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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Laserstrahlbearbeitung, eine Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung und ein Verfahren zur Laserstrahlbearbeitung
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In der Großserienfertigung, insbesondere im Automobilbau, sind viele aufeinanderfolgende Bearbeitungsschritte an einem Bauteil bzw. zum Verbinden mehrerer Bauteile miteinander erforderlich. Hierbei kommen unterschiedliche Fertigungsverfahren zum Einsatz. Die Bauteilbearbeitung mittels Laserstrahl findet hierbei eine zunehmende Verwendung.
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In Laserstrahlbearbeitungsanlagen wird die Strahlung einer Laserquelle durch geeignete Mittel zur Führung und Formung des Laserstrahls als hochenergetischer Laserstrahl zu einem Laserbearbeitungswerkzeug geleitet und von diesem auf die Bearbeitungsstelle gerichtet. Nach Art der Bearbeitung kommen unterschiedliche Laserbearbeitungswerkzeuge zum Einsatz. Bekannt sind beispielsweise Werkzeuge in Form von Zangen, mit denen ein Laserfügen oder Laserschneiden durchgeführt werden kann oder sogenannte Scanneroptiken, die den Laserstrahl mittels einer beweglichen Optik über das Bauteil führen und relativ zu diesem fokussieren können.
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In derselben Fertigungslinie sind häufig auch pressengebundene Bearbeitungsschritte notwendig, beispielsweise zum Umformen, Schneiden oder Stanzen der Bauteile. Pressengebundene Werkzeuge bestehen üblicherweise aus einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug, die durch die Schließbewegung einer Presse zusammengeführt werden und im geschlossenen und/oder schließenden Zustand zusammenwirken.
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Oberwerkzeug und Unterwerkzeug können einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Das Oberwerkzeug kann z. B. ein Werkzeugoberteil, sowie einen hierzu separat verfahrbaren Niederhalter und weitere Werkzeugelemente, wie beispielsweise Stanz- oder Ziehstempel enthalten. Ebenso kann das Unterwerkzeug z. B. ein Werkzeugunterteil und einen darauf angeordneten Stempel, sowie weitere Elemente aufweisen, die beispielsweise mit den Werkzeugelementen des Oberwerkzeugs korrespondieren, wie z. B. Matrizen. Die Presse kann als Einzelpresse oder in einer Pressenstraße betrieben werden.
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Eine Kombination einer Laserbearbeitungsvorrichtung mit einer Presse ist aus der Druckschrift
De 10 2011 050 383 A1 bekannt. Diese sieht in enem pressengebundenen Folgeverbundwerkzeug mit mehreren Arbeitsstationen eine Arbeitsstation allein für die Laserbearbeitung vor, wozu in das Bearbeitungswerkzeug Mittel zur Einstrahlung von Laserstrahlung integriert sind. Hierzu ist ein Werkzeugoberteil durch einen Spalt in ein erstes und zweites Oberteilstück zweigeteilt. An einer Spannplatte des Werkzeugs ist ein Laserscanner montiert, der Laserstrahlung seitlich in den Spalt einstrahlt und über einen im Spalt befindlichen Umlenkspiegel auf das Werkstück lenkt. Das Werkstück tritt zunächst in das erste Oberteilstück ein, wird dort mehreren Bearbeitungsschritten ausgesetzt und tritt dann aus dem ersten Oberteilstück aus, wo es mit der Laserstrahlung bearbeitet wird, bevor es in das zweite Oberteilstück weitertransportiert wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeug zur Laserstrahlbearbeitung und eine Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung anzugeben, die bzw. das in bestehende Fertigungslinien integrierbar ist und mit dem bzw. der in der Großserienproduktion, insbesondere im Automobilbau, anfallende Bearbeitungsaufgaben kostengünstig gelöst werden können, sowie ein entsprechendes Verfahren.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Werkzeug gemäß Patentanspruch 1, eine Laserbearbeitungsvorrichtung nach Patentanspruch 8 sowie ein Verfahren nach Patentanspruch 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Erfindungsgemäß weist das Werkzeug ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug auf, die mittels einer Presse aufeinander zustellbar sind, so dass mindestens ein Bauteil zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug in vorgegebener Position fixierbar ist. Es ist mindestens eine Laserstrahlaustrittsfläche vorgesehen, die Teil einer Innenfläche des Ober- oder Unterwerkzeugs ist, und mindestens ein Laserstrahlführungsmittel, in das Laserstrahlung einkoppelbar und durch die Laserstrahlaustrittsfläche auf eine Bearbeitungsstelle am Bauteil richtbar ist. Weiterhin ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, welche die Einkopplung von Laserstrahlung in das mindestens eine Laserstrahlführungsmittel in Abhängigkeit der Zustellbewegung zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug freigibt und/oder sperrt.
