mantelflächen der Drehsegmente berühren.
Unter einem Drahtsegment wird hier ein Abschnitt eines Drahtes verstanden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Drahtsegmente Endsegmente bzw. Endbereiche von Drähten sein. Die Drahtsegmente werden also auf einer Seite durch das Ende desjenigen Drahtes begrenzt, dessen Abschnitt sie sind. Vorteilhafterweise kann der Draht Kupfer aufweisen oder daraus bestehen. Das Material kann abhängig davon gewählt werden, was durch den Schweißprozess hergestellt wird.
Die jeweils nebeneinanderliegenden Drahtsegmente jedes Drahtsegmentpaares weisen einen Kontaktbereich auf, in welchem sie mit dem jeweils anderen Drahtsegment dieses Drahtsegmentpaares verschweißt werden sollen. Der Kontaktbereich ist gerade jener Bereich der Oberfläche des entsprechenden Drahtsegmentes, der das andere Drahtsegment des Drahtsegmentpaares berührt, wenn die Drahtsegmente, wie weiter unten beschrieben, durch die Anpresseinheit gegeneinander gepresst werden. Der Kontaktbereich muss sich strukturell nicht von der restlichen Oberfläche des entsprechenden Drahtsegmentes unterscheiden. Er braucht auch nicht von vornhinein vorgegeben zu werden, sondern kann sich beim Gegeneinanderpressen durch die Anpresseinheit ergeben.
Erfindungsgemäß werden die Drahtsegmentpaare nacheinander zwischen zwei Elementen einer oben bereits erwähnten Anpresseinheit hindurchgeführt. Die Anpresseinheit übt dabei nacheinander jeweils eine Anpresskraft auf die Drahtsegmentpaare aus, so dass die Drahtsegmente des entsprechenden Drahtsegmentpaares mit ihren Kontaktbereichen gegeneinander gepresst werden. Wie bereits ausgeführt, können als Kontaktbereiche dabei gerade jene Bereiche der Oberfläche der Drahtsegmente angesehen werden, in denen sich die Drahtsegmente bei diesem Gegeneinanderpressen berühren.
Laufen die Drahtsegmentpaare nacheinander zwischen den zwei Elementen der Anpresseinheit hindurch, so werden sie nacheinander gegeneinander gepresst. Jener Zeitpunkt, zu dem sich ein Drahtsegmentpaar zwischen den zwei Elementen der Anpresseinheit befindet, so dass eine Anpresskraft auf dieses Drahtsegmentpaar ausgeübt wird und die Drahtsegmente dieses Drahtsegmentpaares mit ihren Kontaktbereichen gegeneinander gepresst werden, soll im Folgenden als Schweißzeitpunkt bezeichnet werden. Die Schweißzeitpunkte nacheinander zwischen den Elementen der Anpresseinheit hindurchgeführter Drahtsegmentpaare folgen also vorzugsweise aufeinander ab. Werden mehrere Drahtsegmentpaare gleichzeitig zwischen den zwei Elementen der Anpresseinheit durchgeführt, so dass auch die Anpresskraft gleichzeitig auf diese Drahtsegmentpaare ausgeübt wird, so ist der Schweißzeitpunkt für diese Drahtsegmentpaare der gleiche.
Erfindungsgemäß wird zum jeweiligen Schweißzeitpunkt Laserstrahlung auf jenes oder jene der Drahtsegmentpaare eingestrahlt, auf welche die Anpresseinheit zu diesem Schweißzeitpunkt eine Anpresskraft ausübt. Das Gegeneinanderpressen der Drahtsegmente eines gegebenen Drahtsegmentpaares erfolgt also vorzugsweise gleichzeitig zum Einstrahlen der Laserstrahlung auf dieses entsprechende Drahtsegmentpaar.
Es wird dabei die Laserstrahlung in einen Bereich des Drahtsegmentpaares eingestrahlt, in welchem die Kontaktbereiche der Drahtsegmente der entsprechenden Drahtsegmentpaare gegeneinander gepresst werden. Die Laserstrahlung wird also so eingestrahlt, dass die Drahtsegmente eines gegebenen Drahtsegmentpaares in ihren Kontaktbereichen miteinander verschweißt werden. Wellenlänge, Leistung, Intensität und/oder Fokussierung der Laserstrahlung ist dabei vorzugsweise so bemessen, dass die entsprechende Verschweißung bewirkt wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können zu den Schweißzeitpunkten jeweils zwei Drahtsegmentpaare zwischen den zwei Elementen der Anpresseinheit hindurchgeführt werden. Diese beiden Drahtsegmentpaare werden in diesem Fall also zu den gleichen Zeitpunkten miteinander verschweißt und haben daher den gleichen Schweißzeitpunkt. Vorteilhafterweise liegen dabei die Kontaktbereiche der Drahtsegmente dieser Drahtsegmentpaare zum Schweißzeitpunkt alle auf einem Kraftvektor der Anpresskraft. Auf diese Weise können die beiden Drahtsegmentpaare mit einer gemeinsamen Anpresseinheit jeweils gegeneinander gepresst werden.
