DE102015016363A1

DE102015016363A1 - Clamping device for a welding system

Info

Publication number: DE102015016363A1
Application number: DE102015016363.9A
Authority: DE
Inventors: Christoph Deininger; Christian Elsner; Alexander Kuhn; Patrick Talmon l'Armee; Robert Weihing
Original assignee: Very Imp Product Maschinenvertriebs GmbH; Very Important Product Maschinenvertriebs GmbH; Daimler AG
Current assignee: Very Imp Product Maschinenvertriebs GmbH; Very Important Product Maschinenvertriebs GmbH; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2017-06-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung (10) für eine Schweißanlage (30), mit einer an der Schweißanlage (30) anordenbaren Bauteilaufnahme (14), an welcher eine Mehrzahl von zu verschweißenden Bauteilen (16, 18) gegenseitig positionierbar sind, und mit einer Spanneinrichtung (12), mittels welcher die gegenseitig positionierten Bauteile (16, 18) miteinander verspannbar sind, wobei die Spanneinrichtung (12) an der Bauteilaufnahme (14) angeordnet ist und die Bauteile (16, 18) unter Ausbildung eines über die Spanneinrichtung (12) und die Bauteilaufnahme (14) geschlossenen Kraftflusses miteinander verspannbar sind. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine Schweißanlage (30) mit einer derartigen Spannvorrichtung (10) sowie ein Verfahren zum Betätigen einer derartigen Spannvorrichtung (10).The invention relates to a tensioning device (10) for a welding installation (30), having a component receptacle (14) which can be positioned on the welding installation (30), on which a plurality of components (16, 18) to be welded are mutually positionable, and with a tensioning device (12), by means of which the mutually positioned components (16, 18) are clamped together, wherein the clamping device (12) on the component holder (14) is arranged and the components (16, 18) to form a on the clamping device (12) and the component receptacle (14) closed Kraftflusses are clamped together. Further aspects of the invention relate to a welding system (30) with such a tensioning device (10) and to a method for actuating such a tensioning device (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für eine Schweißanlage gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine Schweißanlage mit einer derartigen Spannvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betätigen einer derartigen Spannvorrichtung.The invention relates to a clamping device for a welding system according to the preamble of claim 1. Further aspects of the invention relate to a welding system with such a clamping device and a method for actuating such a clamping device.

Derartige Spannvorrichtungen dienen zum Festlegen von zu bearbeitenden Bauteilen und sind beispielsweise in der Automobilserienfertigung weit verbreitet. So ist beispielsweise aus der DE 10 2004 015 250 A1 ein Spannsystem bekannt, bei welchem Werkstücke eines Spannfingers und einer Spannrolle hinsichtlich ihrer Lage bei deren Bearbeitung festgelegt werden können. Der Spannfinger drückt auf einer Seite eines der Werkstücke, an welcher auch ein Werkzeug, beispielsweise eine Schweißgerätspitze, auf das jeweilige Werkstück wirkt. Die Spannrolle rollt dabei an einer dem Werkzeug abgewandten Seite des anderen Werkstücks, so dass die beiden Werkstücke stets in der Nähe einer Einwirkungsstelle des Werkzeugs zwischen dem Spannfinger und der Spannrolle aneinander gepresst werden. Dadurch kann beispielsweise eine Größe eines Fügespalts zwischen den Werkstücken besonders zuverlässig eingestellt werden. Der Spannfinger und die Spannrolle können der Einwirkungsstelle des Werkzeugs nachgeführt werden, so dass die Werkstücke stets im Bereich der Einwirkungsstelle aneinander gedrückt werden.Such clamping devices are used for fixing of components to be machined and are widely used for example in the automotive series production. For example, from the DE 10 2004 015 250 A1 a clamping system known, in which workpieces of a clamping finger and a tension roller can be determined in terms of their position during their processing. The clamping finger presses on one side of one of the workpieces, on which also a tool, for example a welding device tip, acts on the respective workpiece. The tension roller rolls on a side facing away from the tool of the other workpiece, so that the two workpieces are always pressed in the vicinity of a point of action of the tool between the clamping finger and the tension roller to each other. As a result, for example, a size of a joint gap between the workpieces can be adjusted particularly reliably. The clamping finger and the tensioning roller can be tracked to the point of action of the tool, so that the workpieces are always pressed together in the area of the action point.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders gute Werkzeugzugänglichkeit und trotzdem hohe Genauigkeit bei der Bearbeitung von Bauteilen ermöglicht ist.Object of the present invention is to develop a clamping device of the type mentioned in such a way that a particularly good tool accessibility and still high accuracy in the machining of components is made possible.

Diese Aufgabe wird durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in der übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a clamping device having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Die Erfindung geht von einer Spannvorrichtung für eine Schweißanlage, mit einer an der Schweißanlage anordenbaren Bauteilaufnahme aus. An der Bauteilaufnahme ist eine Mehrzahl von zu verschweißenden Bauteilen gegenseitig positionierbar und mit einer Spanneinrichtung verspannbar. Die miteinander zu verschweißenden Bauteile sind beispielsweise mittels der Bauteilaufnahme zentrierbar.The invention is based on a clamping device for a welding system, with an attachable to the welding system component holder. At the component receiving a plurality of components to be welded are mutually positionable and clamped with a clamping device. The components to be welded together can be centered, for example, by means of the component holder.

