DE102021210166A1 - Welding device, processing device and method for producing a weld seam on an object to be welded - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung schafft eine Schweißvorrichtung (10) umfassend zumindest eine Laservorrichtung (1) und/oder eine Elektronenstrahlvorrichtung (2), mit welcher ein Schweißstrahl erzeugbar ist und auf einen zu verschweißenden Bereich eines Verschweißobjekts (VO) ausrichtbar ist und durch welche eine Schweißnaht an dem Verschweißobjekt erzeugbar ist; eine Haltevorrichtung (3), mit welcher das Verschweißobjekt (VO) in einer Schweißposition haltbar ist, wobei in der Schweißposition ein Laserstrahl durch die Laservorrichtung (1) und/oder ein Elektronenstrahl durch die Elektronenstrahlvorrichtung (2) als Schweißstrahl auf das Verschweißobjekt (VO) von einer ersten Seite und/oder von einer zweiten Seite auf das Verschweißobjekt (VO) ausrichtbar ist.The present invention creates a welding device (10) comprising at least one laser device (1) and/or an electron beam device (2), with which a welding beam can be generated and can be aligned to a region of a welding object (VO) to be welded and through which a weld seam can be produced the welding object can be generated; a holding device (3) with which the object to be welded (VO) can be held in a welding position, wherein in the welding position a laser beam is applied by the laser device (1) and/or an electron beam by the electron beam device (2) as a welding beam onto the object to be welded (VO) can be aligned to the object to be welded (VO) from a first side and/or from a second side.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung, eine Bearbeitungsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Schweißnaht an einem Verschweißobjekt.The present invention relates to a welding device, a processing device and a method for producing a weld seam on an object to be welded.
Stand der TechnikState of the art
Bei der Anwendung bekannter Schweißverfahren und Schweißvorrichtungen können zum Verschweißen von zwei oder mehreren dünnen Blechen oder Folien diese im Überlapp geschweißt werden. Dabei können meist Laserstrahlschweißen oder Elektronenstrahlschweißen verwendet werden, um den Energieeintrag besser einstellen zu können und somit die Effekte des Verzugs von dünnen Bauteilen vermindert werden können. Dabei wird meist mit einem Laser- oder Elektronenstrahl gearbeitet, der von oben auf ein horizontal liegendes Bauteil trifft.When using known welding methods and welding devices, two or more thin metal sheets or foils can be welded in an overlapping manner. Laser beam welding or electron beam welding can usually be used in order to be able to better adjust the energy input and thus reduce the effects of warping of thin components. A laser or electron beam is usually used, which hits a horizontal component from above.
Für eine Herstellung eines Brennstoffzellenstapels müssen meist viele Bipolarplattenpaare, die als ebene oder geprägte, teils mit Oberflächenstrukturen versehene, dünne Bleche ausgeführt sind, miteinander im Überlapp verschweißt werden. Dabei kann es notwendig sein, dass diese Schweißung gasdicht ausgeführt werden soll. Die Schweißnähte können teilweise sehr lang sein (etwa größer als 1 m pro Bipolarplattenpaar). Die zu verschweißenden Stellen der beiden Bleche sollen meist eng aneinander anliegen und im besten Fall keinen Spalt haben.In order to produce a fuel cell stack, it is usually necessary for many pairs of bipolar plates, which are designed as flat or embossed, thin metal sheets, some of which are provided with surface structures, to be welded to one another in an overlapping manner. It may be necessary for this weld to be gas-tight. The weld seams can sometimes be very long (roughly more than 1 m per pair of bipolar plates). The areas of the two metal sheets to be welded should usually fit closely together and ideally not have a gap.
Die Bleche können unmittelbar an der Schweißstelle gegeneinander angepresst werden oder alternativ mittels Luft-Evakuierung aus dem Zwischenspalt aneinander herangezogen werden. Meistens können die Bleche horizontal auf einem Band, einer Achse, oder einer Schweißvorrichtung positioniert und eingespannt werden. Ein zum Schweißen verwendeter Laserstrahl kann von oben auf das Werkstück einstrahlen, wobei meist die untere Seite des Werkstücks durch die Auflagefläche verdeckt sein kann.The metal sheets can be pressed against each other directly at the welding point or, alternatively, they can be pulled against each other by means of air evacuation from the intermediate gap. In most cases, the sheets can be positioned and clamped horizontally on a belt, an axle, or a welding device. A laser beam used for welding can radiate onto the workpiece from above, with the underside of the workpiece usually being able to be covered by the support surface.
