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Gattung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Hochenergie-, insbesondere zum Laserschweißen von beschichteten Blechen,
insbesondere von Karosseriebauteilen im Kfz-Bau.
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Des weiteren betrifft die Erfindung
eine Vorrichtung zum Durchführen
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Stand der
Technik
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Die im Kfz-Bau verwendeten Bleche
sind in der Regel oberflächenbeschichtet,
zum Beispiel mit einer Zinkschicht versehen. Zum Verbinden derartiger
Bleche werden die Bleche in der Regel durch Kniehebelspannvorrichtungen
oder dergleichen gespannt und dann durch Schweißnähte verbunden. Dies führt jedoch
zu Problemen, da nicht nur aufgeschmolzenes Material aus den Dampfkapillaren
der Schweißnaht
herausgeschleudert wird, sondern auch Gase entstehen, die üblicherweise
nicht entweichen können.
Dies führt
zu Qualitätseinbußen an den Schweißnähten.
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Man hat deshalb schon vorgeschlagen,
in einem gesonderten Arbeitsgang Bleche an freien Schenkeln durch
spitze Werkzeuge so stark zu pressen, daß die freien Schenkel auseinander
klaffen, um hierdurch einen Spalt zu bilden, durch die die beim Schweißen entstehenden
Gase entweichen können. Es
ist nicht bekannt, ob diese Verfahrensweise zum Stand der Technik
zählt.
Druckschriftliche Belege hierfür
sind nicht bekannt. Ebenfalls keine druckschriftlichen Belege liegen
vor für
lediglich mündliche Hinweise,
daß bereits
vorgeschlagen worden sein soll, zwischen die freien Schenkel von
miteinander durch Laserschweißen
zu verbindenden Bleche des Kfz-Baus einen Keil einzuführen, um
dadurch die Bleche auseinanderzudrücken und dadurch Gasableitungskanäle zu bilden.
Es ist ein Keil erforderlich ist, der zwischen die freien Schenkel
von Blechen eingeführt
und dann zwischen die Blechschenkel hindurchgezogen werden muß. Hierfür sind relativ
hohe Kräfte erforderlich,
ganz abgesehen davon, daß die
Bleche und ihre Oberflächenbeschichtung
durch derartige mit hoher Kraft zwischen die Bleche hindurchgezogenen
Keile beschädigt
werden können.
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Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das
gattungsgemäß vorausgesetzte
Verfahren prozessgünstiger
zu gestalten.
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Des weiteren liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Vorrichtung bereitzustellen,
mit der das erfindungsgemäße Verfahren
durchführbar
erscheint.
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Lösung der
Aufgabe betreffend das Verfahren
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Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch
1, 2 oder 11 wiedergegebenen Merkmale gelöst.
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Einige Vorteile
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Bei Ausgestaltung gemäß der in
den Patentansprüchen
1 und 2 beschriebenen Verfahrensweisen werden im Gegensatz zum Stand
der Technik die miteinander durch eine Laserschweißnaht zu
verbindenden Bleche im Durchlaufverfahren gleichzeitig gespannt,
im Nahtbereich zwecks Bildung von Gasableitungskanälen verformt
und lasergeschweißt.
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Die Nähte können entweder als durchlaufende
oder als sogenannte Steppnähte,
also unterbrochene Nähte,
durchgeführt
werden.
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Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch
11 geschieht das Umformen in einer Kniehebelspannvorrichtung, die
bevorzugt pneumatisch beaufschlagt wird. Hierzu kann eine am Markt
bekannte Kniehebelspannvorrichtung verwendet werden, die entsprechend
der Erfindung umgerüstet
werden kann. Die Bauabmessungen brauchen sich dadurch nicht zu verändern. Dadurch
können
bereits eingesetzte Kniehebelspannvorrichtungen in einfacher Weise
durch Austausch von Spannelementen und Widerlagern (Kiefer) umgerüstet werden,
um auch für den
erfindungsgemäß angestrebten
Einsatz Verwendung finden zu können.
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Bei dem im Patentanspruch 2 beschriebenen Verfahren
erfolgt das Schweißen
im kontinuierlichen Durchlaufverfahren.
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Dadurch, daß in allen Fällen die
Bleche gleichzeitig gespannt, im Nahtbereich zwecks Bildung von
Gasableitungskanälen
verformt und lasergeschweißt
werden, entfällt
das bei den vorbeschriebenen Verfahrensweisen separate Verformen
der Bleche in einem getrennten Arbeitsvorgang.