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Mit diesem Werkzeug wird eine Laserstrahlbearbeitung in eine Presse verlagert, wobei auf eine zusätzliche Strahlenschutzeinhausung verzichtet werden kann. Vielmehr fungiert das Werkzeug selbst als Schutzeinhausung. indem eine Freigabe der Laserquelle bzw. eine Einkopplung der Laserstrahlung in das Werkzeug nur erfolgt, wenn aufgrund der Zustellbewegung durch die Presse sichergestellt ist, dass eine ausreichende Überlappung der Werkzeughälften gegeben ist, so dass keine Laserstrahlung aus dem Werkzeug nach außen gelangen kann. Zur Gewährleistung der Sicherheit trägt auch bei, dass der Laserstrahl erst an der Innenfläche aus dem Laserstrahlführungsmittel austritt. Als Innenfläche wird hierbei eine dem Bauteil zugewandte und zumindest teilweise in Anlage mit dem Bauteil gelangende Oberfläche des Oberwerkzeugs oder des Unterwerkzeugs bezeichnet, wobei die Innenfläche im Bereich der Laserstrahlaustrittsfläche gegenüber dem Bauteil zurückspringen kann. Die Lage der Laserstrahlaustrittsfläche ist vorzugsweise so gewählt, dass sie nahe an der Stelle liegen, an der eine Bauteilbearbeitung stattfinden soll. Aufgrund dieser räumlichen Nähe können einfache Optiken verwendet werden. Auf eine aufwendige Vorrichtung zur Strahlpositionierung kann verzichtet werden, da die Laserstrahlaustrittsfläche als Teil der Werkzeuginnenfläche durch die Schließbewegung des Werkzeugs positioniert wird.
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Das Oberwerkzeug kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein, z. B. mit einem Werkzeugoberteil und einem das Bauteil fixierenden Niederhalter, wobei die Laserstrahlaustrittsfläche vorzugsweise Teil einer dem Bauteil zugewandten Innenfläche des Niederhalters ausgebildet ist. Ebenso kann das Unterwerkzeug ein- oder mehrteilig ausgebildet sein, z. B. mit einem Werkzeugunterteil und einem Stempel, wobei die Laserstrahlaustrittsfläche vorzugsweise Teil einer dem Bauteil zugewandten Innenfläche des Stempels ist.
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Die Innenflächen von Ober- und Unterwerkzeug weisen vorzugsweise eine Kontur auf, die an die Form des zu bearbeitenden Bauteils angepasst ist, so dass das Bauteil durch die Schließbewegung in einer vorgegebenen Lage flächig fixiert wird. Sollen in einer Ausgestaltung zwei oder mehr Bauteile gleichzeitig in dem Werkzeug bearbeitet werden, z. B. miteinander gefügt werden, so sind die Konturen der Innenflächen von Ober- und Unterwerkzeug vorzugsweise so gestaltet, dass die Bauteile bei geschlossenem Werkzeug in der beabsichtigten Fügeposition zueinander fixiert sind. Die für das Laserstrahlschweißen überaus wichtige Spaltgenauigkeit kann so auf einfache Art und Weise mittels des Werkzeugs optimal eingestellt werden.