Vorteilhafterweise ist zwischen den Drahtsegmentpaaren dabei ein Abstandshalter angeordnet, der verhindert, dass beim Anpressen Drahtsegmente unterschiedlicher Drahtsegmentpaare sich berühren. Der Abstandshalter kann beispielsweise ein Abstandsring sein, der eine Vielzahl von Drahtsegmentpaaren separiert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Drahtsegmentpaare entlang eines Kreises oder entlang mehrerer konzentrischer Kreise angeordnet. Vorzugsweise sind sie dabei entlang des entsprechenden Kreises äquidistant angeordnet. Bevorzugterweise können die Drahtsegmentpaare so angeordnet sein, dass die Kontaktbereiche der entsprechenden Drahtsegmente jeweils radial bezüglich des entsprechenden Kreises nebeneinander liegen. Auf diese Weise ist es möglich, die Kontaktbereiche durch eine bezüglich des entsprechenden Kreises radial wirkende Kraft gegeneinander zu pressen. Sind hierbei mehrere konzentrische Kreise vorgesehen, so können die Drahtsegmentpaare aller dieser Kreise durch die gleiche Anpressvorrichtung gegeneinander gepresst werden, da die radiale Richtung aller dieser konzentrischen Kreise gleich ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Drahtsegmentpaare entlang zweier konzentrischer Kreise angeordnet sein, und zwar dergestalt, dass jeweils die Kontaktbereiche der Drahtsegmente eines der Drahtsegmentpaare eines der Kreise und die Kontaktbereiche der Drahtsegmente eines der Drahtsegmentpaare des anderen Kreises radial bezüglich der Kreise nebeneinander liegen. Es liegen in diesem Fall also jeweils die Kontaktbereiche zweier Drahtsegmentpaare, also insgesamt vier Kontaktbereiche, in radialer Richtung nebeneinander. Auf diese Weise kann die Anpresseinheit zum jeweiligen Schweißzeitpunkt eine Anpresskraft auf eines der Drahtsegmentpaare des einen der Kreise und eines Drahtsegmentpaare des anderen Kreises gleichzeitig ausüben. Die Anpresskraft kann in diesem Fall also gleichzeitig auf alle zum Schweißzeitpunkt in einer bestimmten radialen Richtung nebeneinanderliegenden Drahtsegmente gleichzeitig ausgeübt werden.
Es wird dann vorteilhafterweise zum jeweiligen Schweißzeitpunkt Laserstrahlung gleichzeitig auf beide der Drahtsegmentpaare eingestrahlt, auf welche zum Schweißzeitpunkt gerade die Anpresskraft ausgeübt wird.
Vorteilhafterweise kann zwischen den Drahtsegmentpaaren der beiden Kreise ein Abstandsring angeordnet sein. Der Abstandsring kann hierbei ebenfalls kreisförmig und konzentrisch zu den beiden Kreisen angeordnet sein, entlang welcher die Drahtsegmentpaare angeordnet sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Laserstrahlung auf alle Drahtsegmentpaare, auf welche zu einem gegebenen Schweißzeitpunkt gleichzeitig die Anpresskraft ausgeübt wird, mittels jeweils eines eigenen Laserstrahls für jedes dieser Drahtsegmentpaare eingestrahlt werden. Besonders bevorzugt können dabei diese Laserstrahlen jeweils durch eine eigene Laserquelle erzeugt werden. Es werden also vorzugsweise so viele Laserstrahlen verwendet, wie zu einem gegebenen Schweißzeitpunkt Drahtsegmentpaare miteinander zu verschweißen sind, und besonders bevorzugt wird auch eine entsprechende Zahl von Laserquellen eingesetzt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Kontaktbereiche der Drahtsegmente jeweils durch ein Ende des entsprechenden Drahtsegmentes begrenzt werden. Die Kontaktbereiche liegen also am Ende des entsprechenden Drahtsegmentes vor, wobei insbesondere auch das entsprechende Drahtsegment durch ein Ende des Drahtes begrenzt werden kann, dessen Abschnitt das entsprechende Drahtsegment ist. Das Ende des Drahtes begrenzt also das Drahtsegment wie auch den Kontaktbereich dieses Drahtsegmentes.
Vorzugsweise kann nun Laserstrahlung jeweils auf das entsprechende Ende des Drahtsegmentes eingestrahlt werden. Insbesondere kann vorteilhaft dabei die Laserstrahlung in Richtung auf eine Stirnfläche des entsprechenden Drahtsegmentes eingestrahlt werden. Vorteilhafterweise kann dabei zwischen den miteinander zu verschweißenden Drahtsegmenten eine Stumpfnaht, eine Überlappungsnaht, eine Kehlnaht oder eine I-Naht hergestellt werden.
Bevorzugt beträgt eine Höhendifferenz der Drahtsegmente jeweils eines der Drahtsegmentpaare in der Einfallsrichtung der Laserstrahlung weniger als 0,5 mm. Die Stirnflächen sollten vorteilhafterweise eben sein, also ebene Schnittkanten haben und frei von Rückständen wie z.B. Lack-Isolationsresten, Schneidöl, Fingerabdrücken und dergleichen sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die zwei Elemente der Anpresseinheit einen kreisförmigen und/oder einen zahnradförmigen Umfang haben. Es soll hier unter einem Zahnrad vorteilhafterweise ein Stirnrad verstanden werden. Es sollen außerdem solche Zahnräder, deren Fußkreisdurchmesser konstant ist, ebenfalls als einen kreisförmigen Umfang aufweisend verstanden werden.
Vorteilhafterweise drehen sich die zwei Elemente der Anpresseinheit mit zueinander parallelen Drehachsen so, dass ihre Geschwindigkeiten an ihrem Umfang gleich jener Geschwindigkeit ist, mit der jenes Drahtsegment zwischen den zwei Elementen hindurchgeführt wird, welches dem entsprechenden Element am nächsten liegt. Die Umfanggeschwindigkeiten der beiden Elemente sind also vorzugsweise gerade gleich jenen Geschwindigkeiten, mit der jene Drahtsegmente der Drahtsegmentpaare zwischen den Elementen hindurchgeführt werden, die dem entsprechenden Element zugewandt sind. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können sich die beiden kreisförmigen Elemente der Anpresseinheit mit gleichen Winkelgeschwindigkeiten bewegen, wobei jedoch die Radien der zwei Elemente so angepasst sind, dass die Umfanggeschwindigkeit der Elemente die oben genannte Bedingung erfüllen.