Gemäß der Erfindung ist die Spanneinrichtung an der Bauteilaufnahme angeordnet und die Bauteile sind unter Ausbildung eines über die Spanneinrichtung und die Bauteilaufnahme geschlossenen Kraftflusses miteinander verspannbar.According to the invention, the clamping device is arranged on the component holder and the components can be braced with one another while forming a force flow which is closed via the clamping device and the component receiver.

Dies hat den Vorteil, dass mittels der Bauteilaufnahme und der Spanneinrichtung eine Spannvorrichtung geschaffen ist, mittels welcher eine Spannkraft zum gegenseitigen Positionieren durch Zusammendrücken der zu verschweißenden Bauteile besonders kompakt und – hinsichtlich der besagten Spannkraft – einer Umgebung der Spannvorrichtung gegenüber kraftlos ausübbar ist. Die Spanneinrichtung kann hinsichtlich ihrer Gestalt beispielsweise auf einen Fügespalt zwischen den zu verschweißenden Bauteilen angepasst sein, so dass die Spanneinrichtung beispielsweise einen Hochenergiestrahl zum thermischen Fügen der zu verschweißenden Bauteile nicht blockiert. Die Spanneinrichtung und die Bauteilaufnahme ermöglichen den in sich geschlossenen Kraftfluss der Spannkraft beim Einklemmen der zu verschweißenden Bauteile mittels der Spannvorrichtung. Mit anderen Worten kann dadurch im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen auf ein Festlegen der miteinander zu verschweißenden Bauteile beispielsweise mittels einer mitrotierenden Spannbrille verzichtet werden. Des Weiteren entfällt ein aufwändiges Einspannen der Bauteile, beispielsweise an einem massiv ausgeführten Spanntisch.This has the advantage that by means of the component holder and the clamping device, a clamping device is provided by means of which a clamping force for mutual positioning by compressing the components to be welded is particularly compact and - with respect to the said clamping force - an environment of the clamping device against powerless exercisable. The clamping device may be adapted in terms of their shape, for example, to a joint gap between the components to be welded, so that the clamping device, for example, a high energy beam for thermal joining of the components to be welded not blocked. The clamping device and the component holder allow the self-contained force flow of the clamping force when clamping the components to be welded by means of the clamping device. In other words, in contrast to solutions known from the prior art, it is possible to dispense with fixing the components to be welded together, for example by means of a co-rotating tensioning eyeglasses. Furthermore, no time-consuming clamping of the components, for example on a solidly executed clamping table, is eliminated.

Die gesamte Spannvorrichtung kann an einer Trennstelle zwischen einem standardisierten Bereich und einem bauteilspezifischen Bereich von der Schweißanlage trennbar sein und die bisherige Spannvorrichtung durch eine zumindest bereichsweise zu dieser verschieden dimensionierte, weitere Spannvorrichtung ausgetauscht werden. Die Spannvorrichtung kann dadurch reproduzierbar und nachjustierungsfrei auf die Schweißanlage aufgesetzt werden.The entire clamping device can be separable from the welding system at a separation point between a standardized region and a component-specific region, and the previous clamping device can be replaced by an additional clamping device that is dimensioned at least in regions to this element. The clamping device can thereby be reproducibly and without adjustment placed on the welding system.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Spanneinrichtung wenigstens einen Kniehebelspanner oder wenigstens einen Hub-Dreh-Spanner und/oder wenigstens einen magnetisch betätigbaren Spanner und/oder wenigstens einen pneumatisch betätigbaren Spanner und/oder wenigstens einen hydraulisch betätigbaren Spanner auf. Mittels des Kniehebelspanners oder des Hub-Dreh-Spanners oder der anderen genannten Spanner ist ein besonders sicheres gegenseitiges Positionieren der zu verschweißenden Bauteile ermöglicht. Die Spanner sind dabei auch miteinander kombinierbar.In an advantageous embodiment of the invention, the clamping device has at least one toggle lever tensioner or at least one stroke-turn tensioner and / or at least one magnetically actuated tensioner and / or at least one pneumatically actuated tensioner and / or at least one hydraulically actuated tensioner. By means of the toggle lever tensioner or the lifting / turning tensioner or the other mentioned tensioner, a particularly secure mutual positioning of the components to be welded is made possible. The tensioners can also be combined with each other.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Spannvorrichtung wenigstens ein Adapterelement, unter dessen Vermittlung die gegenseitig positionierten Bauteile miteinander verspannbar sind. Das Adapterelement kann besonders einfach ausgebildet sein, so dass dieses beispielsweise lediglich zum Überbrücken von Größenunterschieden herangezogen wird. Dadurch kann auf Modifikationen der Spanneinrichtung, also beispielsweise auf ein Austauschen eines besonders großen Kniehebelspanners durch einen im Vergleich dazu kleineren Kniehebelspanner verzichtet werden, und stattdessen ein den etwaigen, erforderlichen Größenunterschied kompensierendes Adapterelement ausgewählt werden, um die gegenseitig positionierten Bauteile miteinander zu verspannen. Das Adapterelement kann auch rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Dadurch kann das Adapterelement beispielsweise als Scheibe auf einer Drehbank hergestellt werden und ist somit besonders schnell und kostengünstig verfügbar.In a further advantageous embodiment of the invention, the tensioning device comprises at least one adapter element, by means of which the mutually positioned components can be braced with one another. The adapter element can be designed to be particularly simple, so that this example is used only for bridging differences in size. This allows for modifications of the clamping device, so for example to replace a particularly large Toggle levers are dispensed with by a comparatively smaller toggle clamps, and instead of the any required size difference compensating adapter element are selected to clamp the mutually positioned components together. The adapter element can also be rotationally symmetrical. As a result, the adapter element can be produced, for example, as a disk on a lathe and is therefore particularly fast and inexpensive available.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Adapterelement als Spannring ausgebildet. Ein derartiger Spannring ermöglicht eine besonders gleichmäßige Verteilung der Spannkraft auf die miteinander zu verschweißenden und gegenseitig zueinander positionierten Bauteile, so dass beispielsweise eine Spaltgröße eines Fügespalts zwischen den Bauteilen während eines Schweißvorgangs zuverlässig konstant gehalten oder auf nahe Null gebracht werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, the adapter element is designed as a clamping ring. Such a clamping ring allows a particularly uniform distribution of the clamping force on the components to be welded together and mutually positioned, so that, for example, a gap size of a joint gap between the components can be reliably kept constant during a welding process or brought to near zero.

