DE102016113553A1

DE102016113553A1 - Clamping device of a joining device and joining device

Info

Publication number: DE102016113553A1
Application number: DE102016113553.4A
Authority: DE
Inventors: Georg Fiegler; Leon-Cornelius Hake; Harm Wesselink
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2016-07-22
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2018-01-25
Also published as: CN109475986B; CN109475986A; WO2018015524A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung (6) einer Fügeeinrichtung (2), insbesondere einer strahlgestützten Fügeeinrichtung (2), mit einer Aufnahme (6.1) für ein erstes Fügeteil (8), einem Spannteil (6.2) und einem ersten Spannbacken (6.3), wobei der erste Spannbacken (6.3) mit dem Spannteil (6.2) in Kraftübertragungsverbindung steht und auf ein zweites Fügeteil (10) eine erste Fügekraft derart ausübt, dass das zweite Fügeteil (10) mit einer zweiten Fügefläche (10.1) gegen eine erste Fügefläche (8.1) des ersten Fügeteils (8) vorgespannt ist. Um eine Spannvorrichtung (6) anzugeben, bei der Verbindungsstreben oder dergleichen zwischen Spannteil (6.2) und erstem Spannbacken (6.3) entbehrlich sind wird vorgeschlagen, dass die Kraftübertragungsverbindung zwischen dem Spannteil (6.2) und dem ersten Spannbacken (6.3) als Magnetkraftverbindung ausgebildet ist und die zwischen dem Spannteil (6.2) und dem ersten Spannbacken (6.3) wirkende Magnetkraft größer als die erste Fügekraft ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Fügeeinrichtung (2) mit einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung (6).The present invention relates to a clamping device (6) of a joining device (2), in particular a beam-based joining device (2), with a receptacle (6.1) for a first joining part (8), a clamping part (6.2) and a first clamping jaw (6.3), wherein the first clamping jaw (6.3) is in force-transmitting connection with the clamping part (6.2) and exerts a first joining force on a second joining part (10) such that the second joining part (10) with a second joining face (10.1) against a first joining face (8.1 ) of the first joining part (8) is biased. In order to specify a tensioning device (6) in which connecting struts or the like between clamping part (6.2) and first clamping jaws (6.3) are dispensable, it is proposed that the force transmission connection between the clamping part (6.2) and the first clamping jaws (6.3) is designed as a magnetic force connection and the magnetic force acting between the clamping part (6.2) and the first clamping jaw (6.3) is greater than the first joining force. Furthermore, the invention relates to a joining device (2) with a clamping device (6) according to the invention.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung einer Fügeeinrichtung und eine Fügeeinrichtung. The present invention relates to a clamping device of a joining device and a joining device.

Derartige Spannvorrichtungen und Fügeeinrichtungen sind aus dem Stand der Technik in zahlreichen Ausführungsvarianten bereits bekannt. Such clamping devices and joining devices are already known from the prior art in numerous variants.

So zeigt die EP 2 136 959 B1 eine Laserschweißeinrichtung mit einer Spannvorrichtung, die eine Aufnahme für ein erstes Fügeteil, ein als Spannkopf ausgebildetes Spannteil und einen als Innenspannbacken ausgebildeten ersten Spannbacken aufweist, wobei der Spannkopf und der Innenspannbacken mittels schmaler Verbindungsstege miteinander kraftübertragend verbunden sind. Eine zweite Fügefläche eines zweiten Fügeteils wird in der Verwendungslage der Spannvorrichtung mittels des Spannkopfes und des Innenspannbackens mit einer ersten Fügekraft gegen eine erste Fügefläche des ersten Fügeteils gedrückt. That's how it shows EP 2 136 959 B1 a laser welding device with a clamping device, which has a receptacle for a first joining part, a clamping part designed as a clamping part and designed as an inner clamping jaws first clamping jaws, wherein the clamping head and the inner clamping jaws are interconnected by means of narrow connecting webs to transmit power. A second joining surface of a second joining part is pressed in the use position of the clamping device by means of the clamping head and the inner clamping jaw with a first joining force against a first joining surface of the first joining part.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an. This is where the present invention begins.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung einer Fügeeinrichtung anzugeben, bei der Verbindungsstreben oder dergleichen zwischen Spannteil und erstem Spannbacken entbehrlich sind. The present invention has for its object to provide a clamping device of a joining device, are dispensable in the connecting struts or the like between the clamping part and the first clamping jaws.

Diese Aufgabe wird durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. This object is achieved by a clamping device having the features of claim 1. The subclaims relate to advantageous developments of the invention.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung liegt insbesondere darin, dass eine Verbindungsstruktur gleich welcher Art zwischen Spannteil und erstem Spannbacken entfällt und somit ein weitaus größerer Gestaltungsspielraum bei der Konstruktion der Spannvorrichtung wie auch bei den mit der Spannvorrichtung gespannten Fügeteilen entsteht. A significant advantage of the clamping device according to the invention is in particular that a connecting structure of any kind between clamping part and first jaw deleted and thus a much greater design freedom in the construction of the clamping device as well as in the tensioned with the tensioner joining parts.