Sind, wie vorstehend beschrieben, die Drahtsegmentpaare entlang eines Kreises oder mehrerer konzentrischer Kreise angeordnet, so bedeutet das Hindurchführen der Drahtsegmentpaare zwischen den zwei Elementen der Anpresseinheit, dass der oder die konzentrischen Kreise um eine Drehachse gedreht werden. Vorzugsweise ist diese Drehachse parallel zu den Drehachsen, um welche die zwei Elemente der Anpresseinheit gedreht werden. Besonders bevorzugt ist dabei eines der Elemente der Anpresseinheit dem Inneren des oder der Kreise, entlang derer die Drehsegmentpaare angeordnet sind, angeordnet und eines der Elemente außerhalb dieses Kreises. In diesem Fall kann vorteilhaft das Innere der Elemente der Anpresseinheit einen etwas kleineren Radius haben als das äußere.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können eines oder beide der Elemente der Anpresseinheit angetrieben werden, so dass die Drahtsegmentpaare mittels des angetriebenen oder der angetriebenen Elemente zwischen den Elementen der Anpresseinheit hindurchbewegt werden. In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung können die Elemente der Anpresseinheit jedoch auch passiv drehbar sein und die Kreissegmentpaare angetrieben werden.
Werden eines oder beide der Elemente der Anpresseinheit angetrieben, so ist es vorteilhaft, wenn eines oder beide der Elemente der Anpresseinheit einen gezahnten Umfang hat, wobei eine Periodenlänge der Zahnung gleich einer Periodenlänge ist, mit der die Vielzahl von Drahtsegmentpaaren nebeneinander angeordnet ist. In diesem Fall sind vorteilhafterweise die Drahtsegmentpaare äquidistant angeordnet. Auf diese Weise kann durch die Elemente der Anpresseinheit eine Antriebskraft besonders präzise auf die Drahtsegmentpaare übertragen werden.
Während mit infraroter Laserstrahlung erzeugte Schweißnähte insbesondere bei niedrigen Vorschubgeschwindigkeiten noch zahlreiche Fehlstellen aufweisen können, können bei Anwendung von grüner Laserstrahlung Schweißnähte gleichbleibender Qualität erzeugt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Laserstrahlung durch einen Laser mit einer Wellenlänge von 1030 nm erzeugt werden, der vorzugsweise eine Scheibenlaser, z.B. von der Firma Trumpf, ist. Scheibenlaser haben den Vorteil, sehr robust zu sein, so dass eine Rückreflexion den Resonator nicht beschädigen kann. Bevorzugt ist die Leistung des Lasers größer oder gleich 2000 Watt, besonders bevorzugt größer oder gleich 4000 Watt. Vorteilhafterweise ist der Laser ein kontinuierlicher Laser, also ein Continuous Wave Laser.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Laser auch Strahlung im grünen Bereich, also mit einer Wellenlänge zwischen 635 nm und 750 nm erzeugen. Die Leistung kann dann vorteilhaft zum Beispiel größer oder gleich 2000 Watt, vorzugsweise größer oder gleich 2500 Watt und/oder kleiner oder gleich 4000 Watt, vorzugsweise kleiner oder gleich 3000 Watt betragen. Hierdurch wird, insbesondere wenn die Drahtsegmente Kupfer aufweisen oder daraus bestehen, eine besonders gute Einkopplung der Laserenergie erzielt.
Der Durchmesser des Laserstrahls kann im Fokus wenige Zehntel Millimeter betragen. Es sollte also vorzugsweise zwischen den Bauteilen, die verbunden werden, nur ein technischer Nullspalt bleiben. Vorzugsweise werden die Drahtsegmente durch die Anpresseinheit daher so gegeneinander gepresst, dass ein Spalt zwischen den entsprechenden Kontaktbereichen deutlich kleiner als 0.1 Millimeter ist.
Um den technischen Nullspalt zwischen den Drahtsegmenten für den Schweißprozeß möglichst lange aufrechtzuhalten, (also nicht nur in einem Punk, wo die Elemente der Anpresseinheit den kleinste Abstand bilden) ist es vorteilhaft, am Außenumfang der Elemente der Anpresseinheit eine elastische Beschichtung oder eine Rändelung vorzusehen. Dadurch erhöht sich die Reibung, was eine bessere Mitnahme der Drahtsegmentpaare in der Vorrichtung bewirkt.
Besonders vorteilhaft ist, wenn der kleinste Abstand zwischen den Elementen der Anpresseinheit kleiner ist als die Abmessungen eines Drahtsegmentpaares oder aller gleichzeitig zusammengepresster Drahtsegmentpaare in Richtung der Anpresskraft.
Im Fall einer elastisch verformbaren Beschichtung der Elemente der Anpresseinheit kann das Drahtsegmentpaar auf den Nullspalt zusammengepresst werden und der Schweißvorgang kann um die Zeit der Formänderung zwischen den Elementen der Anpresseinheit verlängert werden. Bei einer Rändelung der Elemente der Anpresseinheit kann hingegen das Drahrsegmentpaar während des Scheißprozesses verformt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Laserstrahlung oszillierend eingestrahlt werden, beispielsweise mit Hilfe einer Scann-Optik. Der Laserstrahl kann hierbei mehrmals hintereinander auf der oberen Stirnfläche der Drahtsegmente mit einer Pendelbewegung geführt werden, um einen definierten Betrag der Höhe des entsprechenden Drahtsegmentes zu schmelzen. Vorzugsweise wird hierdurch eine Schweißperle mit definiertem Durchmesser ausgebildet. Bevorzugt wird in Wannenlage geschweißt.