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Bei dem aus Patentanspruch 3 ersichtlichen Verfahren
werden die Blechteile im Kantenbereich im kontinuierlichen Durchlaufverfahren
derart zusammengepreßt,
daß sie
an den freien Schenkeln auseinander klaffen, so daß hier die
Gase entweichen können.
Dieses Zusammenpressen geschieht somit gleichzeitig beim Schweißen durch
den Laserstrahl, wobei der Fokus des Laserstrahls in der gleichen Ebene
wie das Anpresswerkzeug liegt.
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Die miteinander durch Laserschweißen zu verbindenden
Bleche werden nicht nur unterschiedliche Blechdicken, sondern womöglich auch
unterschiedliche Beschichtungen, Beschichtungsstärken oder dergleichen aufweisen.
Hierfür
schlägt
Patentanspruch 4 eine Verfahrensweise vor, bei der die Anpresskraft
veränderbar
auf die Bleche aufgebracht werden kann, um die Gasableitungskanäle zu erzeugen.
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Bei der Verfahrensweise nach Patentanspruch
5 wird die Anpresskraft beim Laserschweißen gesteuert oder geregelt,
bevorzugt in Abhängigkeit der
Blechdicke der miteinander zu verschweißenden Bleche und/oder des
Aufklaffwinkels der sich auseinanderspreizenden freien Schenkel
der Blechränder.
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Patentansprüche 6 und 7 beschreiben vorteilhafte
erfindungsgemäße Verfahrensweisen.
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Nach Patentanspruch 8 kann mindestens eine
der Umformrollen einen eigenen motorischen Rollenantrieb aufweisen,
der mit einer gewissen Kraft die Umformrolle antreibt, das heißt, die
Bleche werden über
die Umformrollen nicht vorwärtsbewegt. Auch
werden die jeweils angetriebenen Rollen nicht unbedingt mit einer
bestimmten Drehzahl angetrieben.
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Patentansprüche 9 und 10 beschreiben alternative
Verfahren.
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Lösung der
Aufgabe betreffend die Vorrichtung
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Diese Aufgabe wird durch Patentanspruch 12
oder 13 gelöst.
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Einige Vorteile
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Bei der Lösung gemäß Patentanspruch 12 ist das
Laserschweißgerät direkt
mit den Umformwerkzeugen in Form von Umformrollen verbunden, so
daß das
Laserschweißgerät mit den
Umformrollen an den miteinander zu verschweißenden Bauteilen – relativ gesehen – vorbeigeführt werden
kann.
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Bei der Lösung nach Patentanspruch 13
sind das Laserschweißgerät und die
Umformrollen mit dem Roboterarm verbunden.
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Gemäß Patentanspruch 14 ist mindestens eine
der Rollen mit einer geeigneten Profilierung versehen, die beim
Anpressen gegen die miteinander zu verschweißenden Bleche mindestens in
einem der Bleche Umformungen erzeugt, durch die Gasableitungskanäle im Nahtschweißbereich
hergestellt werden.
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Vorteilhafterweise schneiden sich
die Rollenachsen der Umformrollen unter einem spitzen Winkel – Patentanspruch
15.
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In den Patentansprüchen 16
bis 58 sind vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben.
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In der Zeichnung ist die Erfindung – teils schematisch – beispielsweise
veranschaulicht. Es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
in schematischer Teilansicht;
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2 die
aus 1 ersichtlichen
Umformrollen in der Seitenansicht;
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3 eine
Stirnansicht zu 2;
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4 eine
weitere Ausführungsform
für Umformrollen,
ebenfalls in der Seitenansicht;
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5 eine
Stirnansicht zu 4;
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6 abermals
eine weitere Ausführungsform
für Umformrollen
in der Seitenansicht;
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7 eine
Stirnansicht zu 6;
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8 eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung;
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9 abermals
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung;
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10 bis 27 verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung.
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Mit dem Bezugszeichen 1 ist
insgesamt eine kombinierte Laserschweiß- und Umformvorrichtung bezeichnet,
die im wesentlichen aus einer Laserschweißvorrichtung 2 und
einer Umformvorrichtung 3 besteht.