Bei strahlgestützten Fügeeinrichtungen, wie beispielsweise Laserschweißeinrichtungen, ergibt sich ferner der wesentliche Vorteil, dass die Spannvorrichtung den Strahlweg nicht verdeckt. Entsprechend kann der strahlgestützte Fügeprozess wesentlich einfacher gestaltet werden. Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung fördert so auch eine hohe Fügequalität und verringert dadurch kostenträchtigen Ausschuss. In the case of beam-supported joining devices, such as laser welding devices, for example, there is the significant advantage that the tensioning device does not obscure the beam path. Accordingly, the beam-based joining process can be made much simpler. The clamping device according to the invention thus also promotes a high joint quality and thereby reduces costly scrap.

Die Magnetkraft der Magnetkraftverbindung lässt sich grundsätzlich mittels mindestens eines Dauermagneten oder mindestens eines Elektromagneten erzeugen. Der Vorteil von Dauermagneten besteht darin, dass Dauermagneten einfach verwendbar und kostengünstig sind. The magnetic force of the magnetic force connection can basically be generated by means of at least one permanent magnet or at least one electromagnet. The advantage of permanent magnets is that permanent magnets are easy to use and inexpensive.

Der Vorteil bei der Verwendung von Elektromagneten hingegen ist, dass die Magnetkraft der Magnetkraftverbindung einstellbar ist. Beispielsweise lässt sich im Betrieb der Spannvorrichtung die Stärke des dem oder den Elektromagneten zugeführten elektrischen Stromes manuell einstellen und/oder in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Spannvorrichtung und/oder der restlichen Fügeeinrichtung steuern oder regeln. Beispielsweise lässt sich so auch die erste Fügekraft in gewünschter Weise einstellen. The advantage of using electromagnets, however, is that the magnetic force of the magnetic force connection is adjustable. For example, during operation of the tensioning device, the strength of the electric current supplied to the solenoid or electromagnets can be set manually and / or controlled or regulated as a function of operating parameters of the tensioning device and / or the remaining joining device. For example, the first joining force can thus also be set in the desired manner.

Daneben ist auch eine kombinierte Verwendung von Dauer- und Elektromagneten denkbar. In addition, a combined use of permanent and electromagnets is conceivable.

Grundsätzlich ist der mindestens eine Magnet zur Erzeugung der Magnetkraft der Magnetkraftverbindung nach Art, Form, Dimensionierung und Anordnung in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Ausführungsform gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3 sieht jedoch vor, dass der Dauermagnet und/oder der Elektromagnet an oder in dem ersten Spannbacken angeordnet ist. Basically, the at least one magnet for generating the magnetic force of the magnetic force connection according to type, shape, dimensioning and arrangement within wide suitable limits freely selectable. An advantageous development of the embodiment according to one of claims 2 or 3, however, provides that the permanent magnet and / or the electromagnet is arranged on or in the first clamping jaws.

Auf diese Weise ist eine Umrüstung der Spannvorrichtung vereinfacht, da das beispielsweise als Spannkopf oder als Außenspannbacken ausgebildete Spannteil bei einer Umrüstung in der Regel nicht gewechselt wird. Der erste Spannbacken mit dem/den daran oder darin angeordneten Magneten kann je nach Anwendungsfall entsprechend in gewünschter Weise ausgebildet sein. Beispielsweise lassen sich voneinander verschiedene und an bestimmte Fügeteile angepasste erste Spannbacken vorhalten, die dann bei Bedarf auf einfache und schnelle Weise in die restliche Spannvorrichtung eingebaut werden können. In this way, a conversion of the clamping device is simplified, since the example formed as a clamping head or as outer clamping jaws clamping part is not changed in a conversion in the rule. Depending on the application, the first clamping jaw with the magnet or magnets arranged therein can be correspondingly designed in the desired manner. For example, different and adapted to certain parts joining first jaws hold each other, which can then be installed if necessary in a simple and fast manner in the rest of the clamping device.

Das Spannteil kann als ein Spannkopf ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist das Spannteil als ein zweiter Spannbacken ausgebildet, der in der Verwendungslage der Spannvorrichtung auf das zweite Fügeteil eine zweite Fügekraft ausübt. Hierdurch ist eine flexiblere Verwendung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ermöglicht. The clamping part may be formed as a clamping head. Advantageously, the clamping part is designed as a second clamping jaw which exerts a second joining force on the second joining part in the position of use of the clamping device. This allows a more flexible use of the tensioning device according to the invention.