Die Spaltbreite sollte vorteilhafterweise auch nicht schwanken. Daher ist es vorteilhaft, die Drahtsegmentpaare genau zu positionieren und die Abstandstoleranz zwischen zwei zu verschweißenden Drahtsegmentpaaren einzuhalten. In einer vorteilhaften Ausgestaltung können Sensoren für eine konstante Qualität sorgen. Sensoren, die den Nahtverlauf verfolgen, können Abweichungen vom programmierten Verlauf erkennen und die Position des Laserstrahls regeln. Sie können Kanten- und Positionierungsungenauigkeiten ausgleichen. Andere Sensoren können vorteilhafterweise die Ausdehnung des Schmelzbades messen und auf diese Weise erkennen, ob der Schweißprozess in den vorgegebenen Grenzen abläuft. Darüber hinaus können vorteilhafterweise weitere Sensoren eingesetzt werden, die die erstarrte Schweißnaht prüfen können und gute von schlechten Nähten unterscheiden können.
Es kann beispielsweise mittels zumindest eines Sensors eine Position der Drahtsegmentpaare ermittelt werden, auf welche die Anpresseinheit die Anpresskraft zum gegebenen Schweißzeitpunkt ausübt. Es kann basierend auf der so ermittelten Position ein Fokus der Laserstrahlung so angepasst werden, dass dieser eine Sollposition relativ zum entsprechenden Drahtsegmentpaar hat.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Drahtsegmente Wicklungsstäbe einer Wicklung eines Stators sein. Bevorzugt kann dabei der Stator ein Stator eines Drehstromgenerators sein, beispielsweise eines Drehstromgenerators für Kraftfahrzeuge. Die Drahtsegmente können auch jeweils Endbereiche von haarnadelförmig gebogenen Drähten sein, die die Wicklungen eines solchen Stators zusammensetzen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist unter anderem gut geeignet, Wicklungen eines Stators herzustellen, wie er in EP 1 850 463 beschrieben ist. Ein solcher Stator kann eine Wicklung aufweisen, die aus einzelnen Wicklungsstäben zusammengesetzt ist. Die einzelnen Wicklungsstäbe können dabei jeweils auch haarnadelförmig vorgebogen sein und können in einem Spreizschritt vor einer Polteilung in Blechpaketnuten des Stators eingesteckt sein. Freie Enden dieser Wicklungsstäbe können auf der anderen Seite des Blechpakets gegeneinander verschränkt sein und mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens paarweise miteinander verschweißt werden. Die Schweißverbindungen der Wicklungsstäbe können dabei einseitig im Wickelkopf liegen, vorzugsweise auf einer Antriebsseite der Maschine. Die Wicklung des Stators kann auch durch Einzelstäbe hergestellt werden, die nicht haarnadelförmig vorgebogen sind. Derartige Einzelstäbe werden bevorzugt auf beiden Seiten verschweißt, was auf beiden Seiten mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen kann. Es können in dieser Weise daher Schweißverbindungen in beiden Wickelköpfen auf beiden Stirnseiten des Stators hergestellt werden.
Erfindungsgemäß wird außerdem eine Vorrichtung zum Verschweißen einer Vielzahl von Drahtsegmentpaaren angegeben. Wie vorstehend beschrieben weist dabei jedes der Drahtsegmentpaare zwei nebeneinanderliegende Drahtsegmente auf, wobei die jeweils nebeneinanderliegenden Drahtsegmente jedes Drahtsegmentpaares jeweils einen Kontaktbereich haben, in dem sie mit dem jeweils anderen Drahtsegment des entsprechenden Paares zu verschweißen sind. Das bezüglich des Verfahrens vorstehend Gesagte gilt hier in gleicher Weise.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Anpresseinheit mit zwei Elementen auf, wobei die Drahtsegmentpaare nacheinander zwischen den zwei Elementen der Anpresseinheit hindurchführbar sind. Mit der Anpresseinheit ist jeweils zu einem Schweißzeitpunkt, zu dem sich zumindest eines der Drahtsegmentpaare zwischen den zwei Elementen der Anpresseinheit befindet, eine Anpresskraft auf dieses Drahtsegmentpaar ausübbar, so dass die Drahtsegmente dieses Drahtsegmentpaares mit ihren Kontaktbereichen gegeneinander pressbar sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist außerdem zumindest eine Lasereinheit auf, mit der zum jeweiligen Schweißzeitpunkt Laserstrahlung auf jene der Drahtsegmentpaare einstrahlbar ist, auf welche die Anpresseinheit zu diesem Schweißzeitpunkt eine Anpresskraft ausübt. Dabei ist die Laserstrahlung in einen Bereich einstrahlbar, in dem die Kontaktbereiche der Drahtsegmente der entsprechenden Drahtsegmentpaare gegeneinander gepresst werden.
Das bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens Ausgeführte gilt für die erfindungsgemäße Vorrichtung analog. Insbesondere ist vorteilhafterweise die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet, das erfindungsgemäße Verfahren wie vorstehend beschrieben auszuführen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren beispielhaft erläutert werden. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen dabei gleiche oder entsprechende Merkmale. Die in den Beispielen beschriebenen Merkmale der Erfindung können auch unabhängig von dem konkreten Beispiel realisiert sein und zwischen verschiedenen Beispielen miteinander kombiniert werden.
Es zeigt:
1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 eine Ausschnittsvergrößerung eines Anpressbereichs, der in 2 gezeigten Vorrichtung,
4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
5 eine Ausschnittsvergrößerung eines Anpressbereichs der in 4 gezeigten Ausführungsform,
6 eine Prinzipskizze eines Schweißvorgangs im erfindungsgemäßen Verfahren,
7 beispielhafte Schweißnähte und
8 einen Vergleich von Schweißnähten die herkömmlich und mit einer Pendelbewegung erzeugt wurden.
1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Im gezeigten Beispiel werden Wicklungsstäbe 1aa, 1ab, 1ba, 1bb eines Stators eines Drehstromgenerators verschweißt.
Eine Vielzahl von Drahtsegmentpaaren 1a, 1b sind entlang zweier konzentrischer Kreise 2a, 2b äquidistant angeordnet. In der Draufsicht der 1 sind Stirnflächen von Drahtsegmenten 1aa, 1ab, 1ba, 1bb der Drahtsegmentpaare zu erkennen, da die Drahtsegmente jeweils Endabschnitte des entsprechenden Drahtes sind. In der Draufsicht ist ein Statorwickelkopf 6 zu erkennen, der beispielsweise im Einsatz auf der Antriebsseite einer Maschine liegen kann.