In der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Die vorliegende Erfindung schafft eine Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, eine Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7 und ein Verfahren zum Herstellen einer Schweißnaht an einem Verschweißobjekt nach Anspruch 8.The present invention provides a welding device according to claim 1, a processing device according to claim 7, and a method for making a weld on a welding object according to claim 8.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred developments are the subject of the dependent claims.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Schweißvorrichtung, eine Bearbeitungsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Schweißnaht an einem Verschweißobjekt anzugeben, wobei das Erzeugen einer Schweißnaht oder eine Bearbeitung vereinfacht und beschleunigt werden kann und die Stabilität der Schweißnaht verbessert werden kann.The idea on which the present invention is based is to specify a welding device, a processing device and a method for producing a weld seam on a welding object, wherein the creation of a weld seam or processing can be simplified and accelerated and the stability of the weld seam can be improved.
Es kann die Anpressung zweier zu verschweißender Bipolarplatten so ausgeführt werden, dass gleichzeitig alle Schweißnähte gesetzt werden können, ohne die Anpresseinheit (Haltevorrichtung) umzuspannen / umpositionieren zu müssen. Dadurch kann eine Taktzeit der Laser- oder Elektronenstrahlvorrichtung, insbesondere des Schweißens, verkürzt werden, der Bauteilverzug minimiert werden, da die Schweißnaht sich aus alternierenden Teilstücken zusammensetzen kann welche beispielsweise alternierend an zwei verschiedenen Seiten des Verschweißobjekts aneinander anschließen und eine durchgezogene Schweißkontur bilden können. Des Weiteren kann eine Parallelisierung des Laserschweißprozesses ermöglicht werden.The pressing of two bipolar plates to be welded can be carried out in such a way that all weld seams can be set at the same time without having to re-clamp / reposition the pressing unit (holding device). As a result, a cycle time of the laser or electron beam device, in particular of the welding, can be shortened, component distortion can be minimized, since the weld seam can be composed of alternating sections which, for example, alternately connect to one another on two different sides of the object to be welded and can form a continuous weld contour. Furthermore, parallelization of the laser welding process can be made possible.
Erfindungsgemäß umfasst die Schweißvorrichtung zumindest eine Laservorrichtung und/oder eine Elektronenstrahlvorrichtung, mit welcher ein Schweißstrahl erzeugbar ist und auf einen zu verschweißenden Bereich eines Verschweißobjekts ausrichtbar ist und durch welche eine Schweißnaht an dem Verschweißobjekt erzeugbar ist; eine Haltevorrichtung, mit welcher das Verschweißobjekt in einer Schweißposition haltbar ist, wobei in der Schweißposition ein Laserstrahl durch die Laservorrichtung und/oder ein Elektronenstrahl durch die Elektronenstrahlvorrichtung als Schweißstrahl auf das Verschweißobjekt von einer ersten Seite und/oder von einer zweiten Seite auf das Verschweißobjekt ausrichtbar ist.According to the invention, the welding device comprises at least one laser device and/or an electron beam device, with which a welding beam can be generated and which can be aligned to a region of an object to be welded and by which a weld seam can be generated on the object to be welded; a holding device with which the object to be welded can be held in a welding position, wherein in the welding position a laser beam can be aligned by the laser device and/or an electron beam by the electron beam device as a welding beam onto the object to be welded from a first side and/or onto the object to be welded from a second side is.
Durch die Laservorrichtung und/oder eine Elektronenstrahlvorrichtung können auch mehrere Schweißstrahlen erzeugt werden, welche gleichzeitig oder nacheinander von unterschiedlichen Seiten des Verschweißobjekts auf dieses ausgerichtet werden können.The laser device and/or an electron beam device can also be used to generate a plurality of welding beams, which can be directed onto the object to be welded from different sides simultaneously or one after the other.