Darüber hinaus ist eine homogenere Spannungsverteilung in den Fügeflächen erzielbar, die Fügezeit wird reduziert und ein gleichmäßigeres Einklemmen von weiteren Teilen, beispielsweise das Einklemmen eines mit elektrischen oder elektronischen Bauteilen bestückten Trägers zwischen zwei als Gehäusehälften ausgebildete erste und zweite Fügeteile, ist ermöglicht. Dies gilt auch für strahlgestützte Fügeeinrichtungen, wie beispielsweise eine Laserschweißeinrichtung, bei denen zusätzlich auch der Energiebedarf reduziert ist. In addition, a more homogeneous stress distribution in the joint surfaces can be achieved, the joining time is reduced and a more uniform clamping of other parts, for example, the clamping of a fitted with electrical or electronic components carrier between two formed as a housing halves first and second joining parts, is possible. This also applies to beam-based joining devices, such as a Laser welding device, where additionally the energy requirement is reduced.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Spannvorrichtung mindestens eine Feder aufweist, wobei die Feder in der Verwendungslage der Spannvorrichtung auf den ersten Spannbacken eine Gegenkraft zur ersten Fügekraft ausübt. Hierdurch ist es beispielsweise bei einem als zweiter Spannbacken ausgebildeten Spannteil möglich, dass in der Verwendungslage der Spannvorrichtung die erste Fügekraft des ersten Spannbackens geringer als die zweite Fügekraft des zweiten Spannbackens realisierbar ist; und dies auch bei der Verwendung eines Dauermagneten. Ein Elektromagnet ist bei dieser Ausführungsform nicht zwingend erforderlich. An advantageous development provides that the clamping device has at least one spring, wherein the spring exerts a counterforce to the first joining force in the use position of the clamping device on the first clamping jaws. As a result, it is possible, for example, in the case of a clamping part designed as a second clamping jaw, that in the position of use of the clamping device, the first joining force of the first clamping jaw can be realized less than the second joining force of the second clamping jaw; and this also when using a permanent magnet. An electromagnet is not mandatory in this embodiment.

Die Stärke der Magnetkraft der Magnetkraftverbindung ist in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Zweckmäßigerweise ist die Magnetkraft um mindestens den Faktor 5, insbesondere um mindestens den Faktor 10, größer als die erste Fügekraft. The strength of the magnetic force of the magnetic force connection is freely selectable within wide suitable limits. Conveniently, the magnetic force by at least a factor of 5, in particular by at least a factor of 10, greater than the first joining force.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Spannvorrichtung ein Abschirmmittel aufweist, das in der Verwendungslage der Spannvorrichtung das erste Fügeteil und/oder zweite Fügeteil vor der magnetischen Strahlung der Magnetkraft der Magnetkraftverbindung oder vor der magnetischen Strahlung der Magnetkraft der Magnetkraftverbindung und der elektronischen Strahlung des die Magnetkraft erzeugenden Elektromagneten schützt. Auf diese Weise sind magnetstrahlungs- und/oder elektrostrahlungsempfindliche Fügeteile, beispielsweise Gehäuseteile mit Elektronikkomponenten oder dergleichen, wirksam vor schadhafter magnetischer und/oder elektrischer Strahlung geschützt. An advantageous development provides that the clamping device comprises a shielding means, in the use position of the tensioning device, the first joining part and / or second joining part from the magnetic radiation of the magnetic force of the magnetic force connection or magnetic radiation of the magnetic force of the magnetic force connection and the electronic radiation of the Magnetic force generating electromagnet protects. In this way, magnetic radiation and / or electro-radiation-sensitive joining parts, such as housing parts with electronic components or the like, effectively protected against defective magnetic and / or electrical radiation.

Grundsätzlich ist es möglich, dass der erste Spannbacken allein durch die Magnetkraft relativ zu dem Spannteil positioniert ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Spannvorrichtung eine Führung für den ersten Spannbacken aufweist, wobei die Führung im Wesentlichen senkrecht zur Hauptkraftrichtung der Magnetkraft verläuft. Hierdurch ist die relative Positionierung des ersten Spannbackens zu dem Spannteil konstruktiv einfach erreichbar. In principle, it is possible for the first clamping jaw to be positioned solely by the magnetic force relative to the clamping part. An advantageous development provides that the clamping device has a guide for the first clamping jaws, wherein the guide extends substantially perpendicular to the main force direction of the magnetic force. As a result, the relative positioning of the first clamping jaw to the clamping part is structurally easily accessible.

Insbesondere vorteilhaft verläuft die Hauptkraftrichtung der Magnetkraft in einem Winkel von 90° zu der ersten Fügekraft. Particularly advantageously, the main force direction of the magnetic force extends at an angle of 90 ° to the first joining force.

Jedoch ist es beispielsweise für die Bearbeitung von dreidimensional verlaufenden Fügeflächen zweckmäßig, wenn die Hauptkraftrichtung der Magnetkraft und die erste Fügekraft in einem Winkel ungleich 90° zueinander verlaufen. Vorteilhafterweise verläuft die Hauptkraftrichtung der Magnetkraft in solchen Fällen in einem Winkel von mindestens 45° zu der ersten Fügekraft. However, it is expedient, for example, for the machining of three-dimensionally extending joining surfaces, if the main force direction of the magnetic force and the first joining force at an angle not equal to 90 ° to each other. Advantageously, the main force direction of the magnetic force extends in such cases at an angle of at least 45 ° to the first joining force.