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Das mindestens eine Laserstrahlführungsmittel dient der Weiterleitung oder Formung der aus einer Laserquelle stammenden Strahlung. Im einfachsten Fall ist das Laserstrahlführungsmittel eine Lichtleitfaser, welche die Laserstrahlung bis zur Laserstrahlaustrittsfläche leitet, die in diesem Fall durch das freie Ende der Lichtleitfaser gebildet wird. Alternativ können mehrere Lichtleitfasern oder ein Bündel von Fasern vorgesehen sein. Ebenso ist es möglich, dass zusätzlich eine Laseroptik vorgesehen ist, z. B. in Form einer oder mehrerer Linsen, wobei z. B. die Laserstrahlaustrittsfläche durch eine Linsenoberfläche gebildet wird.
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Vorzugsweise weist das Werkzeug zwei oder mehr, räumlich voneinander getrennte, Laserstrahlaustrittsflächen auf. Durch jede dieser Laserstrahlaustrittsflächen ist jeweils ein Laserstrahl auf eine Bearbeitungsstelle richtbar. Die Laserstrahlaustrittsflächen können je nach Bearbeitungsaufgabe im Oberwerkzeug oder auch im Unterwerkzeug angeordnet sein. Vorteilhafter Weise ist eine gleichzeitige Laserstrahlbearbeitung an mehreren räumlich voneinander beabstandeten Bearbeitungsstellen möglich. Die Art der Laserstrahlbearbeitung kann dabei an den Bearbeitungsstellen identisch sein. Vorteilhafterweise können somit alle am Bauteil erforderlichen Laserstrahlbearbeitungen zeitgleich durchgeführt oder zumindest gestartet werden. Ebenso können an den Bearbeitungsstellen jeweils voneinander verschiedene Laserstrahlbearbeitungen durchgeführt werden.
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Vorteilhafter Weise ist jeder Laseraustrittfläche eine Laseroptik zugeordnet, die zur Durchführung genau einer Bearbeitungsaufgabe eingerichtet ist, wodurch sich die Verwendung teurer Scannersysteme erübrigt und der Einsatz minimalistisch ausgelegter Laseroptiken ermöglicht wird, die z. B. nur aus einer Lichtleitfaser oder einer Lichtleitfaser mit genau einer Linse bestehen.
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Zur Zuführung von Schutzgas, zur Kühlung und zur Absaugung von Schweißrauch sind in einer weiteren Ausgestaltung im Oberwerkzeug und/oder im Unterwerkzeug Leitungen ausgebildet, durch die ein Fluid zumindest den Bearbeitungsstellen zu- und abführbar ist. Die Zuführung bzw. das Absaugen kann mit bekannten Vorrichtungen erfolgen, die an die Leitungen anschließbar sind.
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Bei den Bauteilen kann es sich insbesondere um Blechformteile handeln, wobei auch Gußbauteile oder Profilteile verwendet werden können. Insbesondere kann es sich um ein Karosseriebauteil oder Karosserieanbauteil handeln, vorzugsweise für eine PKW-Karosserie. Die Bauteile sind vorzugsweise Metallbauteile und können insbesondere aus einem Blechmaterial, wie z. B. einem Stahl-, Aluminium- oder Magnesiumblech gebildet sein. Werden zwei oder mehr Bauteile zeitgleich in dem Werkzeug fixiert, so kann das mindestens eine zweite Bauteil auch ein Hilfsfügeelement sein, dass an dem ersten Bauteil befestigt werden soll, wie z. B. eine Kugel, eine Mutter, ein Bolzen o. ä., wobei das Hilfsfügeelement vorzugsweise aus einem Metallwerkstoff gebildet ist.