Die genannte Spannvorrichtung eignet sich besonders zum Einbau in Schweißmaschinen bzw. -anlagen. Dort wird die Vorrichtung üblicherweise mit einer Schutzumhausung zum Schutz vor Laser-, Röntgen oder Streustrahlung und einer Möglichkeit zum manuellen oder automatischen Be- und Entladen kombiniert. Die Steuerung der Maschine/Anlage kann dann das Öffnen und Schließen der Spanneinrichtungen ansteuern, sowie Signale der Vorrichtung wie z. B. Initiatoren zur Bauteillage, Sensoriksignale usw. auswerten und ggf. darauf reagieren.The mentioned clamping device is particularly suitable for installation in welding machines or systems. There, the device is usually combined with a protective housing for protection against laser, X-ray or scattered radiation and a possibility for manual or automatic loading and unloading. The control of the machine / system can then control the opening and closing of the clamping devices, as well as signals of the device such. B. initiators to the component position, sensor signals, etc. evaluate and possibly respond to it.

Besonders vorteilhaft für einen industriellen Einsatz ist es wenn die Vorrichtung dem Bauteil zugeordnet werden kann, d. h. die Maschine automatisch erkennt, welche Vorrichtung gerüstet ist und welche Bauteile darauf gefertigt werden können, Dann kann die Maschinen automatisch die zugehörigen Parameter wie z. B. Schweißgeschwindigkeit, Leistung der Schweißquellen usw. aus einer hinterlegten Tabelle, Datensatz o. ä. aufrufen. Die Gefahr von Fehlbedienung oder Crash durch das falsche Bearbeitungsprogramm oder falsche Bauteile in der Vorrichtung kann dadurch verringert werden. Der Zeitbedarf zum Wechsel auf ein anderes Bauteil wird verringert. Die Speicherung der Daten auf der Spanntechnik kann über optische oder mechanische Kodierung oder elektronisch z. B. in Form von Speicher- oder RFID-Chips erfolgen und dann von der Maschine über geeignete Empfänger bzw. Lesegeräte ausgelesen werden.It is particularly advantageous for industrial use if the device can be assigned to the component, i. H. the machine automatically recognizes which device is equipped and which components can be manufactured on it, then the machines can automatically adjust the associated parameters such. B. welding speed, power of welding sources, etc. from a stored table, record o. Ä. Call. The risk of incorrect operation or crash due to the wrong machining program or incorrect components in the device can thereby be reduced. The time required to change to another component is reduced. The storage of the data on the clamping technology can be via optical or mechanical coding or electronically z. B. in the form of memory or RFID chips and then read by the machine via suitable receiver or readers.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Spannvorrichtung ist im Falle des Einsatzes für das Laserschweißen ist die Möglichkeit die gesamte Spannvorrichtung oder die Bearbeitungsoptik bzw. Teile davon zu schwenken um radiale und axiale Nähte an einem Bauteil ohne Umspannen zu ermöglichen.An advantageous further development of the clamping device is in the case of use for laser welding is the ability to pivot the entire clamping device or the processing optics or parts thereof to allow radial and axial seams on a component without re-clamping.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Schweißanlage mit einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung.Another aspect of the invention relates to a welding system with a clamping device according to the invention.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betätigen einer Spannvorrichtung, bei welchem vor einem Schweißverfahren miteinander zu verschweißende Bauteile miteinander verspannt werden. Gemäß der Erfindung erfolgt ein gegenseitiges Positionieren der Bauteile an der Bauteilaufnahme und ein daran anschließendes Verspannen der gegenseitig positionierten Bauteile miteinander durch die an der Bauteilaufnahme angeordnete Spanneinrichtung unter Ausbildung eines über die Spanneinrichtung und die Bauteilaufnahme geschlossenen Kraftflusses.Another aspect of the invention relates to a method for operating a clamping device, in which prior to a welding process to be welded together components are clamped together. According to the invention, a mutual positioning of the components on the component holder and a subsequent bracing of the mutually positioned components takes place together by the arranged on the component receiving fixture to form a closed via the clamping device and the component recording force flow.