Die Schweißvorrichtung kann zum Schweißen von verschiedenen Verschweißobjekten genutzt werden, etwa von Bipolarplatten für Brennstoffzellen (Verwendung als Stack, aber auch als Elektrolyseur), , im Bereich der Herstellung von Batterien, sowie in allen Anwendungen, bei denen dünne Bleche verschweißt und während des Schweißprozesses aneinander angepresst werden sollen.The welding device can be used to weld various objects to be welded, such as bipolar plates for fuel cells (used as a stack, but also as an electrolyser), in the field of battery production, as well as in all applications where thin metal sheets are welded and joined together during the welding process should be pressed.
Dabei können Werkstücke, etwa als Bipolarplatten, von beiden flachen Seiten gleichzeitig geschweißt werden. Dazu kann die Haltevorrichtung (Anpressvorrichtung) so ausgeführt sein, dass die Schweißkontur von beiden flachen (gegenüberliegenden) Seiten zugänglich sein kann. Jede Schweißnaht kann dabei jedoch nicht von beiden sondern von einer Seite zugänglich sein - die Zugänglichkeit kann dabei alternierend von unterschiedlichen Seiten sein. Damit kann erzielt werden, dass die Haltevorrichtung konstruktiv so umgesetzt werden kann, dass die Werkstücke, etwa Bleche, entlang der gesamten Schweißstelle angepresst sein können. Die genaue Positionierung der Bipolarplatten kann vertikal, horizontal oder auch unter einem Winkel im Raum sein. Die Zugänglichkeit für die Laserstrahlung kann von beiden flachen Seiten des Verschweißobjekts gegeben sein. Die Verwendung von zwei oder mehr Laserquellen kann die Taktzeit halbieren bzw. weiter reduzieren.Workpieces, such as bipolar plates, can be welded from both flat sides at the same time. For this purpose, the holding device (pressing device) can be designed in such a way that the welding contour can be accessible from both flat (opposite) sides. However, each weld seam can not be accessible from both sides but from one side - the accessibility can be alternating from different sides. It can thus be achieved that the holding device can be implemented structurally in such a way that the workpieces, such as metal sheets, can be pressed along the entire welding point. The exact positioning of the bipolar plates can be vertical, horizontal or even at an angle in space. The laser radiation can be accessed from both flat sides of the object to be welded. The use of two or more laser sources can halve or further reduce the cycle time.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil kann durch gezieltes Setzen der Schweißnähte auf der Vorderseite und auf der Rückseite (erste und zweite Seite) des Verschweißobjekts mit mehreren Schweißstrahlen gleichzeitig oder zeitlich versetzt erzielt werden, wobei der Verzug des Bauteils minimiert werden kann.Another significant advantage can be achieved by selectively setting the weld seams on the front and on the back (first and second side) of the welding object with several welding beams at the same time or at different times, whereby the distortion of the component can be minimized.
Die Schweißvorrichtung kann einfach gestaltet sein und schnell gehandhabt werden. Es muss kein Vakuum zwischen den Platten aufgebaut werden. Die Anpresskraft kann mithilfe von Sensoren überprüft werden, etwa im Rahmen einer Prozesskontrolle.The welding device can be designed simply and be handled quickly. There is no need to create a vacuum between the plates. The contact pressure can be checked using sensors, for example as part of a process control.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Schweißvorrichtung ist die Haltevorrichtung dazu ausgeformt, ein derartiges Verschweißobjekt zu halten, welches ein erstes Werkstück und ein zweites Werkstück umfasst und diese beiden Werkstücke sind miteinander durch die Schweißnaht verbindbar, wobei das erste Werkstück und das zweite Werkstück zumindest bereichsweise im Bereich der Schweißnaht überlappen.According to a preferred embodiment of the welding device, the holding device is designed to hold such a welding object, which comprises a first workpiece and a second workpiece and these two workpieces can be connected to one another by the weld seam, the first workpiece and the second workpiece being at least partially in the region of the weld overlap.
Durch die Schweißvorrichtung können vorteilhaft überlappende Werkstücke, etwa dünne Bleche für Brennstoffzellen, verschweißt werden.The welding device can advantageously be used to weld overlapping workpieces, such as thin metal sheets for fuel cells.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Schweißvorrichtung umfasst die Haltevorrichtung einen ersten Haltebereich und einen zweiten Haltebereich, wobei der erste Haltebereich an einer ersten Seite des Verschweißobjekts anbringbar ist und der zweite Haltebereich an einer zweiten Seite des Verschweißobjekts anbringbar ist.According to a preferred embodiment of the welding device, the holding device comprises a first holding area and a second holding area, wherein the first holding area can be attached to a first side of the object to be welded and the second holding area can be attached to a second side of the object to be welded.