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Die Bauteile können bei geöffnetem Werkzeug von Hand oder in einem automatisierten Prozess in das Werkzeug eingelegt werden. Handelt es sich bei dem mindestens einen zweiten Bauteil um ein Hilfsfügeelement, wie z. B. Bolzen oder Kugeln, kann das Werkzeug in einer weiteren Ausgestaltung auch eine Einlegeeinheit für das zweite Bauteil aufweisen. Der grundsätzliche Aufbau einer solchen Einlegeeinheit ist bekannt und kann z. B. eine Zuführ- und Vereinzelungsvorrichtung sowie einen Zuführkanal enthalten. Die vereinzelten Hilfsfügeelemente werden von der Zuführvorrichtung z. B. mittels Druckluft oder mechanischem Schieber durch den Zuführkanal von einer Warteposition in das Werkzeug befördert. Der Zuführkanal kann durch das Ober- oder Unterwerkzeug hindurchführen, wobei er vorteilhafter Weise auf einer der Laserstrahlaustrittsfläche gegenüberliegenden Seite an der Bearbeitungsstelle in das zwischen Ober- und Unterwerkzeug gebildete Werkzeuginnere mündet. So kann die Zuführung der Hilfsfügeelemente positionsgenau bei bereits geschlossenem oder teilweise geschlossenem Werkzeug direkt an das eingelegte erste Bauteil erfolgen und ein positionsgenaues Fügen der Hilfsfügeelemente mittels Laser wird möglich. Zur genauen Positionierung der Hilfsfügeelemente weist das Werkzeug im Bereich der Zuführkanalmündung vorzugsweise eine das Hilfsfügeelement formschlüssig aufnehmende Kontur auf. In ähnlicher Art und Weise kann selbstverständlich auch die Zuführung von Zusatzmaterial zu den Bauteilen realisiert werden.
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Zur Online-Prozessüberwachung der Laserstrahlbearbeitung kann weiterhin eine Prozessüberwachungsvorrichtung vorgesehen sein. Eine solche bekannte Prozessüberwachungsvorrichtung weist beispielsweise eine CMOS Kamera auf, die in die Laserbearbeitungsoptik eingekoppelt wird, so dass sie Bilddaten der Bearbeitungsstelle erfasst. Die Bilddaten werden von einem Auswerterechner mit geeigneter Software ausgewertet zur Messung und Überwachung charakteristischer Prozessgrößen.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug kann in einer Einzelpresse ebenso verwendet werden wie in einer Pressenlinie oder Transferpresse.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug zur Laserstrahlbearbeitung, einer Laserquelle, die an das mindestens eine Laserstrahlführungsmittel gekoppelt ist, und einer Presse, in der das Werkzeug verbaut ist. Die Laserquelle befindet sich vorzugsweise außerhalb des Werkzeugs und außerhalb der Presse und ist z. B. mittels Lichtleitfasern mit dem Laserstrahlführungsmittel im Werkzeug verbunden.
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Die Steuerungseinrichtung, welche sicherstellt, dass eine Einkopplung der Laserstrahlung in das Werkzeug nur erfolgt, wenn das Werkzeug ausreichend geschlossen ist, kann z. B. die Laserquelle sperren oder freigeben oder den Laserstrahl in geeigneter Weise unterbrechen bzw. umleiten. Neben einem Ausgang zur Sperrung bzw. Freigabe des Laserstrahls weist die Steuerungseinrichtung einen Eingang auf zur Erfassung der Schließposition oder Schließbewegung der Presse.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Laserstrahlbearbeitung, insbesondere unter Verwendung der erfindungsgemäßen Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung, bei dem mindestens ein Bauteil durch ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug, welche durch die Schließbewegung einer Presse aufeinander zugeführt werden, zueinander positioniert und fixiert werden. An mindestens einer Bearbeitungsstelle wird mittels eines Laserstrahls thermische Energie in das mindestens eine Bauteil zur Durchführung einer Bauteilbearbeitung eingeleitet, wobei der Laserstrahl durch einen als Laserstrahlaustrittsfläche gestalteten Teil einer Werkzeuginnenfläche des Ober- oder Unterwerkzeugs austritt. Die Laserbearbeitung findet in einem Zeitfenster statt, in dem aufgrund der Schließbewegung der Presse das Ober- und Unterwerkzeug die Umgebung in der Art einer Schutzumhausung gegen die Laserstrahlung abschirmen.