Die für die erfindungsgemäße Spannvorrichtung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Schweißanlage sowie für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.The advantages and preferred embodiments described for the clamping device according to the invention also apply to the welding system according to the invention and to the method according to the invention and vice versa.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine schematische Schnittansicht auf eine aus dem Stand der Technik bekannte Schweißstation, wobei miteinander zu fügende Fügeteile mittels eines Spanntisches der Schweißstation während eines Schweißvorgangs zusammengepresst werden; 1 a schematic sectional view of a known from the prior art welding station, wherein to be joined together joining parts by means of a clamping table of the welding station during a welding operation;

2 eine Schnittansicht einer für die Erfindung beispielhaften Ausführungsform einer Spannvorrichtung, wobei vorliegend zwei miteinander zu verschweißende Bauteile mittels eines Hub-Dreh-Spanners aneinander gepresst werden; und in 2 a sectional view of an exemplary embodiment of the invention for a clamping device, wherein in the present case two components to be welded together by means of a stroke-hub tensioner are pressed together; and in

3 eine weitere Schnittansicht einer weiteren für die Erfindung beispielhaften Ausführungsform der Spannvorrichtung, wobei die beiden Bauteile mittels eines Kniehebelspanners aneinander gepresst werden. 3 a further sectional view of another exemplary embodiment of the invention, the clamping device, wherein the two components are pressed together by means of a toggle clamp.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt in eine aus dem Stand der Technik bekannte Schweißstation 50, welche vorliegend zur Radialverschweißung zweier Fügeteile 58, 60 mittels eines Schweißstrahls 68 verwendet wird. Um die beiden Fügeteile 58, 60 gegenüber einem relativen Versatz zueinander hinsichtlich ihrer gemeinsamen Lage zu sichern, sind die beiden Fügeteile 58, 60 an einer Zentriereinheit 62 aufgenommen. Die Zentriereinheit 62 ist an einer Antriebseinheit 64 gelagert, mittels welcher die Zentriereinheit 62 und damit die auf ihr platzierten Fügeteile 58, 60 rotiert werden können. Die Antriebseinheit 64 ist über jeweilige Schlittenführungen 66 gegenüber einem Fundament eines Spanntisches 52 der Schweißstation 50 abgestützt. Die Schlittenführungen 66 weisen eine Hubfunktion auf, um die Zentriereinheit 62 und damit die auf ihr platzierten Fügeteile 58, 60 entgegen der Schwerkraft bewegen zu können und die Fügeteile 58, 60 mittels einer durch die Schlittenführungen 66 aufgewendeten Klemmkraft K gegen eine rotierbare Spannbrille 54 des Spanntisches 52 zu pressen. Die Spannbrille 54 ist aufwendig mittels jeweiliger Lager 56 (beispielsweise Wälzlager) an dem Spanntisch 52 aufgenommen, wobei durch die aufwendige Lagerung an den Lagern 56 ein gleichmäßiges Zusammendrücken der Fügeteile 58, 60 ermöglicht ist. Zur Absaugung von Schweißrückständen und zur Kontrolle des Schweißvorgangs umfasst die Schweißstation 50 eine Saugeinheit und Sensoreinheit 48. 1 shows in a known from the prior art welding station 50 , Which in the present case for the radial welding of two parts to be joined 58 . 60 by means of a welding beam 68 is used. To the two parts to be joined 58 . 60 to secure relative to each other with respect to their common position, are the two parts to be joined 58 . 60 at a centering unit 62 added. The centering unit 62 is on a drive unit 64 stored, by means of which the centering unit 62 and thus the parts to be placed on it 58 . 60 can be rotated. The drive unit 64 is about respective slide guides 66 opposite a foundation of a clamping table 52 the welding station 50 supported. The slide guides 66 have a lifting function to the centering unit 62 and thus the parts to be placed on it 58 . 60 to move against gravity and the joining parts 58 . 60 by means of a through the slide guides 66 applied clamping force K against a rotatable clamping glasses 54 of the clamping table 52 to squeeze. The tension glasses 54 is complicated by means of respective bearings 56 (For example, roller bearings) on the clamping table 52 recorded, whereby by the elaborate storage at the camps 56 a uniform compression of the joining parts 58 . 60 is possible. The welding station covers the extraction of welding residues and the inspection of the welding process 50 a suction unit and sensor unit 48 ,