Durch die beiden Haltebereiche können die Werkstücke besser und einfacher gehalten werden und an der vorgesehenen Stelle einfacher und effektiver verschweißt werden.With the two holding areas, the workpieces can be held better and more easily and welded more easily and effectively at the intended location.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Schweißvorrichtung entspricht das erste Werkstück der ersten Seite des Verschweißobjekts und das zweite Werkstück entspricht der zweiten Seite des Verschweißobjekts und die Haltevorrichtung ist dazu eingerichtet und derart positioniert, um mit dem ersten Haltebereich das erste Werkstück zum zweiten Werkstück hin zu drücken und mit dem zweiten Haltebereich das zweite Werkstück zum ersten Werkstück hin zu drücken.According to a preferred embodiment of the welding device, the first workpiece corresponds to the first side of the object to be welded and the second workpiece corresponds to the second side of the object to be welded, and the holding device is set up and positioned in such a way that the first holding area presses the first workpiece toward the second workpiece and to press the second workpiece towards the first workpiece with the second holding area.
Durch die Haltevorrichtung können die beiden Werkstücke vorteilhaft dicht aneinander angeordnet und verschweißt werden.Due to the holding device, the two workpieces can advantageously be arranged and welded close together.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Schweißvorrichtung umfasst der erste Haltebereich eine erste Aussparung, durch welche der Schweißstrahl auf die erste Seite des Verschweißobjekts aufbringbar ist und der zweite Haltebereich umfasst eine zweite Aussparung, durch welche der Schweißstrahl auf die zweite Seite des Verschweißobjekts aufbringbar ist.According to a preferred embodiment of the welding device, the first holding area includes a first cutout through which the welding beam can be applied to the first side of the object to be welded, and the second holding area includes a second cutout through which the welding beam can be applied to the second side of the object to be welded.
Durch die beiden Aussparungen können Schweißnähte von beiden Seiten auf die Werkstücke aufgebracht werden, vorteilhaft an den Bereichen, an welchen eine Befestigung der beiden Werkstücke aneinander erwünscht ist.The two recesses allow welding seams to be applied to the workpieces from both sides, advantageously in the areas where it is desired to attach the two workpieces to one another.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Schweißvorrichtung stellen die erste Aussparung und die zweite Aussparung entlang einer Projektionsrichtung senkrecht auf die erste Seite und auf die zweite Seite einen bereichsweise durchgehenden Schweißnahtverlauf oder eine geschlossene Schweißnahtkontur dar.According to a preferred embodiment of the welding device, the first cutout and the second cutout represent a weld seam course that is continuous in some areas or a closed weld seam contour along a projection direction perpendicular to the first side and to the second side.
Die beiden Aussparungen können jeweils und in Kombination eine Kontur des Schweißnahtverlaufs oder Abschnitte davon darstellen, also mehrere Bereiche über eine Oberfläche des jeweiligen Werkstücks umfassen. Bei der Projektionsrichtung kann es sich mit anderen Worten um eine Draufsicht auf eine Oberfläche des Werkstücks handeln, und dabei kann in dieser Draufsicht die sichtbare erste Schweißnaht des oberen Werkstücks mit deren ersten Bereichen und die in Projektion von dem unteren Werkstück hinzugefügte zweite Schweißnaht mit den zweiten Bereichen in Kombination mit der ersten Schweißnaht in Draufsicht eine durchgehende Schweißnaht/Schweißkontur bilden.The two recesses can each and in combination represent a contour of the course of the weld seam or sections thereof, that is to say they can comprise several areas over a surface of the respective workpiece. In other words, the projection direction can be a plan view of a surface of the workpiece, and in this plan view the visible first weld seam of the upper workpiece with its first areas and the second weld seam added in projection from the lower workpiece with the second areas in combination with the first weld seam form a continuous weld seam/weld contour in plan view.