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Bevorzugt werden zwei oder mehr Bauteile in einer vorgegebenen Fügeposition durch die Kontur der Innenflächen von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug zueinander fixiert.
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Das Zeitfenster, in dem die Laserbearbeitung als sicher bewertet werden und freigegeben werden kann, hängt u. a. von der genauen Werkzeuggeometrie und der Pressenbewegung ab. Beispielsweise kann ein bestimmter Bereich vor und hinter dem unteren Totpunkt (UT) der Presse als sicher eingestuft werden, bei einer Kurbel- oder Exzenterpresse beispielsweise ein definierter Gradbereich vor bis nach UT. Die Umsetzung der Laserstrahlfreigabe erfolgt durch die Steuerungseinrichtung. Diese kann hierzu z. B. die aktuelle Position des Pressenstößels mit dem vordefinierten Gradbereich vergleichen und über einen entsprechenden Ausgang ein Signal zur Freigabe oder Sperrung des Laserstrahls schalten.
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Die im Werkzeug durchgeführte Laserstrahlbearbeitung ist vorzugsweise ein Schweißen oder ein Löten, wobei z. B. zwei Bauteile miteinander verbunden werden. Ebenso kann die Laserstrahlbearbeitung ein Schneiden oder ein Abtragen von Material sein. Ebenso kann das Werkzeug bzw. das Verfahren verwendet werden, um eine Baureilbeschichtung lokal an den Bearbeitungsstellen abzutragen, z. B. zum Entfernen einer Antikorrosionsbeschichtung, wie z. B. einer Zinkschicht. Hierdurch können die Bauteile für nachfolgenden Schweißprozesse vorbereitet und diese stabiler durchgeführt werden und Qualitätsprobleme sowie Nacharbeit an Schweißpunkten und -nähten verringert werden. Weiterhin kann das Laserstrahlbearbeiten ein Erwärmen zumindest eines der Bauteile sein. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn an der erwärmten Stelle eine Umformung zumindest eines Bauteils beabsichtigt ist, z. B. durch ein Einpressen von zwei Bauteilen ineinander. Das Werkzeug kann weitere Schneid-, Stanz-, oder Umformmittel enthalten, so dass parallel zur Laserbearbeitung weitere Trenn- oder Umformvorgänge in demselben Pressenhub durchgeführt werden können.
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Die Laserstrahlbearbeitung kann eine rein punktuelle Bearbeitung sein. Es ist jedoch auch möglich, eine Laserstrahlbewegung relativ zur Kontaktstelle der Bauteile zu realisieren. Da eine als Laserschutz ausreichende Abschirmung durch die Werkzeuge bereits gegeben sein kann, bevor die Presse ihren unteren Totpunkt erreicht, ergibt sich das voranstehend beschriebene Zeitfenster vor und nach dem unteren Totpunkt. Wird der Laserstrahl über dieses Zeitfenster aktiviert, so ist es möglich, dass der bereits auf das Bauteil gerichtete Laserstrahl mit dem Werkzeug eine Bewegung relativ zum Bauteil ausführt. Alternativ oder ergänzend kann eine geringfügige Strahlbewegung, z. B. eine Pendelbewegung oder eine Kreisbewegung auch mittels der minimalistischen Optik erfolgen, z. B. durch eine bewegliche Linse.
