DE10203467A1

DE10203467A1 - Vorrichtung zum Verschweißen von Blechen

Info

Publication number: DE10203467A1
Application number: DE10203467A
Authority: DE
Inventors: Udo Mueller
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2003-07-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Verschweißen von Blechen, welche hierzu eine in einer Aufnahme (3) angeordnete druckmittelbetätigte Spannzange (4) und eine Laserschweißeinrichtung (2) aufweist. Um den Steuerungsaufwand beim Verschweißen von Blechen zu reduzieren, sind die Laserschweißeinrichtung (2) und die Aufnahme (3) relativ zueinander unbeweglich angeordnet. Bei einer Positionierung der Vorrichtung (1) im zu verschweißenden Bereich der Bleche wird zugleich eine exakte Positionierung der Aufnahme (3) der Spannzange (4) und der Laserschweißeinrichtung (2) bezüglich der Bleche, als auch relativ zueinander erreicht. Weiterhin wird durch die Vorrichtung eine bessere Schweißqualität erreicht, da die Laserschweißeinrichtung (2) ausschließlich in den Bereichen schweißt, in denen die Bleche durch die Spannzange (4) definiert gespannt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschweißen von Blechen mit einer Laserschweißeinrichtung.
Eine Vorrichtung zum Verschweißen von Blechen der eingangs genannten Art ist in der Praxis durch offenkundige Vorbenutzung bekannt und zählt dadurch zum Stand der Technik. Diese Vorrichtung wird im Automobilbau zum Verschweißen von Karosserieblechen eingesetzt. Die zu verschweißenden Karosseriebleche werden beispielsweise mittels Spannzangen entlang eines Verbindungsbereiches miteinander verspannt. Anschließend wird die Laserschweißeinrichtung in dem Verbindungsbereich der Bleche positioniert und die Bleche werden entlang des durch die Spannzangen vorgespannten Bereiches miteinander verschweißt. Sowohl das Verspannen der Bleche als auch das Schweißen mittels der Laserschweißeinrichtung erfolgt automatisiert in Abhängigkeit der Werkstückkontur der zu verschweißenden Bleche.
Als nachteilig hat sich der erhebliche Steuerungsaufwand sowohl für die Positionierung der Spannzangen und der Laserschweißeinrichtung als auch für das Verfahren der Laserschweißeinrichtung zum Verschweißen der Bleche erwiesen. Die Spannzangen müssen in Abhängigkeit der Werkstückkontur positioniert und gespannt werden. Anschließend muß die Laserschweißeinrichtung in Abhängigkeit der Werkstückkontur und der Spannzangenposition positioniert und verfahren werden. Weiterhin ergibt sich hierdurch eine ungleichmäßige Schweißqualität, da die Spannqualität entlang des Verbindungsbereiches variiert. Der Steuerungsaufwand erhöht sich zusätzlich, wenn abweichende Varianten von Blechen verschweißt werden.
Es ist weiterhin durch die DE 26 59 563 A1 eine durch ein Druckmittel beaufschlagbare Spannzange bekannt. Die Spannzange weist zwei Zangenschenkel auf, zwischen denen ein mit Druckmittel beaufschlagbares Kissen angeordnet ist. Die Zangenschenkel sind durch einen Bolzen gelenkig gelagert. Wenn das Kissen beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch mit Druck beaufschlagt wird, dann schließt die Spannzange. Wenn am Kissen kein Druck mehr anliegt, wird die Zange durch ein zwischen den Zangenschenkeln angeordnetes Federelement in eine geöffnete Stellung überführt.
Als nachteilig hat sich erwiesen, daß es beispielsweise beim Verspannen von Blechen aufgrund von Unebenheiten oder Toleranzen zu Verkantungen kommen kann und dadurch ein sicheres Verspannen der Bleche nicht gewährleistet ist.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche der Steuerungsaufwand beim Verschweißen von Blechen reduziert wird. Dabei sollen Einschränkungen der Schweißqualität vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung zum Verschweißen von Blechen vorgesehen, bei welcher die Vorrichtung zusätzlich eine Aufnahme für eine durch ein Druckmittel beaufschlagbare Spannzange zum Verspannen der Bleche aufweist, wobei die Aufnahme der Spannzange und die Laserschweißeinrichtung relativ zueinander unbeweglich angeordnet sind. Hierdurch wird durch eine Positionierung der Vorrichtung eine exakte Positionierung der Aufnahme der Spannzange und der Laserschweißeinrichtung bezüglich der zu verbindenden Bleche als auch relativ zueinander erreicht. Der Steuerungsaufwand wird dadurch erheblich reduziert. Weiterhin wird durch diese Vorrichtung eine bessere Schweißqualität erreicht, da die Laserschweißeinrichtung ausschließlich in den Bereichen schweißt, in denen die Bleche durch die Spannzange definiert gespannt sind. Außerdem wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine größere Einsatzmöglichkeit und Flexibilität erreicht, da auch Werkstücke mit unterschiedlichen Konturen und damit unterschiedlichem Schweißnahtverlauf geschweißt werden können.
Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Vorrichtung wird dadurch erreicht, daß die Vorrichtung ein Befestigungselement zur Fixierung an einem Roboterarm aufweist. Hierdurch wird die Flexibilität der Vorrichtung gesteigert.
Eine andere besonders vorteilhafte Ausführungsform wird dadurch erreicht, daß die Spannzange mittels einer Verfahreinheit relativ zur Laserschweißeinrichtung bewegbar ist. Hierdurch ist es möglich, die vorgespannten Bleche relativ zu der Laserschweißeinrichtung zu bewegen und so die Schweißnahtlänge und -ausbildung zu variieren.