Erfindungsgemäß umfasst eine Bearbeitungsvorrichtung zumindest eine Laservorrichtung und/oder eine Elektronenstrahlvorrichtung, mit welcher ein Bearbeitungsstrahl erzeugbar ist und auf einen zu bearbeitenden Bereich eines Bearbeitungsobjekts ausrichtbar ist; eine Haltevorrichtung, mit welcher das Bearbeitungsobjekt in einer Bearbeitungsposition haltbar ist, wobei in der Bearbeitungsposition ein Laserstrahl durch die Laservorrichtung und/oder ein Elektronenstrahl durch die Elektronenstrahlvorrichtung auf das Bearbeitungsobjekt von einer ersten Seite und/oder von einer zweiten Seite auf das Bearbeitungsobjekt ausrichtbar ist.According to the invention, a processing device comprises at least one laser device and/or an electron beam device with which a processing beam can be generated and an area to be processed of a processing object can be aligned; a holding device with which the processing object can be held in a processing position, wherein in the processing position a laser beam can be directed by the laser device and/or an electron beam by the electron beam device onto the processing object from a first side and/or onto the processing object from a second side.
Das Bearbeiten kann beispielsweise ein Schneiden, Löten und/oder weitere Prozesse umfassen.The processing can include cutting, soldering and/or other processes, for example.
Dazu kann im Rahmen dieser Erfindung jeglicher Wortlaut betreffend die Schweißausführungen, beispielsweise das Verschweißobjekt oder die Schweißnaht oder weitere auch mit den Ausführungen zur Bearbeitung und der zugehörigen Komponenten oder Prozessschritte bezogen sein, etwa auf ein Bearbeitungsobjekt, oder weitere. So können alle genannten Ausführungsbeispiele zu den Schweißausführungen analog auch für die allgemeineren Bearbeitungsausführungen und zur Bearbeitungsvorrichtung gelten.Within the scope of this invention, any wording relating to the welding design, for example the welding object or the weld seam or others, can also be related to the processing and the associated components or process steps, such as a processing object or others. All the exemplary embodiments mentioned for the welding versions can also apply analogously to the more general processing versions and to the processing device.
Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer Schweißnaht an einem Verschweißobjekt ein Bereitstellen S1 einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung; ein Bereitstellen S2 eines Verschweißobjekts; ein Halten S3 des Verschweißobjekts in einer Schweißposition durch die Haltevorrichtung; ein Erzeugen S4 und Ausrichten eines Schweißstrahls auf einen zu verschweißenden Bereich des Verschweißobjekts, wobei in der Schweißposition ein Laserstrahl durch die Laservorrichtung und/oder ein Elektronenstrahl durch die Elektronenstrahlvorrichtung als Schweißstrahl auf das Verschweißobjekt von einer ersten Seite und/oder von einer zweiten Seite auf das Verschweißobjekt ausgerichtet wird; und ein Erzeugen S5 einer Schweißnaht an dem Verschwei ßob jekt.According to the invention, in the method for producing a weld seam on an object to be welded, a welding device according to the invention is provided S1; providing S2 a welding object; holding S3 the welding object in a welding position by the holding device; generating S4 and aligning a welding beam onto an area of the welding object to be welded, wherein in the welding position a laser beam is projected through the laser device and/or an electron beam through the electron beam device as a welding beam onto the welding object from a first side and/or from a second side onto the welding object is aligned; and generating S5 a weld seam on the welded object.
Zum Halten des Verschweißobjekts kann es möglich sein, dass die verspannten Werkstücke in der Haltevorrichtung bewegt werden und die Schweißung während dieser Bewegung ausgeführt wird (sogenanntes On-the-Fly Schweißen).In order to hold the object to be welded, it may be possible for the clamped workpieces to be moved in the holding device and for the welding to be carried out during this movement (so-called on-the-fly welding).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein derartiges Verschweißobjekt gehalten, welches ein erstes Werkstück und zumindest ein zweites Werkstück umfasst und diese Werkstücke miteinander durch die Schweißnaht verbunden werden, wobei das erste Werkstück und das zumindest eine zweite Werkstück zumindest bereichsweise im Bereich der Schweißnaht überlappen.According to a preferred embodiment of the method, such a welding object is held, which comprises a first workpiece and at least one second workpiece and these workpieces are connected to one another by the weld seam, with the first workpiece and the at least one second workpiece overlapping at least in regions in the region of the weld seam.