Zusammenfassend ist es gemäß dem Stand der Technik (Schweißstation 50) bei der Materialbearbeitung, also beispielsweise bei Schweißvorgängen in einem Getriebebau, üblich, die jeweiligen Fügeteile 58, 60 in dem Spanntisch 52 oder einer vergleichbaren Vorrichtung einzuspannen, indem die Fügeteile 58, 60 von unten (hier: mittels der bewegbaren Schlittenführungen 66) gegen die drehbar gelagerte Spannbrille 54 gepresst werden. Problematisch ist hierbei jedoch die schlechte Zugänglichkeit für ein Werkzeug, wie beispielsweise den Schweißstrahl 68, sowie das teure Lager 56, welches als Gegenlager ausgebildet sein kann. Besonders problematisch ist eine Sicherstellung einer konzentrischen Ausrichtung der von unten mittels der Schlittenführungen 66 anhebbaren Zentriereinheit 62 sowie das Verspannen gegenüber dem Gegenlager (Lager 56). Hierbei kommt es oftmals zu unerwünschten Exzentrizitäten, welche sich als Taumelbewegungen der Fügeteile 58, 60 bemerkbar machen können. Dies ist insbesondere bei Axialrundnähten aufgrund einer daraus resultierenden, fehlerhaften Schweißnahtlage zwischen den Fügeteilen 58, 60 problematisch. Des Weiteren ist eine Umrüstung auf anders gestaltete Teile, welche dem Schweißprozess zu unterziehen sind, aufwendig und bei jedem Maschinenhersteller anders gelöst.In summary, it is according to the prior art (welding station 50 ) in material processing, so for example in welding operations in a gearbox construction, common, the respective joining parts 58 . 60 in the chuck table 52 or a comparable device to clamp by the joining parts 58 . 60 from below (here: by means of the movable slide guides 66 ) against the rotatably mounted clamping glasses 54 be pressed. The problem here, however, is the poor accessibility for a tool, such as the welding beam 68 , as well as the expensive warehouse 56 , which can be designed as an abutment. Particularly problematic is ensuring a concentric alignment of the bottom by means of the slide guides 66 Liftable centering unit 62 and the bracing against the abutment (bearings 56 ). This often leads to unwanted eccentricities, which are as wobbling movements of the parts to be joined 58 . 60 can make noticeable. This is particularly the case with axial round seams due to a resulting, defective weld seam position between the parts to be joined 58 . 60 problematic. Furthermore, a conversion to differently designed parts, which are subject to the welding process, consuming and at each machine manufacturer solved differently.

2 und 3 zeigen jeweils eine für die Erfindung beispielhafte Ausführungsform einer Spannvorrichtung 10 für eine Schweißanlage 30. Die Spannvorrichtung 10 umfasst eine an der Schweißanlage 30 anordenbare Bauteilaufnahme 14, an welcher eine Mehrzahl von zu verschweißenden Bauteilen 16, 18 (hier: erstes Bauteil 16, zweites Bauteil 18) gegenseitig positionierbar sind. Unter „anordenbar” ist die Eigenschaft der Bauteilaufnahme 14 zu verstehen, an der Schweißanlage 30 formschlüssig oder kraftschlüssig oder formschlüssig und kraftschlüssig befestigbar zu sein. Die Spannvorrichtung 10 umfasst des Weiteren eine Spanneinrichtung 12, mittels welcher die gegenseitig positionierten Bauteile 16, 18 miteinander verspannbar sind. 2 and 3 each show an exemplary embodiment of a clamping device for the invention 10 for a welding system 30 , The tensioning device 10 includes one at the welding plant 30 Anordenbare component holder 14 , to which a plurality of components to be welded 16 . 18 (here: first component 16 , second component 18 ) are mutually positionable. Under "arrangeable" is the property of the component holder 14 to understand at the welding machine 30 to be positively or non-positively or positively and non-positively fastened. The tensioning device 10 further comprises a tensioning device 12 , by means of which the mutually positioned components 16 . 18 be braced with each other.

In den 2 und 3 ist gezeigt, dass die Spanneinrichtung 12 an der Bauteilaufnahme 14 angeordnet ist. Beim Einspannen der Bauteile 16, 18 in der Spannvorrichtung 10 kann somit eine Spannkraft S über die Spanneinrichtung 12 und die Bauteilaufnahme 14 auf die zu verschweißenden Bauteile 16, 18 aufgeprägt werden, ohne dass die Spannkraft S über einen aus dem Stand der Technik bekannten Spanntisch 52 (siehe 1) abgestützt werden muss. Somit entfällt auch das in 1 gezeigte, und aufwendig gestaltete Lager 56 (Gegenlager). Zum Aufbringen der Spannkraft S kann die Spanneinrichtung 12 beispielsweise einen in 2 gezeigten Hub-Dreh-Spanner 24 oder einen in 3 gezeigten Kniehebelspanner 22 aufweisen. Des Weiteren wird – im Gegensatz zum in 1 gezeigten Stand der Technik – beim Drehen der Bauteilaufnahme 14 und damit der Bauteile 16, 18 mittels eines Drehachsenantriebs 34 der Schweißanlage 30 kein Reibmoment zwischen den Bauteilen 16, 18 benötigt und auch nicht erzeugt um damit andere Komponenten (wie die in 1 gezeigte Spannbrille 54) mit zu drehen. Die Bauteile 16, 18 können mittels der Spannvorrichtung 10 also – im Gegensatz zum in 1 gezeigten Stand der Technik – reibmomentenfrei in Bezug auf ihre jeweiligen, sich gegenseitig berührenden und unter der Spannkraft S aufeinandergedrückten Kontaktflächen zusammengedrückt werden.In the 2 and 3 is shown that the clamping device 12 at the component holder 14 is arranged. When clamping the components 16 . 18 in the tensioning device 10 can thus a clamping force S on the clamping device 12 and the component holder 14 on the components to be welded 16 . 18 be impressed without the clamping force S via a known from the prior art clamping table 52 (please refer 1 ) must be supported. Thus, the in 1 shown, and elaborately designed bearings 56 (Abutment). To apply the clamping force S, the clamping device 12 for example, an in 2 shown lifting-turning tensioner 24 or one in 3 shown toggle clamp 22 exhibit. Furthermore - in contrast to in 1 shown prior art - when turning the component holder 14 and thus the components 16 . 18 by means of a rotary axis drive 34 the welding system 30 no friction torque between the components 16 . 18 needed and also not generated around it other components (like those in 1 shown collars 54 ) with to turn. The components 16 . 18 can by means of the tensioning device 10 So - unlike in 1 state of the art friction-free with respect to their respective, mutually contacting and pressed under the clamping force S contact surfaces are pressed together.