Im gezeigten Beispiel liegen radial bezüglich der Kreise 2a, 2b, entlang derer die Drahtsegmentpaare 1a, 1b angeordnet sind, jeweils zwei Drahtsegmentpaare 1a, 1b nebeneinander, nämlich ein Drahtsegmentpaar 1a des äußeren Kreises 2a und ein Drahtsegmentpaar 1b des inneren Kreises 2b. Zwischen den Kreisen 2a und 2b ist ein Abstandsring 3 angeordnet, der die Drahtsegmentpaare 1a des äußeren Kreises 2a von den Drahtsegmentpaaren 1b des inneren Kreises 2b separiert. Der Abstandsring 3 ist konzentrisch zu den Kreisen 2a und 2b angeordnet.
Jedes Drahtsegmentpaar 1a, 1b weist zwei nebeneinanderliegende Drahtsegmente 1aa, 1ab bzw. 1ba, 1bb auf. Die Drahtsegmente 1aa, 1ab bzw. 1ba, 1bb liegen im gezeigten Beispiel jeweils radial nebeneinander. Jedes der Drahtsegmente 1aa, 1ab, 1ba, 1bb weist einen Kontaktbereich auf, in dem das entsprechende Drahtsegment 1aa, 1ab, 1ba, 1bb mit dem jeweils anderen Drahtsegment des entsprechenden Drahtsegmentpaar 1a, 1b res zu verschweißen ist. Der Kontaktbereich ist im gezeigten Beispiel gerade jener Bereich des entsprechenden Drahtsegmentes 1aa, 1ab, 1ba, 1bb, der dem anderen Drahtsegment des gleichen Drahtsegmentpaares 1a, 1b zugewandt ist und an dem die Drahtsegmente aneinander gepresst werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist im gezeigten Beispiel außerdem eine Anpresseinheit 4 auf, die zwei Elemente 4a und 4b enthält. Die Drahtsegmentpaare 1a und 1b werden nacheinander zwischen den zwei Elementen 4a und 4b hindurchgeführt. Die Anpresseinheit 4 weist im gezeigten Beispiel die zwei Rollen 4a und 4b als Elemente auf, zwischen denen die Drahtsegmentpaare 1a, 1b nacheinander hindurchgeführt werden. Zu bestimmten Zeitpunkten, hier als Schweißzeitpunkte bezeichnet, befinden sich jeweils zwei Drahtsegmentpaare 1a und 1b, nämlich ein Drahtsegmentpaar 1a des einen Kreises 2a und ein Drahtsegmentpaar 1b des zweiten Kreises 2b gleichzeitig zwischen den Elementen 4a und 4b, so dass zu diesen Schweißzeitpunkten die Anpresseinheit 4 eine Anpresskraft 5 auf diese Drahtsegmentpaare 1a, 1b ausübt. Die Drahtsegmente 1aa, 1ab, 1ba, 1bb dieser Drahtsegmentpaare 1a und 1b werden dadurch mit ihren Kontaktbereichen gegeneinander gepresst.
Die Elemente 4a und 4b der Anpresseinheit 4 sind im gezeigten Beispiel angetrieben und Verursachen eine Drehung der Kreise 2a und 2b, entlang derer die Drahtsegmentpaare angeordnet sind. Die Elemente 4a und 4b bewegen im gezeigten Beispiel also zum einen die Drahtsegmentpaare 1a, 1b und pressen diese zum anderen zusammen. Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, eine Struktur anzutreiben, durch welche die Drahtsegmentpaare 1a und 1b gehalten werden. Eine solche Struktur kann beispielsweise ein Stator 6 sein, der die Drahtsegmentpaare 1a, 1b trägt. In diesem Falle können sich die Elemente 4a und 4b der Anpresseinheit 4 passiv mitbewegen.
Im gezeigten Beispiel hat das im Inneren der Kreise 2a und 2b liegende Element 4b der Anpresseinheit 4 einen kleineren Radius als das außenliegende Element 4a. Hierdurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass der Innenumfang des inneren Kreises 2b kleiner ist als der Außenumfang des äußeren Kreises 2a.
Die in 1 gezeigte Vorrichtung weist zwei Laserschweißköpfe 7a und 7b auf, mittels derer Laserstrahlung 8a, 8b auf jene Drahtsegmentpaare 1a und 1b eingestrahlt wird, auf welche die Anpresseinheit 4 zu einem gegebenen Schweißzeitpunkt eine Anpresskraft 5 ausübt. Die Laserschweißköpfe 7a und 7b strahlen also Laserstrahlung 8a, 8b gerade auf jene Drahtsegmentpaare 1a und 1b ein, die sich gerade zwischen den Elementen 4a und 4b der Anpresseinheit 4 befinden und durch diese gegeneinander gepresst werden. Auf diese Weise werden die Drahtsegmente 1aa, 1ab bzw. 1ba und 1bb der Drahtsegmentpaare 1a und 1b jeweils miteinander verschweißt. Dabei wird die Laserstrahlung 8a, 8b jeweils in einen Bereich des entsprechenden Drahtsegmentpaares 1a, 1b eingestrahlt, in dem die Kontaktbereiche der Drahtsegmente 1aa, 1ab bzw. 1ba, 1bb gegeneinander gepresst werden.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung der in 1 gezeigten Vorrichtung. Das zu 1 Gesagte gilt daher auch für die in 2 gezeigte Vorrichtung.