Zwischen dem ersten und einem zweiten Werkstück können sich dabei auch mehrere weitere Werkstücke befinden, etwa im zumindest teilweisen Überlapp.Several further workpieces can also be located between the first and a second workpiece, for example in at least a partial overlap.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der erste Haltebereich an einer ersten Seite des Verschweißobjekts angebracht und der zweite Haltebereich an einer zweiten Seite des Verschweißobjekts angebracht und das erste Werkstück entspricht der ersten Seite des Verschweißobjekts und das zweite Werkstück entspricht der zweiten Seite des Verschweißobjekts und mit dem ersten Haltebereich wird das erste Werkstück zum zweiten Werkstück hin gedrückt und mit dem zweiten Haltebereich wird das zweite Werkstück zum ersten Werkstück hin gedrückt.According to a preferred embodiment of the method, the first holding area is attached to a first side of the welding object and the second holding area is attached to a second side of the welding object and the first workpiece corresponds to the first side of the welding object and the second workpiece corresponds to the second side of the welding object and with With the first holding area, the first workpiece is pressed towards the second workpiece and with the second holding area, the second workpiece is pressed towards the first workpiece.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird durch eine erste Aussparung im ersten Haltebereich der Schweißstrahl auf die erste Seite des Verschweißobjekts aufgebracht und durch eine zweite Aussparung im zweiten Haltebereich der Schweißstrahl auf die zweite Seite des Verschweißobjekts aufgebracht, wobei die erste Aussparung und die zweite Aussparung aus einer Projektionsrichtung senkrecht auf die erste Seite und auf die zweite Seite aus gesehen einen bereichsweise durchgehenden Schweißnahtverlauf oder eine geschlossene Schweißnahtkontur darstellen und in dieser Projektion eine bereichsweise durchgehende Schweißnaht oder eine geschlossene Schweißnahtkontur erzeugt wird.According to a preferred embodiment of the method, the welding beam is applied to the first side of the object to be welded through a first cutout in the first holding area and the welding beam is applied to the second side of the object to be welded through a second cutout in the second holding area, with the first cutout and the second cutout being in a projection direction perpendicular to the first side and to the second side, represent a partially continuous weld seam or a closed weld seam contour and a partially continuous weld seam or a closed weld seam contour is generated in this projection.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird bei einer eingenommenen Schweißposition eine erste Schweißnaht an der ersten Seite in einem oder mehreren ersten Bereichen erzeugt und eine zweite Schweißnaht an der zweiten Seite in einem oder mehreren zweiten Bereichen erzeugt, wobei in Draufsicht aus der Projektionsrichtung die ersten und zweiten Bereiche alternierend aneinander anschließen und eine geschlossene Schweißnahtkontur erzeugt wird.According to a preferred embodiment of the method, when a welding position is assumed, a first weld seam is produced on the first side in one or more first areas and a second weld seam is produced on the second side in one or more second areas, with the first and second areas adjoin each other alternately and a closed weld seam contour is produced.
Dabei kann als „alternierend" verstanden werden, dass die Schweißnaht entlang deren Verlauf abschnittsweise von der ersten Seite ausgeprägt ist und dazwischen, davor oder danach von der zweiten Seite ausgeprägt ist und /oder umgekehrt.In this case, “alternating” can be understood to mean that the weld seam along its course is formed in sections from the first side and in between, before or after it is formed from the second side and/or vice versa.