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Die Laserschweißvorrichtung 2 und
die Umformvorrichtung 3 sind an einem nicht dargestellten Roboterarm
als insgesamt bewegliche Baueinheit angeordnet und in Längsachsrichtung
von miteinander zu verschweißenden,
bei der dargestellten Ausführungsform
feuerverzinkten Karosserieblechen 4 und 5 in Längsachsrichtung
X bzw. Y derselben insgesamt beweglich angeordnet. Die Karosseriebleche 4 und 5 sind
lediglich schematisch angedeutet. Statt zwei Karosserieblechen 4 und 5 können auch
mehr als zwei Karosseriebleche 4, 5, z. B. drei
Karosseriebleche, miteinander lasergeschweißt werden. Schließlich brauchen
die Karosseriebleche 4 und 5 nicht planparallel
mit ihrem gesamten Oberflächenbereich
aufeinanderzuliegen. Die Karosseriebleche 4, 5 können auch
Teil von Karosseriebaufeilen sein, die z. B. mit flanschartigen,
freien Schenkeln oder dergleichen miteinander durch Laserschweißen verbunden
werden.
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Die Laserschweißvorrichtung 2 kann
eine handelsübliche
Bauform besitzen, wobei der Schweißfokus 6 in einem
gewissen Seitenabstand B von einer Längsseite 7 der Karosseriebleche 4 und 5 angeordnet
ist. Der Fokus 6 ist dabei auf der der Längsseite 7 abgekehrten
Seite der Karosseriebleche 4 und 5 angeordnet.
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Die Karosseriebleche 4 und 5 können im übrigen – was in
der Zeichnung nicht veranschaulicht ist – durch eine oder mehrere Spannvorrichtungen,
z. B. durch Kniehebelspannvorrichtungen, kraftschlüssig in
der zu verschweißenden
Position gespannt und gehalten werden.
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Das Spannen der Karosseriebleche 4 und 5 kann
z. B. von der Längsseite 7 oder
von der gegenüberliegenden
Längsseite 8 der
Karosseriebleche 4 und 5 geschehen.
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Bei der aus 1 ersichtlichen Ausführungsform werden die Karosseriebleche 4, 5 durch nicht
dargestellte Klemmvorrichtungen im Bereich 9, also auf
der der Längsseite 8 zugekehrten
Seite der Karosseriebleche 4 und 5 gespannt und
gehalten. In Längsachsrichtung
der Karosseriebleche 7 und 8 können mehrere derartiger Spannvorrichtungen,
z. B. Kniehebelspannvorrichtungen, vorgesehen werden, die in geeigneter
Weise – vorzugsweise
zentral – durch
Druckluft gesteuert werden (gleichfalls nicht dargestellt). Die
durch den Schweißfokus 6 zu
bildende Schweißnaht
ist schematisch als Linie dargestellt und mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet
und kann entweder durchgehend sich in Längsachsrichtung X bzw. Y der
miteinander zu verschweißenden
Karosseriebleche 4, 5 erstrecken oder auch unterbrochen sein
(sogenannte Steppnaht). Zum Beispiel kann im letzteren Fall die
Schweißnaht 10 zwischen
Klemmbacken von nicht dargestellten Klemmvorrichtungen, z. B. Kniehebelspannvorrichtungen,
angeordnet sein.
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In dem Bereich 11 der Karosseriebleche
bzw. Karosseriebauteile 4 und 5 wirken auf der
Ober- und Unterseite ein Paar von Umformrollen 12 bzw. 13 ein, deren
Drehachsen 14 bzw. 15 sich unter einem spitzen
Winkel α schneiden.
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Die untere Umformrolle 13 ist
um eine Schwenkachse 16 in Richtung C bzw. D um ein begrenztes
Maß schwenkbeweglich
und in Richtung D auch gegen die Unterseite des hier vorgesehenen Karosseriebauteils 5 unter
hohem Druck, zum Beispiel mit etwa 70 bis 350 kg/cm2,
vorzugsweise 200 kg/cm2, anpreßbar. Die
Umformrollen 12 und 13 sind an ihrem mit den Karosseriebauteilen
bzw. Karosserieblechen 4 und 5 in Berührung kommenden
Umfang 17 bzw. 18 abgerundet ausgebildet und pressen die
Karosseriebauteile 4 und 5 oder dergleichen mit so
hoher Kraft gegeneinander, daß die
freien Seitenstreifen 9 bzw. 11 um einen spitzen
Winkel β auseinander
klaffen, wodurch sich Gasableitungskanäle bilden. Hierdurch können die
beim Laserschweißen entstehenden
Gase und Metallspritzer aus dem Nahtbereich seitlich entweichen.