In 2 ist die Anordnung der Drahtsegmentpaare 1a und 1b noch deutlicher zu erkennen. Die Drahtsegmentpaare 1a des äußeren Kreises 2a werden von den Drahtsegmentpaaren 1b des inneren Kreises 2b durch den Abstandsring 3 voneinander getrennt, der in der gezeigten Figur etwas über die Enden der Drahtsegmentpaare hinaus nach oben ragt. Zu erkennen ist auch, dass die Drahtsegmente 1aa, 1ab bzw. 1ba, 1bb Endabschnitte von Leiterdrähten sind, die im Bereich unter den entsprechenden Drahtsegmenten abgewinkelt verlaufen. Durch Verschweißen der Endabschnitte, also der Drahtsegmente der entsprechenden Drahtsegmentpaare, wird hier die Windung des Stators 6 hergestellt.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem der Stator an einer Statoraufnahme 9 angeordnet ist. Diese kann im gezeigten Beispiel angetrieben sein und dadurch die Drahtsegmentpaare 1a und 1b nacheinander zwischen den Elementen 4a und 4b der Anpresseinheit 4 hindurchbewegen.
Es ist darüber hinaus in 2 zu erkennen, dass die Laserschweißköpfe 7a und 7b von oben auf die Drahtsegmentpaare zwischen den Elementen 4a und 4b strahlen. Sie strahlen also auf die Stirnflächen der Drahtsegmente 1aa, 1ab, 1ba, 1bb und verschweißen auf diese Weise die Drahtsegmente der Drahtsegmentpaare 1a und 1b jeweils miteinander.
3 zeigt einen Ausschnitt der in 1 und 2 gezeigten Vorrichtung im Bereich um jenen Bereich, wo die Anpresskraft auf die Drahtsegmentpaare 1a und 1b ausgeübt wird. Wie bereits vorstehend beschrieben üben die Elemente 4a und 4b der Anpresseinheit 4 eine Anpresskraft 5 auf zwei Drahtsegmentpaare 1a, 1b aus, die sich zu einem gegebenen Zeitpunkt gerade zwischen den Elementen 4a und 4b befinden. Eines der Drahtsegmentpaare 1a ist dabei am äußeren Kreis 2a angeordnet und ein Drahtsegmentpaar 1b am inneren Kreis 2b. Wird hier gesagt, dass sich ein Drahtsegmentpaar 1a, 1b zwischen den Elementen 4a und 4b befindet, so ist damit gemeint, dass es sich dort befindet, wo der Abstand zwischen den Elementen 4a und 4b am kleinsten ist. Hier wird die Anpresskraft 5 auf die Drahtsegmentpaare ausgeübt. Jener Zeitpunkt zu dem die Drahtsegmentpaare 1a und 1b in diesem Sinne zwischen den Elementen 4a und 4b liegt, wird als Schweißzeitpunkt bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt wird Laserstrahlung 8a, 8b wie vorstehend beschrieben auf die Drahtsegmentpaare 1a und 1b eingestrahlt, so dass diese verschweißt werden.
Bei genauerer Betrachtung erstreckt sich der Vorgang des Gegeneinanderpressens über ein gewisses Zeitintervall, wobei die Anpresskraft im Verlaufe dieses Intervalls zunächst zunimmt und nach Erreichen eines Maximums wieder abnimmt. Auch der Schweißprozess dauert bei genauerer Betrachtung ein gewisses Zeitintervall, das bevorzugt ein Teilintervall jenes Zeitintervalls ist, während dessen die Anpresskraft ausgeübt wird. Sofern in dieser Anmeldung von Zeitpunkten die Rede ist, kann dies z.B. die Mitte des entsprechenden Intervalls sein. Vorzugsweise dauert der Schweißvorgang gerade jene Zeit, in welcher die Drahtsegmente auf einen technischen Nullspalt zusammengepresst werden. Sind die Elemente der Anpresseinheit elastisch, so wird der Zeitraum, in dem die Drahtsegmente auf einen technischen Nullspalt zusammengepresst werden, ausgedehnt. Dadurch kann der Schweißvorgang um die Zeit der Formänderung zwischen den Elementen der Anpresseinheit verlängert werden.
Der Abstandsring 3 verhindert hier, dass das äußere Drahtsegment 1ba des inneren Drahtsegmentpaares 1b mit dem inneren Drahtsegment 1ab des äußeren Drahtsegmentpaares 1a verschweißt wird.
Die 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich von der in den 1 bis 3 gezeigten Vorrichtung nur dadurch unterscheidet, dass die Elemente 4a und 4b der Anpresseinheit einen gezahnten Umfang haben. Die Elemente 4a und 4b sind also kreisförmig mit einem gezahnten Umfang. Alle zu den 1 bis 3 gemachten Aussagen können auf die in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen direkt übertragen werden.
Die Zahnung der Elemente 4a und 4b der Anpresseinheit 4 sind, wie in 5 zu erkennen, so bemessen und so voneinander beabstandet, dass die Zähne jeweils gerade zwischen jene Drahtsegmente 1aa bzw. 1bb greifen, die dem entsprechenden Element 4a bzw. 4b zugewandt sind. Der Periodenabstand der äquidistant angeordneten Zähne ist dabei gleich einem Periodenabstand, in dem die entsprechenden Drahtsegmente 1aa bzw. 1bb angeordnet sind. Durch die gezahnten Elemente 4a und 4b kann eine schlüssige Bewegung der Drahtsegmentpaare 1a, 1b mit den Elementen 4a bzw. 4b erzielt werden. Insbesondere ist eine Antriebskraft auf diese Weise gut übertragbar.