Die Erfindung betrifft auch eine Fügeeinrichtung nach Anspruch 11. The invention also relates to a joining device according to claim 11.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Fügeeinrichtung besteht in der verbesserten Flexibilität und damit in einer Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten. Die Magnetkraft der Magnetkraftverbindung zwischen dem Spannteil und dem ersten Spannbacken der Spannvorrichtung lässt sich, ohne das eine Umrüstung der Spannvorrichtung erforderlich ist, auf weitere Betriebsparameter der Fügeeinrichtung automatisch anpassen. Ein höherer Automatisierungsgrad und eine damit einhergehende Kostenreduzierung sind dadurch erreichbar. A significant advantage of the joining device according to the invention consists in the improved flexibility and thus in an extension of the possible applications. The magnetic force of the magnetic force connection between the clamping part and the first clamping jaws of the clamping device can be automatically adapted to further operating parameters of the joining device, without the need for retrofitting the clamping device is required. A higher degree of automation and a concomitant cost reduction are thereby achievable.

Anhand der beigefügten, grob schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt: Reference to the accompanying, rough schematic drawing, the invention will be explained in more detail below. Showing:

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fügeeinrichtung in einer teilweisen, geschnittenen Frontansicht und 1 An embodiment of a joining device according to the invention in a partial, sectional front view and

2 das Spannteil und den ersten Spannbacken des Ausführungsbeispiels in vereinfachter Darstellung in einer Draufsicht. 2 the clamping part and the first clamping jaws of the embodiment in a simplified representation in a plan view.

Im Nachfolgenden wird die erfindungsgemäße Spannvorrichtung und die erfindungsgemäße Fügeeinrichtung anhand der Fig. näher erläutert. In the following, the clamping device according to the invention and the joining device according to the invention will be explained in more detail with reference to FIG.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fügeeinrichtung 2 in einer grob schematischen Darstellung. Die Fügeeinrichtung 2 weist eine als Laserschweißkopf mit Scannersystem ausgebildete Strahlerzeugungseinheit 4, eine Spannvorrichtung 6 und ein erstes Fügeteil 8 mit einer ersten Fügefläche 8.1 sowie ein zweites Fügeteil 10 mit einer zweiten Fügefläche 10.1 auf. Beide Fügeteile 8, 10 sind hier als ebene Platten 8, 10 ausgebildet. 1 shows an embodiment of a joining device according to the invention 2 in a rough schematic representation. The joining device 2 has a trained as a laser welding head with scanner system beam generating unit 4 , a tensioning device 6 and a first joining part 8th with a first joining surface 8.1 as well as a second joining part 10 with a second joining surface 10.1 on. Both parts to be joined 8th . 10 are here as flat plates 8th . 10 educated.

Die Spannvorrichtung 6 besteht aus einer Aufnahme 6.1 für das erste Fügeteil 8, einem als zweiten Spannbacken ausgebildeten Spannteil 6.2 und einem ersten Spannbacken 6.3. Der zweite Spannbacken 6.2 ist hier als ein Außenspannbacken 6.2 und der erste Spannbacken 6.3 ist hier als ein Innenspannbacken 6.3 ausgebildet. The tensioning device 6 consists of a recording 6.1 for the first joining part 8th , designed as a second clamping jaws clamping part 6.2 and a first jaw 6.3 , The second jaw 6.2 is here as an outdoor jaw 6.2 and the first jaw 6.3 is here as an internal clamping 6.3 educated.

Das erste Fügeteil 8 ist laserstrahlabsorbierend und das zweite Fügeteil 10 ist teilweise laserstrahltransparend ausgebildet. The first joining part 8th is laser-absorbing and the second joining part 10 is partially laser beam transparent.

Das erste Fügeteil 8 ist auf nicht dargestellte Weise von der Aufnahme 6.1 gehalten und positioniert. Das zweite Fügeteil 10 liegt in der dargestellten Verwendungslage der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 6 mit dessen zweiter Fügefläche 10.1 an der ersten Fügefläche 8.1 des ersten Fügeteils 8 an. Bei der Überführung von einer nicht dargestellten Ruhelage der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 6 in dessen Verwendungslage wird der Innenspannbacken 6.3 mittels des Außenspannbacken 6.2 auf das zweite Fügeteil 10, bezogen auf die Blattebene, heruntergefahren. The first joining part 8th is in a manner not shown by the recording 6.1 held and positioned. The second joining part 10 lies in the illustrated use position of the clamping device according to the invention 6 with its second joining surface 10.1 at the first joining surface 8.1 of the first part to be joined 8th at. In the transfer of one not shown rest position of the clamping device according to the invention 6 in its use position of the inner clamping jaws 6.3 by means of the outer clamping jaws 6.2 on the second joining part 10 shut down, based on the leaf level.