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Die Erfindung ermöglicht es, das schnelle Verfahren des Laserstrahlschweißens in kostengünstiger Art in eine bestehende Fertigungslinie zu integrieren. Es ist weder ein separater Laserschutz noch eine aufwendige Optik notwendig. Mehrere Schweißungen bzw. Laserbearbeitungen können zeitgleich durchgeführt werden, wodurch eine hohe Anlagenauslastung ohne die Notwendigkeit zusätzlicher Zwischenpuffer erzielbar ist.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff ”kann” verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel an Hand der beiliegenden Zeichnung erläutert. Darin zeigt:
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1 eine beispielhafte Schnittansicht eines Werkzeugs zur Laserstrahlbearbeitung in einer Presse
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In 1 ist ein beispielhaftes Werkzeug zur Laserstrahlbearbeitung in einer Prinzipskizze dargestellt. Das Werkzeug 100 ist in einer Presse 200 eingebaut, wobei ein Oberwerkzeug 110 durch den nicht dargestellten Pressenstößel zur Ausführung einer durch den Pfeil 210 dargestellten Zustellbewegung bewegt wird und ein Unterwerkzeug 120 starr am Pressentisch 220 befestigt ist. Unterwerkzeug 120 und Pressentisch sind in 1 nur ausschnittsweise dargestellt. Oberwerkzeug 110 und Unterwerkzeug 120 sind zueinander durch Pinolen 130 geführt.
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Das Unterwerkzeug 120 weist ein Werkzeugunterteil 122 sowie einen starr am Werkzeugunterteil befestigten Stempel 124 auf. Das Oberwerkzeug 110 umfasst ein Werkzeugoberteil 112 und einen Niederhalter 114, welcher am Werkzeugoberteil 122 angebunden ist.
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Zwischen dem Unterwerkzeug 120 und dem Oberwerkzeug 110, genauer gesagt zwischen dem Niederhalter 114 und dem Stempel 124 sind drei Bauteile 10, 20 und 30 angeordnet. Die Bauteile 10, 20 und 30 werden durch die Innenflächen 118 und 128 in einer vorgegebenen Position zueinander fixiert, wozu die Innenflächen 118 und 128 entsprechend ausgestaltet sind. Die Innenfläche 128 weist beispielsweise eine Kontur auf, welche das an ihr anliegende erste Bauteil 10 stützt, während die Innenfläche 118 des Niederhalters 114 entsprechend der Kontur des zweiten und dritten Bauteils 20 und 30 geformt ist. Hierdurch ergibt sich bei geschlossenem Werkzeug 100 eine exakte und reproduzierbare Positionierung der Bauteile 10, 20 und 30 zueinander.
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Zur Durchführung einer Laserstrahlbearbeitung sind durch Aussparungen im Werkstückoberteil 112 und im Niederhalter 114 Laserstrahlführungsmittel 300 und 310 in Form je einer Lichtleitfaser geführt, welche in einer Einkoppelvorrichtung 320 enden zur Einkopplung von Laserstrahlung einer Laserquelle 330 in das Werkzeug 100. Mit ihrem anderen Ende enden die Lichtleitfasern 300 bzw. 310 in je einer Laseroptik 340 bzw. 350, welche die eingekoppelte Laserstrahlung an eine Bearbeitungsstelle B1 bzw. B2 auf den Bauteilen leitet. Die Laserstrahlung verlässt das Werkzeug an einer ersten bzw. zweiten Laserstrahlaustrittsfläche 360 bzw. 370, welche vorzugsweise spaltfrei in die Werkzeuginnenfläche 128 des Niederhalters 114 integriert ist und, wie in 1 gezeigt, gegenüber dem Bauteil zurückversetzt sein können.
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Durch die Schließbewegung des Werkzeugs werden die Laserstrahlaustrittsflächen 360, 370 in definierter Position und großer Nähe zu den Bearbeitungsstellen B1, B2 positioniert. Daher können die Laseroptiken 340 und 350 minimalistisch ausgelegt werden. Beispielsweise kann die Optik durch eine einzige Linse realisiert werden, welche gleichzeitig als Laserstrahlaustrittsfläche 360 bzw. 370 fungiert. Ebenso ist es denkbar, auf eine Optik im Werkzeug 100 zu verzichten und lediglich eine Lichtleitfaser durch das Werkzeug zu führen. In diesem Fall würde die Laserstrahlaustrittsfläche 360 bzw. 370 durch das freie Ende der Lichtleitfaser 300 bzw. 310 realisiert.