6 zeigt in einer prinzipiellen Skizze den Schweißvorgang, wie er in den Vorrichtungen der 1 bis 5 stattfindet. Die Drahtsegmentpaare 1a und 1b liegen zunächst mit einem gewissen Abstand s zwischen den Drahtsegmenten 1aa, 1ab bzw. 1ba, 1bb der entsprechenden Drahtsegmentpaare vor. Die Drahtsegmentpaare 1a und 1b sind außerdem durch den Abstandsring 3 voneinander separiert. Die Drahtsegmentpaare 1a und 1b laufen nun zwischen den Elementen 4a und 4b der Anpresseinheit 4 hindurch, die hier schematisch mit zwei geraden Abschnitten gezeigt sind, normalerweise jedoch vorzugsweise kreisförmig sind. Durch die Anpresseinheit 4 werden die Drahtsegmente 1aa, 1ab, 1ba, 1bb jeweils an ihren Kontaktbereichen 9aa, 9ab bzw. 9ba, 9bb gegeneinander gepresst, wie dies in den rechten Drahtsegmentpaaren 1a und 1b zu erkennen ist. Es wird nun mittels Laserschweißköpfen 7a und 7b Laserstrahlung 8a, 8b auf die Drahtsegmentpaare 1a und 1b eingestrahlt, so dass deren Drahtsegmente 1aa, 1ab, 1ba, 1bb unter dem Anpressdruck der Anpresseinheit 4 miteinander verschweißt werden.
7 zeigt beispielhaft zwei Schweißnähte, die im Schweißprozess entstehen können. Im linken Teilbild erstreckt sich der durch den Laserstrahl 8a, 8b beeinflusste Bereich mit gleichbleibender Breite zwischen den Drahtsegmenten 1aa und 1ab bis zu einer gewissen Tiefe sodass eine I-Naht entsteht. Bei der im rechten Teilbild gezeigten Kehlnaht verjüngt sich der Schweißbereich ausgehend von der Stirnfläche der Drahtsegmente 1aa und 1ab und läuft bis zu einer gewissen Tiefe spitz zu.
8 zeigt im linken Teilbild A eine konventionelle Schweißnaht und im rechten Teilbild B eine Schweißnaht, die durch eine Laserstrahl erzeugt wurde, der oszillierend über Stirnflächen der zu verschweißenden Drahtsegmente geführt wurde. Durch die oszillierenden Strahlführung kann ein definierter Betrag der Höhe der Stirnfläche abgeschmolzen werden, wodurch eine Schweißperle mit definiertem Durchmesser erzeugt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1850463 [0002, 0003, 0004, 0038]

Claims

Verfahren zum Verschweißen einer Vielzahl von Drahtsegmentpaaren (1a, 1b), wobei jedes der Drahtsegmentpaare (1a, 1b) jeweils zwei nebeneinanderliegende Drahtsegmente (1aa, 1ab, 1ba, 1bb) aufweist, wobei die jeweils nebeneinanderliegenden Drahtsegmente jedes Drahtsegmentpaares (1a, 1b) jeweils einen Kontaktbereich (9aa, 9ab, 9ba, 9bb) haben, in dem sie mit dem jeweils anderen Drahtsegment zu verschweißen sind, wobei die Drahtsegmentpaare (1a, 1b) nacheinander zwischen zwei Elementen (4a, 4b) einer Anpresseinheit (4) hindurchgeführt werden, wobei die Anpresseinheit (4) jeweils zu einem Schweißzeitpunkt, zu dem sich zumindest eines der Drahtsegmentpaare (1a, 1b) zwischen den zwei Elementen (4a, 4b) der Anpresseinheit (4) befindet, eine Anpresskraft (5) auf dieses Drahtsegmentpaar ausübt, so dass die Drahtsegmente dieses Drahtsegmentpaares (1a, 1b) mit ihren Kontaktbereichen gegeneinander gepresst werden, und wobei zum jeweiligen Schweißzeitpunkt Laserstrahlung (8a, 8b) auf jene der Drahtsegmentpaare (1a, 1b) eingestrahlt wird, auf welche die Anpresseinheit zu diesem Schweißzeitpunkt eine Anpresskraft (5) ausübt, wobei die Laserstrahlung (8a, 8b) in einen Bereich eingestrahlt wird, in dem die Kontaktbereiche der Drahtsegmente der entsprechenden Drahtsegmentpaare (1a, 1b) gegeneinander gepresst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zu den Schweißzeitpunkten jeweils zwei Drahtsegmentpaare (1a, 1b) zwischen den zwei Elementen (4a, 4b) der Anpresseinheit (4) hindurchgeführt werden, deren Kontaktbereiche (9aa, 9ab, 9ba, 9bb) der Drahtsegmente zum Schweißzeitpunkt auf einem Kraftvektor (5) der Anpresskraft liegen.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Drahtsegmentpaare (1a, 1b) entlang eines Kreises (2a, 2b) oder mehrerer konzentrischer Kreise (2a, 2b) angeordnet sind, vorzugsweise so, dass die Kontaktbereiche (9aa, 9ab, 9ba, 9bb) der Drahtsegmente (1aa, 1ab, 1ba, 1bb) der Drahtsegmentpaare (1a, 1b) jeweils radial bezüglich des entsprechenden Kreises (2a, 2b) nebeneinander liegen.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Drahtsegmentpaare (1a, 1b) entlang zweier konzentrischer Kreise (2a, 2b) angeordnet sind, so dass jeweils die Kontaktbereiche (9aa, 9ab, 9ba, 9bb) der Drahtsegmente (1aa, 1ab, 1ba, 1bb) eines der Drahtsegmentpaare eines der Kreise (2a, 2b) und die Kontaktbereiche der Drahtsegmente eines der Drahtsegmentpaare des anderen Kreises (2a, 2b) radial bezüglich der Kreise (2a, 2b) nebeneinander liegen, so dass die Anpresseinheit (4) zum jeweiligen Schweißzeitpunkt eine Anpresskraft (5) auf eines der Drahtsegmentpaare (1a, 1b) des einen der Kreise (2a, 2b) und eines der Drahtsegmentpaare (1a, 1b) des anderen Kreises (2a, 2b) gleichzeitig ausübt, wobei zum jeweiligen Schweißzeitpunkt Laserstrahlung (8a, 8b) auf beide der Drahtsegmentpaare (1a, 1b) eingestrahlt wird, auf welche die Anpresseinheit (4) zu diesem Schweißzeitpunkt die