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Die untere Umformrolle 13 ist
motorisch angetrieben, z. B. über
einen im einzelnen nicht dargestellten und in der Umformvorrichtung 3 befindlichen, vorzugsweise
abwechselnd beidseitig mit Druckmitteldruck, insbesondere pneumatisch
beaufschlagten Zylinder, der somit über die Achse 16 einen
Hebel 21 in Richtung C bzw. D schwenkt und damit die Umformrolle 13 entweder
gegen das untere Karosseriebauteil 5 unter hohem Druck
anpresst oder die Umformrolle 13 in Richtung C wieder wegschwenkt.
Im Bedarfsfalle ist es aber auch möglich, beide Umformrollen 12 und 13 motorisch
anzutreiben.
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Schließlich kann in Abwandlung der
aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsform die untere Umformrolle 13 gesteuert
oder geregelt gegen das untere Karosseriebauteil 5 angepreßt werden.
Hierzu können
z. B. in einem Speicher empirische Werte abgelegt sein, die je nach
Blechdicke, Art der Oberflächenbehandlung
der Karosseriebauteile 4, 5 oder dergleichen die
jeweilige Umformrolle, z. B. 13, mit der erforderlichen
Kraft gegen das betreffende Karosseriebauteil 5 oder dergleichen
anpresst.
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Zwar übernehmen in der Regel die
Umformrollen 12 und 13 nicht den Vorschub in Längsachsrichtung
X bzw. Y der miteinander zu verschweißenden Karosseriebleche bzw.
Karosseriebauteile 4 und 5, jedoch empfiehlt es
sich, wenigstens eine der Rollen, im Bedarfsfalle auch beide Umformrollen 12 und 13 mit
einer vorgegebenen oder regelbaren oder gleichbleibenden Drehzahl
anzutreiben, durch die allerdings z. B. nicht der Vorschub der miteinander
zu verschweißenden
Karosseriebauteile 4, 5 oder dergleichen bestimmt
wird.
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Des weiteren ist es möglich, daß die Drehachsen 14 und 15 sich
nicht unter einem spitzen Winkel α schneiden,
sondern daß sie
parallel oder annähernd
parallel zueinander verlaufen. Die Umformrollen 12 und 13 können an
ihrem Umfang 17 und 18 mit die betreffenden Oberflächen der
miteinander zu verschweißenden
Karosseriebleche oder Karosseriebauteile 4 und 5 umformenden
Vorsprüngen und/oder
Rücksprüngen und/oder
Rifflungen bzw. Riefungen versehen sein, die dann durch Umformung
der betreffenden Karosseriebleche 4 und 5 oder
dergleichen für
die entsprechenden Gasableitungskanäle sorgen, durch die die beim
Schweißen entstehenden
Gase oder dergleichen entweichen können.
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Wie man erkennt, wird das Spannen,
Umformen zur Bildung von Gasableitungskanälen und das Laserschweißen gleichzeitig
in einem einzigen Durchlaufverfahren vorgenommen.
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Statt die miteinander zu verschweißenden Karosseriebleche
oder Karosseriebauteile 4 und 5 durch nicht dargestellte,
zum Beispiel als Kniehebelspannvorrichtungen ausgebildete Klemmvorrichtungen
zu spannen, ist es auch möglich,
die miteinander zu verschweißenden
Karosseriebleche 4 und 5 oder dergleichen durch
die Umformrollen 12 und 13 selbst in dem Augenblick,
in dem sie durch den Laserstrahl miteinander verschweißt werden,
zu spannen, umzuformen und zu verschweißen.
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Das Spannen, Umformen und Verschweißen erfolgt
kontinuierlich, auch in den Fällen,
in denen sogenannte Steppnähte,
also unterbrochene Schweißnähte, erzeugt
werden. Ein besonderer Arbeitsdurchgang, um Verformungen in den
Karosserieblechen 4 und 5 oder dergleichen vorzunehmen,
ist demnach nicht erforderlich. Dadurch ergibt sich eine verkürzte Prozeßdauer.
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In den 2 bis 7 sind für Teile gleicher Funktion die
gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet
werden.