Hierfür weist die Fügeeinrichtung 2 einen nicht dargestellten pneumatischen Antrieb für den Außenspannbacken 6.2 auf. Wie aus der Zusammenschau von 1 und 2 hervorgeht, sind die beiden Spannbacken 6.2 und 6.3 körperlich nicht miteinander verbunden, sondern durch einen Luftspalt voneinander getrennt. Es existiert also keine Verbindungsstruktur, wie beispielsweise Verbindungsstreben, zwischen den Spannbacken 6.2 und 6.3. For this purpose, the joining device 2 a pneumatic drive for the outer clamping jaws, not shown 6.2 on. As from the synopsis of 1 and 2 As can be seen, the two jaws 6.2 and 6.3 physically not connected to each other, but separated by an air gap. So there is no connection structure, such as connecting struts, between the jaws 6.2 and 6.3 ,

Die Krafteinleitung von dem pneumatisch angetriebenen Außenspannbacken 6.2 in den Innenspannbacken 6.3 erfolgt über eine Magnetkraftverbindung F_M, die durch mit „F_M“ gekennzeichnete Doppelpfeile symbolisiert ist. Die Magnetkraft F_M bewirkt, dass der Innenspannbacken 6.3 von dem pneumatisch bewegten Außenspannbacken 6.2 mitbewegt wird. The introduction of force from the pneumatically driven external clamping jaws 6.2 in the inner clamping jaws 6.3 via a magnetic force connection F _M , which is symbolized by marked with "F _M " double arrows. The magnetic force F _M causes the inner clamping jaws 6.3 from the pneumatically moved outer clamping jaws 6.2 is moved.

Die Magnetkraft F_M wird hier durch zwei in dem Innenspannbacken 6.3 integrierte Elektromagnete 12 erzeugt. In 2 sind die beiden Elektromagnete 12 symbolisch dargestellt. Der Außenspannbacken 6.2 ist hier aus einem ferromagnetischen Material hergestellt. Alternativ dazu wäre es möglich, auch in dem Außenspannbacken 6.2 mindestens einen Magneten, Dauermagneten und/oder Elektromagneten, vorzusehen. The magnetic force F _M is here by two in the inner clamping jaws 6.3 integrated electromagnets 12 generated. In 2 are the two electromagnets 12 symbolically represented. The outer clamping jaws 6.2 Here is made of a ferromagnetic material. Alternatively, it would be possible, even in the outer clamping jaws 6.2 at least one magnet, permanent magnets and / or electromagnets to provide.

Damit die beiden Spannbacken 6.2 und 6.3 sowohl bei der Überführung von der Ruhelage in die Verwendungslage wie auch in der Verwendungslage der Spannvorrichtung 6 zueinander zuverlässig ausgerichtet sind, weist die Spannvorrichtung 6 eine nicht dargestellte Führung für den Innenspannbacken 6.3 auf. So that the two jaws 6.2 and 6.3 both in the transfer of the rest position in the use position as well as in the position of use of the tensioning device 6 aligned with each other reliably, has the clamping device 6 a guide, not shown, for the inner clamping jaws 6.3 on.

Die Führung ist als zwei voneinander beabstandete teflonbeschichtete Bolzen ausgebildet, längs derer sich der Innenspannbacken 6.3 linear bewegen kann. In 2 sind lediglich zu den jeweiligen Querschnitten der Bolzen korrespondierende und in dem ersten Spannbacken 6.3 ausgebildete Durchgangsöffnungen 14 dargestellt. The guide is formed as two spaced Teflon-coated bolts, along which the inner clamping jaws 6.3 can move linearly. In 2 are only corresponding to the respective cross sections of the bolt and in the first clamping jaws 6.3 trained through holes 14 shown.

In der dargestellten Verwendungslage der Spannvorrichtung 6 übt der Außenspannbacken 6.2 eine zweite Fügekraft Fa und der Innenspannbacken 6.3 eine erste Fügekraft Fi auf das zweite Fügeteil 10 aus. In dem vorliegenden Beispiel sind beide Fügekräfte Fa und Fi gleich groß. Das zweite Fügeteil 10 wird also mit der aufsummierten Fügekraft Fa + Fi = 2·Fa = 2·Fi gegen das erste Fügeteil 8 vorgespannt. In the illustrated use position of the clamping device 6 exercises the external clamping jaws 6.2 a second joining force Fa and the inner clamping jaws 6.3 a first joining force Fi on the second joining part 10 out. In the present example, both joining forces Fa and Fi are equal. The second joining part 10 So with the summed joining force Fa + Fi = 2 · Fa = 2 · Fi against the first joining part 8th biased.

Um eine möglichst steife Kraftübertragungsverbindung zwischen dem als Außenspannbacken 6.2 ausgebildeten Spannteil 6.2 und dem als Innenspannbacken 6.3 ausgebildeten ersten Spannbacken 6.3 zu erzielen, ist die Magnetkraft F_M um den Faktor 10 größer als die erste Fügekraft Fi. To a stiff as possible power transmission connection between the as external clamping jaws 6.2 trained clamping part 6.2 and as internal clamping jaws 6.3 trained first jaws 6.3 to achieve, the magnetic force F _M is greater by a factor of 10 than the first joining force Fi.

Auf diese Weise ist es möglich, dass die erste Fügekraft Fi im Wesentlichen betragsgleich der zweiten Fügekraft Fa ist. In this way, it is possible that the first joining force Fi is substantially equal in magnitude to the second joining force Fa.

Maximal kann die erste Fügekraft Fi bei dem Ausführungsbeispiel betragsgleich der zweiten Fügekraft Fa sein, da nur über den Außenspannbacken 6.2 Kraft in den Innenspannbacken 6.3 eingeleitet wird. Maximum, the first joining force Fi in the embodiment can be the same amount of the second joining force Fa, since only on the outer clamping jaws 6.2 Force in the inner clamping jaws 6.3 is initiated.