Eine weitere besonders vorteilhafte Abwandlung der Vorrichtung wird dadurch erreicht, daß ein Laserstrahl der Laserschweißeinrichtung entlang einer vorbestimmten Bahn ablenkbar ist. Hierdurch ist es auf besonders einfache Art und Weise möglich, die Schweißnaht in Ausbildung und Länge zu variieren.
Eine andere besonders zweckmäßige Weiterbildung der Vorrichtung wird dadurch erreicht, daß die Spannzange zwei Schenkel aufweist, die mittels eines Gelenks elastisch gelagert sind. Hierdurch ist es möglich, Toleranzen und Unebenheiten der zu verspannenden Bleche auszugleichen und trotzdem eine sichere und exakte Verspannung zu gewährleisten. Durch die exakte Verspannung wird eine bessere Schweißnahtqualität erreicht.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung wird dadurch erreicht, daß das Gelenk einen Bolzen mit einer Gummischicht aufweist. Hierdurch wird die erforderliche Elastizität zum Ausgleich von Toleranzen und Unebenheiten auf besonders einfache Art und Weise erreicht.
Eine weitere besonders zweckmäßige Weiterbildung der Vorrichtung wird dadurch erreicht, daß die Vorrichtung zumindest zwei aneinandergrenzende Spannzangen aufweist.
Hierdurch wird eine Möglichkeit geschaffen, die zu verschweißenden Bleche in einem größeren Bereich miteinander zu verspannen, so daß in einer Aufspannung auch ein größerer Bereich mittels der Laserschweißeinrichtung verschweißt werden kann.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig. 1 eine Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 2 eine Vorrichtung in einer Vorderansicht;
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Spannzange in Ruhestellung;
Fig. 4 eine Seitenansicht einer Spannzange in Arbeitsstellung.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Verschweißen von in Fig. 4 dargestellten Blechen (13) in einer perspektivischen Ansicht. Hierzu weist die Vorrichtung 1 eine Laserschweißeinrichtung 2 und eine Aufnahme 3 für eine mit einem Fluid beaufschlagbare Spannzange 4 auf. Die Vorrichtung 1 kann durch ein Befestigungselement 5 an einem nicht dargestellten Roboterarm befestigt werden. Zum Verschweißen beispielsweise von zwei Karosserieblechen wird die Vorrichtung 1 mittels des Roboterarmes in einem Verbindungsbereich der Bleche positioniert. Anschließend werden die Bleche mittels der Spannzange 4 miteinander verspannt und durch die Laserschweißeinrichtung 2 in dem durch die Spannzange 4 vorgespannten Bereich verschweißt.
Fig. 2 zeigt die Vorrichtung 1 in einer Vorderansicht. Zu erkennen ist eine Verfahreinheit 6 in ihrer Ausgangsstellung und in einer zweiten, lediglich gestrichelt dargestellten Stellung. Mittels der Verfahreinheit 6 ist die Spannzange 4 relativ zur Laserschweißeinrichtung 2 verfahrbar, während die Aufnahme 3 relativ zur Laserschweißeinrichtung 2 unbeweglich bleibt. Hierdurch lassen sich Schweißnahtlänge und -ausbildung variieren.
Die Spannzange 4 ist in Fig. 3 und Fig. 4 in Ruhe- und in Arbeitsstellung in einer Seitenansicht vergrößert dargestellt. Zum Verspannen von Blechen (13) weist die Spannzange 4 zwei durch ein Gelenk 7 beweglich gelagerte Schenkel 8 auf. Das Gelenk 7 ist durch einen Bolzen 9 mit einer Gummischicht 10 elastisch ausgebildet. Auf diese Weise können Unebenheiten und Toleranzen der Bleche ausgeglichen und ein sicheres und exaktes Verspannen der Bleche gewährleistet werden. Durch ein mit einem Fluid beaufschlagbarem Kissen 11 läßt sich die Spannzange 4 von der Ruhestellung in die Arbeitsstellung überführen, in der die Bleche derart miteinander verspannt werden, daß sie anschließend durch einen Laserstrahl 12 der Laserschweißeinrichtung 2 miteinander verschweißt werden können. Bei nicht beaufschlagtem Kissen 11 wird die Spannzange 4 durch ein Federelement 14 wieder in die Ruhestellung zurückgeführt. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Vorrichtung
2 Laserschweißeinrichtung
3 Aufnahme
4 Spannzange
5 Befestigungselement
6 Verfahreinheit
7 Gelenk
8 Schenkel
9 Bolzen
10 Gummischicht
11 Kissen
12 Laserstrahl
13 Blech
14 Federelement

Claims

1. Vorrichtung (1) zum Verschweißen von Blechen (13) mit einer Laserschweißeinrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) zusätzlich eine Aufnahme (3) für eine durch ein Druckmittel beaufschlagbare Spannzange (4) zum Verspannen der Bleche (13) aufweist, wobei die Aufnahme (3) der Spannzange (4) und die Laserschweißeinrichtung (2) relativ zueinander unbeweglich angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) ein Befestigungselement (5) zur Fixierung an einem Roboterarm aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzange (4) mittels einer Verfahreinheit (6) relativ zur Laserschweißeinrichtung (2) bewegbar ist.

4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserstrahl (12) der Laserschweißeinrichtung (2) entlang einer vorbestimmten Bahn ablenkbar ist.

5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzange (4) zwei Schenkel (8) aufweist, die mittels eines Gelenks (7) elastisch gelagert sind.

6. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk (7) einen Bolzen (9) mit einer Gummischicht (10) aufweist.

7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) zumindest zwei aneinandergrenzende Spannzangen (4) aufweist.