Es ist jedoch auch denkbar, die Spannkraft S berührungslos aufzubringen. Dementsprechend kann die Spanneinrichtung 12 auch einen Elektromagneten aufweisen, mittels welchem eine Magnetkraft berührungslos auf das Adapterelement ausübbar ist, wobei die Magnetkraft und die Spannkraft S hinsichtlich ihres Betrages gleich sein können. Dadurch kann ein besonders schnelles Einspannen der Bauteile 16, 18 erreicht werden.However, it is also conceivable to apply the clamping force S without contact. Accordingly, the tensioning device 12 also have an electromagnet, by means of which a magnetic force can be exerted contactless on the adapter element, wherein the magnetic force and the clamping force S can be equal in terms of their amount. This allows a particularly fast clamping of the components 16 . 18 be achieved.

Zudem kann die Spannvorrichtung 10 zumindest ein Adapterelement 26 umfassen, unter dessen Vermittlung die gegenseitig positionierten Bauteile 16, 18 miteinander verspannbar sind. Das Adapterelement 26 kann rotationssymmetrisch ausgebildet sein oder, wie insbesondere aus 3 hervorgeht, sogar als Spannring ausgebildet sein. Des Weiteren ist denkbar, wie in 3 gezeigt, dass die Spanneinrichtung 12 zumindest ein Verbindungselement 13 zum Verbinden der Bauteilaufnahme 14 mit dem Kniehebelspanner 22 aufweist. Das Verbindungselement 13 kann beispielsweise als rotationssymmetrischer Sockel ausgebildet sein.In addition, the tensioning device 10 at least one adapter element 26 include, under its mediation the mutually positioned components 16 . 18 be braced with each other. The adapter element 26 can be rotationally symmetrical or, in particular from 3 emerges, even be designed as a clamping ring. Furthermore, it is conceivable, as in 3 shown that the tensioning device 12 at least one connecting element 13 for connecting the component holder 14 with the toggle clamp 22 having. The connecting element 13 may be formed, for example, as a rotationally symmetric socket.

Der in 2 gezeigte Hub-Dreh-Spanner 24 der Spanneinrichtung 12 überträgt die Spannkraft S entlang einer hier strichpunktiert eingezeichneten Rotationsachse der Bauteilaufnahme 14, wodurch ein umlaufender Fügespalt 20 zwischen dem ersten Bauteil 16 und dem zweiten Bauteil 18 aus radialer Richtung (und damit senkrecht zu der strichpunktiert eingezeichneten Rotationsachse) besonders einfach zugänglich ist. Der Fügespalt 20 ist dabei durch die jeweiligen, sich gegenseitig berührenden Kontaktflächen der Bauteile 16, 18 gebildet. Im Gegensatz dazu kann mittels des Kniehebelspanners 22 beziehungsweise mit einer Mehrzahl an Kniehebelspannern 22 gemäß 3 die Spannkraft S unter Vermittlung des vorliegend als Spannring ausgebildeten Adapterelements 26 parallel und damit in einem Abstand versetzt zu der Rotationsachse auf die beiden Bauteile 16, 18 aufgebracht werden. Dadurch ist der in 3 parallel zu der Rotationsachse orientierte, umlaufende Fügespalt 20, wie in 3 gezeigt, entsprechend parallel zu der Rotationsachse durch den Laserstrahl 28 zugänglich.The in 2 shown lifting and turning tensioner 24 the clamping device 12 transfers the clamping force S along a dash-dotted line axis of rotation of the component holder 14 , whereby a circumferential joint gap 20 between the first component 16 and the second component 18 from the radial direction (and thus perpendicular to the dash-dotted line axis of rotation) is particularly easy to access. The joint gap 20 is thereby by the respective, mutually contacting contact surfaces of the components 16 . 18 educated. In contrast, by means of the toggle clamp 22 or with a plurality of toggle clamps 22 according to 3 the clamping force S mediated by the present case designed as a clamping ring adapter element 26 parallel and thus at a distance offset from the axis of rotation on the two components 16 . 18 be applied. This is the in 3 parallel to the axis of rotation oriented, circumferential joint gap 20 , as in 3 shown, corresponding to parallel to the axis of rotation by the laser beam 28 accessible.