Für andere Anwendungsfälle wäre es jedoch auch denkbar, dass die erste Fügekraft Fi kleiner als die zweite Fügekraft Fa ist. Dies ist dadurch erreichbar, dass die Stärke der Bestromung der Elektromagnete 12 geändert, nämlich abgesenkt, wird. Dies führt zu einer gewissen Elastizität in der Magnetkraftverbindung F_M, was eine Reduzierung der ersten Fügekraft Fi zur Folge hat. Hierfür verfügt die Fügeeinrichtung 2 über eine nicht dargestellte zentrale Steuereinheit, mittels der die den Elektromagneten 12 zugeleitete Stromstärke steuerbar ist. For other applications, however, it would also be conceivable that the first joining force Fi is smaller than the second joining force Fa. This is achievable by the fact that the strength of the energization of the electromagnets 12 changed, namely lowered, is. This leads to a certain elasticity in the magnetic force connection F _M , which results in a reduction of the first joining force Fi. For this purpose, has the joining device 2 via a central control unit, not shown, by means of which the electromagnet 12 supplied current is controllable.

Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die im Vergleich zu der zweiten Fügekraft Fa je nach Anwendungsfall gewünschte Reduzierung der ersten Fügekraft Fi mittels mindestens einer nicht dargestellten Feder erzielt wird, wobei die Feder in der Verwendungslage der Spannvorrichtung auf den Innenspannbacken eine Gegenkraft zur ersten Fügekraft Fi einleiten würde. Dabei ist die Feder nach Art, Material, Anordnung und Dimensionierung in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Beispielsweise wären Zug- oder Druckfedern gleichermaßen denkbar. Alternatively, it is also possible that, compared to the second joining force Fa depending on the application desired reduction of the first joining force Fi is achieved by means of at least one spring, not shown, wherein the spring in the use position of the clamping device on the inner clamping jaws counterforce to the first joining force Would initiate Fi. The spring on nature, material, arrangement and dimensioning is freely selectable within wide suitable limits. For example, tension or compression springs would be equally conceivable.

Die in den Fig. durch den mit F_M gekennzeichneten Doppelpfeil dargestellte Hauptkraftrichtung der Magnetkraft F_M verläuft hier in einem Winkel vom 90° zu der ersten Fügekraft Fi. The main force direction of the magnetic force F _M shown in FIGS. By marked with F _M double arrow here runs at an angle of 90 ° to the first joining force Fi.

In anderen Anwendungsfällen, beispielsweise bei dreidimensional verlaufenden Fügeflächen, wäre es denkbar, den Innenspannbacken in einem Winkel zu dem Außenspannbacken anzuordnen. Bezogen auf 1 wäre beispielsweise eine Verkippung des Innenspannbacken um eine Achse senkrecht zur Blattebene, einer parallel und waagrecht zur Blattebene verlaufende Achse oder um beide vorgenannten Achsen möglich. In other applications, for example in three-dimensionally extending joining surfaces, it would be conceivable to arrange the inner clamping jaws at an angle to the outer clamping jaws. Related to 1 For example, tilting of the inner clamping jaw about an axis perpendicular to the plane of the page, an axis extending parallel and horizontal to the plane of the page, or both axes would be possible.

Entsprechend wäre es möglich, dass die Hauptkraftrichtung der Magnetkraft in einem anderen Winkel zu der ersten Fügekraft Fi verläuft, um eine gute Magnetkraftverbindung zwischen den beiden Spannbacken zu erreichen. Accordingly, it would be possible for the main force direction of the magnetic force to be at a different angle to the first joining force Fi to achieve a good magnetic force connection between the two jaws.

Hauptkraftrichtung deshalb, da Magnete von einem Magnetfeld umgeben sind, das in voneinander verschiedenen Richtungen Magnetkräfte auf in dem Magnetfeld befindliche magnetisierte oder magnetisierbare Körper ausübt. Main force direction, since magnets are surrounded by a magnetic field that exerts magnetic forces on magnetized or magnetizable body located in the magnetic field in mutually different directions.

Sobald sich die Spannvorrichtung 6 in der dargestellten Verwendungslage befindet und die Fügeteile 8, 10 gegeneinandergepresst sind, kann das Laserschweißen beginnen. Once the jig 6 located in the illustrated use position and the Fügeteile 8th . 10 can be pressed against each other, the laser welding can begin.

Bei dem Laserschweißen der beiden Fügeteile 8, 10 fährt der durch strichpunktierte Linien symbolisierte Laserstrahl 16 des Laserkopfes 4, siehe 1, mittels des nicht näher dargestellten Scannersystems auf dem Fachmann bekannte Weise die durch eine gestrichelte Linie symbolisierte Schweißlinie 18, siehe 2, ab. In the laser welding of the two parts to be joined 8th . 10 runs the symbolized by dotted lines laser beam 16 of the laser head 4 , please refer 1 , By means of the scanner system not shown in the art known manner the symbolized by a dashed line welding line 18 , please refer 2 , from.