Durch ein vorteilhaftes Aneinanderpressen der Werkstücke und ein Aufbringen des Schweißstrahls an beide Seiten, vorteilhaft ohne dabei das Verschweißobjekt aus der Haltevorrichtung zu lösen, kann der Schweißstrahl über das erste Werkstück und/oder das zweite Werkstück geführt werden und zumindest in einem bestimmten Abschnitt in der Projektionsrichtung durchgängig sein. In dem ersten Bereich kann somit eine erste Schweißnaht verlaufen und an deren Ende auf der zweiten Seite am zweiten Werkstück die zweite Schweißnaht anschließen, in der Projektion aufeinander dann an diesem Übergang von erster zu zweiter Seite eine in Projektion durchgängige Schweißnaht bilden. Dadurch kann ein Ausspannen des Verschweißobjekts aus der Haltevorrichtung beim Erzeugen der Schweißnaht vermieden werden und eine Stabilität der Schweißstelle vergrößert werden. Des Weiteren kann eine Taktzeit der Laserstrahlvorrichtung und/oder der Elektronenstrahlvorrichtung verkürzt werden und ein Verzug des Verschweißobjekts verringert werden.By advantageously pressing the workpieces together and applying the welding beam to both sides, advantageously without detaching the object to be welded from the holding device, the welding beam can be guided over the first workpiece and/or the second workpiece and at least in a specific section in the direction of projection be consistent. A first weld seam can thus run in the first area fen and at the end of which the second weld seam is connected to the second side on the second workpiece, in the projection on top of one another then forming a weld seam that is continuous in projection at this transition from the first to the second side. As a result, the object to be welded cannot be unclamped from the holding device when the weld seam is produced, and the stability of the weld point can be increased. Furthermore, a cycle time of the laser beam device and/or the electron beam device can be shortened and warping of the welding object can be reduced.
Die Schweißvorrichtung und/oder Bearbeitungsvorrichtung kann sich auch durch die in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und dessen Vorteile auszeichnen und umgekehrt.The welding device and/or processing device can also be characterized by the features mentioned in connection with the method and its advantages and vice versa.
Die Schweißvorrichtung kann sich auch durch die in Verbindung mit der Bearbeitungsvorrichtung genannten Merkmale und dessen Vorteile auszeichnen und umgekehrt.The welding device can also be distinguished by the features mentioned in connection with the processing device and its advantages, and vice versa.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.Further features and advantages of embodiments of the invention result from the following description with reference to the accompanying drawings.
Figurenlistecharacter list
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.The present invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments given in the schematic figures of the drawing.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Schweißvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
2 eine schematische Darstellung einer erzeugten Schweißnaht in beiden Seiten durch eine Schweißvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und -
3 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Herstellen einer Schweißnaht an einem Verschweißobjekt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
1 a schematic representation of a welding device according to an embodiment of the present invention; -
2 a schematic representation of a weld seam produced in both sides by a welding device according to an embodiment of the present invention; and -
3 a block diagram of method steps of the method for producing a weld seam on a weld object according to an embodiment of the present invention.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols denote the same elements or elements with the same function.
Die Schweißvorrichtung 10 umfasst zumindest eine Laservorrichtung 1 und/oder eine Elektronenstrahlvorrichtung 2, mit welcher ein Schweißstrahl erzeugbar ist und auf einen zu verschweißenden Bereich eines Verschweißobjekts VO ausrichtbar ist und durch welche eine Schweißnaht an dem Verschweißobjekt erzeugbar ist; eine Haltevorrichtung 3, mit welcher das Verschweißobjekt VO in einer Schweißposition haltbar ist, wobei in der Schweißposition ein Laserstrahl durch die Laservorrichtung 1 und/oder ein Elektronenstrahl durch die Elektronenstrahlvorrichtung 2 als Schweißstrahl auf das Verschweißobjekt VO von einer ersten Seite A und/oder von einer zweiten Seite B auf das Verschweißobjekt VO ausrichtbar ist. Die Laservorrichtung 1 und/oder eine Elektronenstrahlvorrichtung 2 sind lediglich schematisch dargestellt, wobei an jeder Seite des Verschweißobjekts VO eine eigene Laservorrichtung 1 und/oder eine Elektronenstrahlvorrichtung 2 vorhanden sein kann oder die Schweißvorrichtung 10 nur eine Laservorrichtung 1 und/oder Elektronenstrahlvorrichtung 2 umfassen kann, deren Strahl dann auf eine jeweilige oder auf beide Seiten A und B des Verschweißobjekts VO ausrichtbar sein kann, zeitlich nacheinander oder gleichzeitig.The
Die beiden verspannten Bleche W1 und W2 sind im Querschnitt dargestellt. Die Haltevorrichtung 3 mit Anpressmasken für die Werkstücke W1 und W2 kann so ausgeführt sein, dass die Schweißstellen von allen Seiten angepresst werden und trotzdem ein Durchschweißen und/oder Einschweißen möglich ist.The two braced sheets W1 and W2 are shown in cross section. The holding device 3 with pressure masks for the workpieces W1 and W2 can be designed in such a way that the welding points are pressed on from all sides and welding through and/or welding is still possible.