Wie sowohl in 2 als auch in 3 erkennbar ist, können mit den jeweiligen unterschiedlichen und bauteilspezifischen, ringförmigen Adapterelementen 26 die jeweiligen Spannkräfte S der als Kniehebelspanner 22 oder Hub-Dreh-Spanner 24 ausgestalteten Niederhalter auf die miteinander zu verschweißenden Bauteile 16, 18 übertragen werden. Die komplette Spannvorrichtung 10 arbeitet dabei unabhängig von jeweiligen externen Gegenlagern und verfügt über eine definierte, standardisierte und hochgenaue Schnittstelle 32, über welche die Spannvorrichtung 10 an dem besagten Drehachsenantrieb 34 gelagert und schließlich an einem Aufstandselement 36 abgestützt ist. Die Schnittstelle 32, der Drehachsenantrieb 34 und das Aufstandselement 36 stellen dabei einen vorliegend strichpunktiert umrahmten, standardisierten Bereich 38 dar. Dieser standardisierte Bereich 38 bleibt auch bei jeweils unterschiedlich gestalteten Bauteilen 16, 18 gleich. An den standardisierten Bereich 38 schließt ein gestrichelt umrahmter bauteilspezifischer Bereich 40 an, zu welchem beispielsweise eine bauteilspezifisch angepasste Absaugung und Prozesssensorik 44, sowie weitere von dem bauteilspezifischen Bereich 40 umfasste Teile, wie auch die Spannvorrichtung 10, gehören. Der gestrichelt umrahmte bauteilspezifische Bereich 40 grenzt also symbolisch diejenigen Komponenten ein, welche an die Gestalt der Bauteile 16, 18 anzupassen sind, wohingegen der standardisierte Bereich 38 symbolisch diejenigen Komponenten eingrenzt, welche auch bei unterschiedlicher Gestalt der Bauteile 16, 18 gleich bleibt.Like both in 2 as well as in 3 can be seen, with the respective different and component-specific, annular adapter elements 26 the respective clamping forces S as Kniehebelspanner 22 or lifting and turning tensioner 24 designed hold-down on the components to be welded together 16 . 18 be transmitted. The complete clamping device 10 works independently of respective external counter bearings and has a defined, standardized and highly accurate interface 32 over which the tensioning device 10 at the said rotary axis drive 34 stored and finally at a riot point 36 is supported. the interface 32 , the rotary axis drive 34 and the insurgency 36 represent a dash-dotted framed, standardized area 38 This standardized area 38 remains even with differently designed components 16 . 18 equal. To the standardized area 38 closes a dash-framed component-specific area 40 to which, for example, a component-specific adapted suction and process sensors 44 , as well as more of the component specific area 40 included parts, as well as the clamping device 10 , belong. The dash-framed component-specific area 40 thus symbolically limits those components which are in the shape of the components 16 . 18 while the standardized range 38 symbolically limits those components, which also with different shape of the components 16 . 18 stays the same.

Jeweilige Pneumatik-, Elektrik und Steuerungselemente können mittels einer Drehdurchführung im Bereich der Rotationsachse an der Spannvorrichtung 10 bereitgestellt werden. Die (hier nicht dargestellte) Drehdurchführung ermöglicht eine flexible Handhabung der Bauteile 16, 18 durch die jeweiligen rotierenden Maschinenkomponenten, wie beispielsweise die Bauteilaufnahme 14 und die Spanneinrichtung 12. Durch ein einfaches Schnellwechselsystem kann die Schweißanlage 30 ohne weitere Justiervorgänge umgerüstet werden und dabei beispielsweise die in 2 innerhalb des bauteilspezifischen Bereichs 40 gezeigten Komponenten durch die in 3 innerhalb des dortigen bauteilspezifischen Bereichs 40 gezeigten Komponenten ausgetauscht werden. Die jeweiligen Adapterelemente 26, welche wie bereits erwähnt beispielsweise als Spannringe ausgebildet sein können, sind preiswert, einfach und schnell herstellbar, weshalb ein Anpassen der Adapterelemente 26 an die Gestalt der Bauteile 16, 18 besonders günstig ist.Respective pneumatic, electrical and control elements can by means of a rotary feedthrough in the region of the axis of rotation of the clamping device 10 to be provided. The (not shown here) rotary feedthrough allows flexible handling of the components 16 . 18 through the respective rotating machine components, such as the component holder 14 and the tensioning device 12 , Thanks to a simple quick-change system, the welding system 30 can be retrofitted without further adjustments and thereby, for example, the in 2 within the component-specific area 40 components shown by the in 3 within the local component-specific area 40 be replaced components shown. The respective adapter elements 26 , which as already mentioned, for example, can be designed as clamping rings, are inexpensive, easy and quick to produce, which is why an adaptation of the adapter elements 26 to the shape of the components 16 . 18 is particularly favorable.

Zusammenfassend entfällt durch die Spannvorrichtung 10 ein aufwendiges Justieren von jeweiligen Gegenlagern sowie eine Gefahr einer ungewollten Taumelbewegung der Bauteile 16, 18 bei einer Laserbearbeitung durch den Laserstrahl 28. Dadurch kann ein Maschinengestell der Schweißanlage 30 sowie die Antriebseinheiten (Drehachsenantrieb 34) filigraner ausgestaltet werden, wobei der Drehachsenantrieb 34 lediglich eine minimal notwendige Anzahl an Achsen aufzuweisen hat. Dadurch wird die Flexibilität der gesamten Schweißanlage 30 erhöht. Durch die unterschiedliche Ausgestaltungsmöglichkeit der Spannvorrichtung 10 kann eine Zugänglichkeit zu den Bauteilen 16, 18 und insbesondere zu deren miteinander gebildetem Fügespalt 20 verbessert werden. Dadurch können Werkzeugkosten und Durchlaufzeiten wesentlich reduziert werden.In summary, omitted by the clamping device 10 a complex adjustment of respective thrust bearings and a risk of unwanted wobbling motion of the components 16 . 18 in a laser processing by the laser beam 28 , This allows a machine frame of the welding system 30 as well as the drive units (rotary axis drive 34 ) are made filigree, the rotary axis drive 34 only has to have a minimum necessary number of axes. This adds the flexibility of the entire welding system 30 elevated. Due to the different design possibility of the clamping device 10 can provide accessibility to the components 16 . 18 and in particular to their together formed joint gap 20 be improved. As a result, tool costs and throughput times can be significantly reduced.