In der in 2 symbolisch durch zwei gepunktete Linien wiedergegebenen und begrenzten Schweißzone 20 durchdringt der Laserstrahl 16 das zweite Fügeteil 10 teilweise bis zu den aneinander liegenden Fügeflächen 8.1 und 10.1. Dabei wird der Laserstrahl 16 durch keine zwischen dem Außenspannbacken 6.2 und dem Innenspannbacken 6.3 angeordneten Verbindungsstege oder dergleichen abgeschattet. In the in 2 symbolically represented by two dotted lines and limited welding zone 20 penetrates the laser beam 16 the second joining part 10 partially up to the adjoining joining surfaces 8.1 and 10.1 , At the same time, the laser beam becomes 16 by no between the outer clamping jaws 6.2 and the inner clamping jaws 6.3 arranged connecting webs or the like shaded.

Alternativ zu dem Laserkopf mit Scannersystem 4 wären auch ein beweglicher Konturschweißkopf oder mindestens eine Halbleiterlaserdiodeneinheit mit oder ohne Lichtwellenleiter denkbar. Je nach Anwendungsfall trifft der Fachmann die Auswahl unter den zur Verfügung stehenden Fügeeinrichtungen. Alternative to the laser head with scanner system 4 A movable contour welding head or at least one semiconductor laser diode unit with or without optical waveguide would also be conceivable. Depending on the application, the skilled person makes the selection among the available joining devices.

Die Erfindung ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt. Beispielsweise sind auch andere Fügeeinrichtungen denkbar, bei denen die erfindungsgemäße Spannvorrichtung vorteilhaft eingesetzt werden kann. Neben anderen strahlgestützten Fügeeinrichtungen, beispielsweise einer Infrarotschweißeinrichtung oder einer kombinierten Infrarot-/Laserschweißeinrichtung, sind auch nicht strahlgestützte Fügeeinrichtungen von der Erfindung umfasst. The invention is not limited to the present embodiment. For example, other joining devices are conceivable in which the clamping device according to the invention can be advantageously used. In addition to other beam-based joining devices, for example an infrared welding device or a combined infrared / laser welding device, non-beam-based joining devices are also included in the invention.

In Abweichung zu dem Ausführungsbeispiel kann das Spannteil auch als Spannkopf ausgeführt sein, mit dem ein erster Spannbacken, insbesondere ein Innenspannbacken, in Magnetkraftübertragungsverbindung steht. Der Spannkopf wirkt dabei, im Unterschied zu einem als zweiter Spannbacken, insbesondere als Außenspannbacken, ausgebildeten Spannteil nicht direkt auf ein zweites Fügeteil kraftübertragend ein. Beispielsweise ist die Verwendung eines als Spannkopf ausgebildeten Spannteils dann sinnvoll, wenn das zweite Fügeteil keine Anlagefläche für einen zweiten Spannbacken bietet. In deviation from the exemplary embodiment, the clamping part can also be designed as a clamping head with which a first clamping jaw, in particular an inner clamping jaw, is in magnetic force transmission connection. The clamping head acts, in contrast to a second clamping jaws, in particular as external clamping jaws, formed clamping part not directly on a second joining part force-transmitting. For example, the use of a clamping part designed as a clamping head is useful if the second joining part offers no contact surface for a second clamping jaws.

In dem Ausführungsbeispiel ist eine umlaufende, also dichte, Schweißnaht beschrieben. Jedoch sind auch Teilschweißungen, also nicht umlaufende und damit nicht dichte Schweißungen, denkbar. Analoges gilt bei nicht strahlgestützten Fügeeinrichtungen. In the exemplary embodiment, a circumferential, ie dense, weld seam is described. However, partial welds, ie non-rotating and therefore not tight welds, conceivable. The same applies to non-beam-based joining devices.

Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass der mindestens eine Magnet nicht in dem ersten Spannbacken, sondern in dem Spannteil angeordnet ist und der erste Spannbacken aus ferromagnetischem Material hergestellt ist. In contrast to the embodiment, it is possible that the at least one magnet is not arranged in the first clamping jaw, but in the clamping part and the first clamping jaw made of ferromagnetic material.

Ferner ist es denkbar, dass in dem Spannteil wie auch in dem ersten Spannbacken mindestens ein Magnet angeordnet ist. Furthermore, it is conceivable that at least one magnet is arranged in the clamping part as well as in the first clamping jaws.

Dabei ist jede beliebige Anzahl, Anordnung und Kombination von Dauer- und/oder Elektromagneten denkbar. Any number, arrangement and combination of permanent and / or electromagnets is conceivable.

Der Antrieb des Spannteils kann nicht nur pneumatisch, sondern auch hydraulisch, servomotorisch oder auch als Kombination der vorgenannten Antriebsarten erfolgen. The drive of the clamping part can be done not only pneumatically but also hydraulically, servo-motor or as a combination of the aforementioned types of drive.

Alternativ dazu ist es möglich, dass anstelle des Spannteils und des ersten Spannbackens die Aufnahme für das erste Fügeteil bewegt wird. Alternatively, it is possible that, instead of the clamping part and the first clamping jaw, the receptacle for the first joining part is moved.