Anpresskraft (5) ausübt, und wobei vorzugsweise zwischen den Drahtsegmentpaaren der beiden Kreise (2a, 2b) ein Abstandsring (3) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Laserstrahlung (8a, 8b) auf die beiden Drahtsegmentpaare (1a, 1b), auf welche die Anpresseinheit (4) zu diesem Schweißzeitpunkt die Anpresskraft (5) ausübt, mittels jeweils eines Laserstrahls (8a, 8b) für jedes der Drahtsegmentpaare eingestrahlt wird, wobei vorzugsweise die Laserstrahlen (8a, 8b) jeweils durch eine eigene Laserquelle (7a, 7b) erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Kontaktbereiche (9aa, 9ab, 9ba, 9bb) der Drahtsegmente (1aa, 1ab, 1ba, 1bb) jeweils durch ein Ende der entsprechenden Drahtsegmente begrenzt werden und die Laserstrahlung (8a, 8b) jeweils auf das entsprechende Ende der Drahtsegmente, vorzugsweise Stirnflächen der Drahtsegmente, eingestrahlt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Laserstrahlung mehrmals nacheinander auf das Ende oder die Stirnfläche der Drahtsegmente entlang einer oszillierenden Bahn eingestrahlt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zwei Elemente (4a, 4b) der Anpresseinheit (4) einen kreisförmigen und/oder zahnradförmigen Umfang haben und/oder eine elastische Beschichtung entlang ihres Umfangs und/oder eine Rändelung entlang ihres Umfangs haben, und wobei die zwei Elemente (4a, 4b) der Anpresseinheit (4) sich mit zueinander parallelen Drehachsen so drehen, dass ihre Umfangsgeschwindigkeiten gleich jenen Geschwindigkeiten sind, mit der jene Drahtsegmente (1aa, 1ab, 1ba, 1bb) der Drahtsegmentpaare zwischen den Elementen hindurchgeführt werden, die dem entsprechenden Element zugewandt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein minimaler Abstand zwischen den zwei Elementen der Anpresseinheit kleiner ist als eine Summe der Ausdehnungen aller jener Drahtsegmente in Richtung einer durch die Anpresseinheit ausgeübten Anpresskraft, auf die die Anpresseinheit zu einem der Schweißzeitpunkte gleichzeitig die Anpresskraft ausübt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eines oder beide der zwei Elemente (4a, 4b) der Anpresseinheit angetrieben sind und die Drahtsegmentpaare (1a, 1b) zwischen den Elementen (4a, 4b) hindurchbewegen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eines oder beide der Elemente (4a, 4b) der Anpresseinheit (4) einen gezahnten Umfang hat, wobei eine Periodenlänge der Zahnung gleich einer Periodenlänge ist, mit der die Vielzahl von Drahtsegmentpaaren (1a, 1b) nebeneinander angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Laserstrahlung (8a, 8b) eine Wellenlänge zwischen 635 nm und 750 nm oder von 1030 nm hat, wobei vorzugsweise die Laserstrahlung kontinuierlich ist und/oder durch einen Scheibenlaser erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels zumindest eines Sensors eine Position der Drahtsegmentpaare (1a, 1b) auf welche die Anpresseinheit (4) die Anpresskraft (5) ausübt, ermittelt wird und ein Fokus der Laserstrahlung so angepasst wird, dass dieser eine Sollposition relativ zum entsprechende Drahtsegmentpaar (1a, 1b) hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drahtsegmente (1aa, 1ab, 1ba, 1bb) Wicklungsstäbe einer Wicklung eines Stators (6) eines Drehstromgenerators sind und/oder wobei die Drahtsegmente jedes der Drahtsegmentpaare (1a, 1b) jeweils Endbereiche haarnadelförmig gebogener Drähte sind.
Vorrichtung zum Verschweißen einer Vielzahl von Drahtsegmentpaaren (1a, 1b), wobei jedes der Drahtsegmentpaare jeweils zwei nebeneinanderliegende Drahtsegmente (1aa, 1ab, 1ba, 1bb) aufweist, wobei die jeweils nebeneinanderliegenden Drahtsegmente jedes Drahtsegmentpaares jeweils einen Kontaktbereich (9aa, 9ab, 9ba, 9bb) haben, in dem sie mit dem jeweils anderen Drahtsegment zu verschweißen sind, aufweisend eine Anpresseinheit (4) mit zwei Elementen (4a, 4b), wobei die Drahtsegmentpaare (1a, 1b) nacheinander zwischen den zwei Elementen (4a, 4b) der Anpresseinheit (4) hindurchführbar sind, wobei mit der Anpresseinheit (4) jeweils zu einem Schweißzeitpunkt, zu dem sich zumindest eines der Drahtsegmentpaare (1a, 1b) zwischen den zwei Elementen der Anpresseinheit (4) befindet, eine Anpresskraft auf dieses Drahtsegmentpaar ausübbar ist, so dass die Drahtsegmente 1 dieses Drahtsegmentpaares mit ihren Kontaktbereichen (9aa, 9ab, 9ba, 9bb) gegeneinander pressbar sind, und weiter aufweisend zumindest eine Lasereinheit (7a, 7b), mit der zum jeweiligen Schweißzeitpunkt Laserstrahlung (8a, 8b) auf jene der Drahtsegmentpaare (1a, 1b) einstrahlbar ist, auf welche die Anpresseinheit (4) zu diesem Schweißzeitpunkt eine Anpresskraft (5) ausübt, wobei die Laserstrahlung (8a, 8b) in einen Bereich einstrahlbar ist, in dem die Kontaktbereiche der Drahtsegmente der entsprechenden Drahtsegmentpaare (1a, 1b) gegeneinander gepresst werden.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei mit der Vorrichtung ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausführbar ist.