Durch das Verwenden der Spanneinrichtung 10 ergibt sich eine besonders gute Zugänglichkeit für den Schweißprozess und gegebenenfalls erforderliche Zusatzprozesse wie beispielsweise die besagte Absaugung und/oder eine Drahtzuführung (beim Schweißprozess). Des Weiteren ist eine besonders gute Energiezuführung und/oder eine besonders gute sensorische Überwachung des Schweißprozesses ermöglicht.By using the clamping device 10 results in a particularly good accessibility for the welding process and possibly required additional processes such as the said extraction and / or a wire feed (in the welding process). Furthermore, a particularly good energy supply and / or a particularly good sensory monitoring of the welding process is made possible.

Um die Schweißanlage 30 kann eine hier nicht dargestellte Schutzumhausung und eine Möglichkeit zum manuellen oder automatischen Be- und Entladen der dazugehörigen Bauteile 16, 18 angebracht sein, welche zusammen von einer Maschinensteuerung überwacht und gesteuert werden.To the welding system 30 can a shelter not shown here and a Possibility to manually or automatically load and unload the associated components 16 . 18 mounted, which are monitored and controlled together by a machine control.

Im Fall der Nutzung für ein Laserschweißverfahren können die Spannvorrichtung 10 und eine Bearbeitungsoptik oder Teile davon derart schwenkbar gestaltet sein, dass ein Schweißen von Axial- und/oder Radialnähten in einer einzigen Aufspannung möglich ist.In case of use for a laser welding process, the clamping device 10 and a processing optics or parts thereof may be designed to be pivotable such that welding of axial and / or radial seams in a single clamping is possible.

Etwaige Informationen für welche Bauteile 16, 18 die gerade an der Bauteilaufnahme 14 angeordnete Spanneinrichtung 12 geeignet ist können in Form einer Barcode- oder Data-Matrix-Kennzeichnung und/oder auf einem Datenspeicher und/oder einem RFID-Chip und/oder einer sonstigen mechanischen oder optischen Kodierung in einer hier nicht weiter dargestellten Recheneinrichtung der Schweißanlage 30 gespeichert werden, wodurch die Schweißanlage 30 automatisch jeweilige, den Bauteilen 16, 18 zugeordnete Schweißparameter einstellen kann und die Spanneinrichtung 12 gegebenenfalls durch eine passende Spanneinrichtung mit anderen Abmessungen ersetzen kann.Any information for which components 16 . 18 the just at the component holder 14 arranged clamping device 12 can be suitable in the form of a bar code or data matrix marking and / or on a data memory and / or an RFID chip and / or other mechanical or optical coding in a computing device not shown here, the welding system 30 be stored, reducing the welding system 30 automatically respective, the components 16 . 18 can set assigned welding parameters and the clamping device 12 optionally replace with a suitable clamping device with other dimensions.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004015250 A1 [0002]

Claims

Clamping device ( 10 ) for a welding system ( 30 ), with one at the welding plant ( 30 ) can be arranged ( 14 ), to which a plurality of components to be welded ( 16 . 18 ) are mutually positionable, and with a tensioning device ( 12 ), by means of which the mutually positioned components ( 16 . 18 ) are clamped together, characterized in that the tensioning device ( 12 ) at the component holder ( 14 ) and the components ( 16 . 18 ) to form an over the tensioning device ( 12 ) and the component holder ( 14 ) Closed power flow can be clamped together.

Clamping device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the tensioning device ( 12 ) at least one toggle clamp ( 22 ) and / or at least one lifting / turning tensioner ( 24 ) and / or at least one magnetically actuable tensioner and / or at least one pneumatically actuated tensioner and / or at least one hydraulically actuated tensioner.

Clamping device ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the tensioning device ( 10 ) at least one adapter element ( 26 ), by means of which the mutually positioned components ( 16 . 18 ) Are clamped together.

Clamping device ( 10 ) according to claim 3, characterized in that the adapter element ( 26 ) is designed as a clamping ring.

Welding system ( 30 ) with a tensioning device ( 10 ) according to one of claims 1 to 4.

Method for actuating a tensioning device ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, wherein before a welding process to be welded together components ( 16 . 18 ) are clamped together, characterized by the steps: - mutual positioning of the components ( 16 . 18 ) at the component holder ( 14 ), - clamping the mutually positioned components ( 16 . 18 ) with each other by the at the component receiving ( 14 ) arranged tensioning device ( 12 ) to form an over the tensioning device ( 12 ) and the component holder ( 14 ) closed power flow.

Method according to claim 6, characterized in that as the components ( 16 . 18 ) Transmission components are used.

Method according to claim 6, characterized in that as the components ( 16 . 18 ) Bearing components and / or axle components and / or engine components are used.

Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that as the welding method, a laser beam welding method is used.

Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that as the welding method , an electron beam welding method and / or a plasma welding method and / or a laser beam hybrid welding method) and / or a MAG welding method and / or a MIG welding method and / or a TIG Welding process and / or a CMT welding process is used.