Bei magnetstrahlungs- und/oder elektrostrahlungsempfindlichen Fügeteilen, beispielsweise Elektronikbauteilen, weist die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ein Abschirmmittel auf, das in der Verwendungslage der Spannvorrichtung das erste Fügeteil und/oder zweite Fügeteil vor der magnetischen Strahlung der Magnetkraft der Magnetkraftverbindung oder vor der magnetischen Strahlung der Magnetkraft der Magnetkraftverbindung und der elektrischen Strahlung des die Magnetkraft erzeugenden Elektromagneten schützt. In magnetradiation and / or electroradiation-sensitive joining parts, for example electronic components, the clamping device according to the invention has a shielding means which in the position of use of the tensioning device, the first joining part and / or second joining part from the magnetic radiation of the magnetic force of the magnetic force connection or against the magnetic radiation of the magnetic force Magnetic force and the electrical radiation of the magnetic force generating electromagnet protects.

Das Abschirmmittel kann als Beschichtung des Spannteils und/oder des ersten Spannbackens, aber auch als separates Bauteil ausgeführt sein. The shielding means may be designed as a coating of the clamping part and / or the first clamping jaw, but also as a separate component.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

2 2: Fügeeinrichtung, als Laserschweißeinrichtung ausgebildet Joining device, designed as a laser welding device
4 4: Strahlerzeugungseinheit, als Laserkopf mit Scannersystem ausgebildet Beam generation unit, designed as a laser head with scanner system
6 6: Spannvorrichtung jig
6.1 6.1: Aufnahme admission
6.2 6.2: Spannteil, als Außenspannbacken ausgebildet Clamping part, designed as external clamping jaws
6.3 6.3: Erster Spannbacken, als Innenspannbacken ausgebildet First clamping jaws, designed as internal clamping jaws
8 8th: Erstes Fügeteil First joining part
8.1 8.1: Erste Fügefläche des ersten Fügeteils 8 First joining surface of the first joining part 8th
10 10: Zweites Fügeteil Second joining part
10.1 10.1: Zweite Fügefläche des zweiten Fügeteils 10 Second joining surface of the second joining part 10
12 12: Elektromagnet electromagnet
14 14: Durchgangsöffnung, für die Führung des ersten Spannbackens 6.3 Through opening, for the guidance of the first clamping jaw 6.3
16 16: Laserstrahl laser beam
18 18: Schweißlinie welding line
20 20: Schweißzone welding zone

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2136959 B1 [0003]

Claims

Clamping device of a joining device, in particular a beam-based joining device, with a receptacle for a first joining part, a clamping part and a first clamping jaws, wherein in a position of use of the clamping device of the first clamping jaws with the clamping part is in force transmission connection and exerts on a second joining part a first joining force such the second joining part is prestressed with a second joining face against a first joining face of the first joining part, characterized in that the force transmission connection between the clamping part ( 6.2 ) and the first jaw ( 6.3 ) is designed as a magnetic force connection and between the clamping part ( 6.2 ) and the first jaw ( 6.3 ) acting magnetic force is greater than the first joining force.

Clamping device ( 6 ) according to claim 1, characterized in that the magnetic force of the magnetic force connection is at least partially generated by means of at least one permanent magnet.

Clamping device ( 6 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic force of the magnetic force connection at least partially by means of at least one electromagnet ( 12 ) is producible.

Clamping device ( 6 ) according to one of claims 2 or 3, characterized in that the permanent magnet and / or the electromagnet ( 12 ) on or in the first jaw ( 6.3 ) is arranged.

Clamping device ( 6 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping part ( 6.2 ) as a second jaw ( 6.2 ) is formed in the use position of the tensioning device ( 6 ) on the second joining part ( 10 ) exerts a second joining force.

Clamping device ( 6 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tensioning device ( 6 ) has at least one spring, wherein the spring in the use position of the tensioning device ( 6 ) on the first jaws ( 6.3 ) exerts a counterforce to the first joining force.

Clamping device ( 6 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic force by at least the factor 5, in particular by at least the factor 10, is greater than the first joining force.

Clamping device ( 6 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the tensioning device ( 6 ) has a shielding means which in the position of use of the tensioning device ( 6 ) the first joining part ( 8th ) and / or second joining part ( 10 ) protects against the magnetic radiation of the magnetic force of the magnetic force connection or against the magnetic radiation of the magnetic force of the magnetic force connection and the electronic radiation of the magnetic force generating electromagnet.

Clamping device ( 6 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the tensioning device ( 6 ) a guide for the first jaw ( 6.3 ), wherein the guide extends substantially perpendicular to the main force direction of the magnetic force.

Clamping device ( 6 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the main force direction of the magnetic force extends at an angle of at least 45 °, in particular of 90 ° to the first joining force.

Joining device, in particular laser welding and / or induction welding device, which has a control unit and a clamping device, characterized in that the clamping device ( 6 ) is formed according to claim 3 or according to a dependent on claim 3 claim of claims 4 to 10 and the current strength of the electromagnet ( 12 ) is controllable or controllable in dependence on further operating parameters of the joining device by means of the control unit.