Die Haltevorrichtung 3 kann derart ausgeformt sein, um ein derartiges Verschweißobjekt VO zu halten, welches ein erstes Werkstück W1 und ein zweites Werkstück W2 umfasst und diese beiden Werkstücke miteinander durch die Schweißnaht verbindbar sind, wobei das erste Werkstück W1 und das zweite Werkstück W2 zumindest bereichsweise im Bereich der Schweißnaht überlappen. Dabei kann die Haltevorrichtung 3 einen ersten Haltebereich 3a und einen zweiten Haltebereich 3b umfassen, wobei der erste Haltebereich 3a an einer ersten Seite A des Verschweißobjekts VO anbringbar sein kann und der zweite Haltebereich 3b an einer zweiten Seite B des Verschweißobjekts VO anbringbar sein kann. Es kann das erste Werkstück W1 der ersten Seite A des Verschweißobjekts VO entsprechen und das zweite Werkstück W2 der zweiten Seite B des Verschweißobjekts VO entsprechen und die Haltevorrichtung 3 dazu eingerichtet und derart positioniert sein, um mit dem ersten Haltebereich 3a das erste Werkstück W1 zum zweiten Werkstück W2 hin zu drücken und mit dem zweiten Haltebereich 3b das zweite Werkstück W2 zum ersten Werkstück W1 hin zu drücken. Hierbei kann ein Spalt L zwischen dem ersten Werkstück W1 und dem zweiten Werkstück W2 verbleiben, oder diese direkt aneinander anliegen.The holding device 3 can be shaped in such a way as to hold such a welding object VO, which comprises a first workpiece W1 and a second workpiece W2 and these two workpieces can be connected to one another by the weld seam, the first workpiece W1 and the second workpiece W2 being at least partially connected overlap in the area of the weld. The holding device 3 can include a
Der erste Haltebereich 3a kann eine erste Aussparung A1 umfassen, durch welche der Schweißstrahl als erster Schweißstrahl ST1 auf die erste Seite A des Verschweißobjekts VO aufbringbar sein kann und der zweite Haltebereich 3b kann eine zweite Aussparung A2 umfassen, durch welche der Schweißstrahl als zweiter Schweißstrahl ST2 auf die zweite Seite B des Verschweißobjekts VO aufbringbar sein kann, gleichzeitig oder nacheinander. Hierbei kann die erste Aussparung A1 und die zweite Aussparung A2 aus einer Projektionsrichtung P aus gesehen, etwa eine Draufsicht auf die Oberfläche des ersten oder zweiten Werkstücks, senkrecht auf die erste Seite A und auf die zweite Seite B, einen bereichsweise durchgehenden Schweißnahtverlauf oder eine geschlossene Schweißnahtkontur K darstellen (
In der
Bei dem Verfahren erfolgt ein Bereitstellen S1 einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung; ein Bereitstellen S2 eines Verschweißobjekts; ein Halten S3 des Verschweißobjekts in einer Schweißposition durch die Haltevorrichtung; ein Erzeugen S4 und Ausrichten eines Schweißstrahls auf einen zu verschweißenden Bereich des Verschweißobjekts, wobei in der Schweißposition ein Laserstrahl durch die Laservorrichtung und/oder ein Elektronenstrahl durch die Elektronenstrahlvorrichtung als Schweißstrahl auf das Verschweißobjekt von einer ersten Seite und/oder von einer zweiten Seite auf das Verschweißobjekt ausgerichtet wird; und ein Erzeugen S5 einer Schweißnaht an dem Verschweißobjekt.In the method, a welding device according to the invention is provided S1; providing S2 a welding object; holding S3 the welding object in a welding position by the holding device; generating S4 and aligning a welding beam onto an area of the welding object to be welded, wherein in the welding position a laser beam is projected through the laser device and/or an electron beam through the electron beam device as a welding beam onto the welding object from a first side and/or from a second side onto the welding object is aligned; and generating S5 a weld seam on the object to be welded.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.Although the present invention has been fully described above with reference to the preferred exemplary embodiment, it is not restricted thereto but can be modified in a variety of ways.
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- EP 2919942 B1 [0005]EP 2919942 B1 [0005]
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2021
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