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Im Werkzeug 100 sind weiterhin Leitungen 400 und 410 in Form eines Kanalsystems ausgebildet, welche in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ausschnittsweise dargestellt sind. Über diese Leitungen kann den Bearbeitungsstellen mittels bekannter Fördereinrichtungen ein Prozessgas, wie z. B. ein Schutzgas, zugeführt werden und/oder Schweißrauch abgeführt werden.
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Sollen in dem Werkzeug Hilfsfügeelemente mit dem blechförmigen Bauteil 10 gefügt werden, so kann das Werkzeug auch eine nicht dargestellte Einlegeeinheit aufweisen. Der Einlegeeinheit kann z. B. durch eine Zuführ- und Vereinzelungsvorrichtung sowie einen im Ober- oder Unterwerkzeug ausgebildeten Zuführkanal realisiert werden. Die vereinzelten Hilfsfügeelemente werden von der Zuführvorrichtung z. B. mittels Druckluft oder mechanischem Schieber durch den Zuführkanal von einer Warteposition in das Werkzeug befördert. Zur genauen Positionierung der Hilfsfügeelemente weist das Werkzeug vorzugsweise eine das Hilfsfügeelement formschlüssig aufnehmende Kontur auf.
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In dem Werkzeug 100 kann eine Laserbearbeitung nur stattfinden, wenn durch die Schließbewegung der Presse 200 sichergestellt ist, dass eine ausreichende Überschneidung oder Überdeckung der Werkzeugkomponenten gegeben ist, so dass Laserstrahlung, die aus den Laserstrahlaustrittsflächen 360, 370 austritt, das Werkzeug 100 nicht verlassen kann. Je nach Ausgestaltung des Ober- und Unterwerkzeugs kann dieser sichere Zustand lediglich am unteren Totpunkt (UT) der Presse vorliegen oder über einen Bereich, der sich von einem Punkt vor UT bis zu einem Punkt nach UT erstreckt. Damit die Laserbearbeitung nur erfolgt, wenn dieser sichere Zustand gegeben ist, ist eine Steuerungseinrichtung 500 vorgesehen, welche über einen Eingang 510 Signale erhält, aus denen die Position oder Schließbewegung der Presse 200 bestimmbar ist. Die Steuerungseinrichtung 500 ist eingerichtet, um die Signale dahingehend auszuwerten, ob der sichere Zustand vorliegt und ein entsprechendes Ausgangssignal zu erzeugen. Zur Übermittlung des Ausgangssignals steht die Steuerungsvorrichtung über einen Ausgang 520 in einer sperrenden oder freigebenden Wirkverbindung mit der Laserquelle 330.
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Obwohl gemäß 1 eine Laserstrahlbearbeitung ausschließlich von oben, d. h. aus dem Oberwerkzeug heraus erfolgt, können die Laserstrahlaustrittsflächen und Laserstrahlführungsmittel ebenso nur im Unterwerkzeug oder sowohl im Ober- als auch im Unterwerkzeug vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 20, 30
- Bauteil
- 100
- Werkzeug
- 110
- Oberwerkzeug
- 112
- Werkzeugoberteil
- 114
- Niederhalter
- 118
- Innenfläche Oberwerkzeug
- 120
- Unterwerkzeug
- 122
- Werkzeugunterteil
- 124
- Stempel
- 128
- Innenfläche Unterwerkzeug
- 200
- Presse
- 210
- Zustellbewegung
- 220
- Pressentisch
- 300, 310
- Laserstrahlführungsmittel
- 320
- Einkoppelvorrichtung
- 330
- Laserquelle
- 340, 350
- Laseroptiken
- 360, 370
- Laserstrahlaustrittsfläche
- 400, 410
- Leitungen
- 500
- Steuerungseinrichtung
- 510
- Eingang
- 520
- Ausgang
- B1, B2
- Bearbeitungsstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011050383 A1 [0006]