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Bei der Ausführungsform nach den 2 und 3 handelt es sich um die aus 1 ersichtlichen Umformrollen 12 und 13 mit
an ihrem Umfang 17 und 18 jeweils nach einem Radius
abgerundeten Umfangteilen, während
bei der Ausführungsform
nach den 4 und 5 die Umformrollen 17 und 18 an
ihrem Umfang mit in gleichen oder unterschiedlichen Abständen zueinander
angeordneten, parallel zueinander verlaufenden Zähnen 22 bzw. 23 versehen sind,
durch die die miteinander zu verschweißenden Karosseriebauteile 4 und 5 derart
verformt werden, derart, daß Gasableitungskanäle entstehen.
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Bei der Ausführungsform nach 6 sind die Umformrollen 17 und 18 an
ihrem jeweiligen Umfang 17 und 18 mit etwa kreuzweise
angeordneten Rifflungen oder riefenförmigen Vertiefungen versehen,
durch die diese Umformungen zur Bildung von Gasableitungskanälen ausgebildet
sind.
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Die Spaltdicke zwischen den miteinander laserzuverschweißenden Karosserieblechen 4 und 5 bzw.
Karosseriebauteilen zur Ableitung von Gasen kann im Bereich von
etwa 1/10 bis 2/10 Millimetern liegen.
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Bei der aus 8 ersichtlichen Ausführungsform ist mit dem Bezugszeichen 25 insgesamt eine
Kniehebelspannvorrichtung bezeichnet, die einen Spannkopf 26 und
koaxial dazu einen motorischen Antrieb 27 aufweist, der
bei der dargestellten Ausführungsform
eine Kolben-Zylinder-Einheit umfaßt, die einen abwechselnd beidseitig
durch Druckmitteldruck, vornehmlich pneumatisch, zu beaufschlagenden
Kolben 28 umfaßt,
der längsverschieblich
und dichtend in Richtung X bzw. Y angeordnet ist. Zu diesem Zweck
weist der Zylinder 29 an entgegengesetzten Enden Kanäle 30 und 31 auf,
durch die abwechselnd durch geeignete Steuerungsmittel Druckmitteldruck,
zum Beispiel Druckluft, herangeführt wird,
um den Kolben in Richtung X oder Y anzutreiben.
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Mit dem Kolben 28 ist ein
vorliegend als Kolbenstange ausgebildetes Getriebeelement 32 gekuppelt,
das durch eine Wand 33 durch eine Dichtung 34 abgedichtet
hindurchgeführt
wird. Die Kolbenstange 32 durchgreift einen Innenraum 35 des
Spannkopfes 26, in dem ein nicht dargestelltes Kniehebelgelenk angeordnet
ist, das um eine gehäusefeste
Achse in Richtung A bzw. B je nach Beaufschlagung des Kolbens 28 durch
Druckmitteldruck um ein vorgegebenes Winkelmaß schwenkbeweglich ist. Die
Achse 36 besitzt an ihren nach außen heraustretenden Enden vorliegend
eine quadratische Gestaltung um ein als Spannarm ausgebildetes Spannelement 37 darauf formschlüssig durch
Klemmen befestigen zu können. Die
Achse kann an der in 8 nicht
dargestellten gegenüberliegenden
Seite ebenso gestaltet sein, aber im Bedarfsfalle auch nur einseitig
aus dem Spannkopf 26 hervortreten.
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Mit dem Spannarm 37 ist
um eine lediglich schematisch angeordnete Drehachse 38 eine
Umformrolle 39 drehbar gelagert, die über ihren Umfang mit zwei konzentrischen
Kreisen um die Drehachse 38 vorzugsweise mit gleichen Winkelabständen zueinander
angeordnete, als Vorsprünge
ausgebildete Profilierungen 40 bzw. 41 aufweist.
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Die Umformrolle 39 wirkt
mit einem als Kiefer ausgebildeten Widerlager 42 zusammen,
das eine weitere Umformrolle 43 umfaßt, die im Bereich der Profilierung 40 und 41 konzentrische
nutförmige
Vertiefungen 44 bzw. 45 aufweist, in die die als
Vorsprünge
ausgebildeten Profilierungen 40 und 41 eingreifen.
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Zwischen den beiden Umformrollen 39 und 43 kommen
die zu behandelnden Bleche oder Karosserieteile zu liegen. Die Bleche
können
angetrieben zwischen den Rollen hindurchgeführt werden, die mit hohem Druck
gegen die Oberflächenteile
der betreffenden blechförmigen
Karosserieteile einwirken und diese im Bereich der Profilierungen 40, 41 bzw. 44, 45 verformen,
um Gasabführungskanäle zu bilden. Diese
blechförmigen
Teile sind bevorzugt oberflächenbehandelt,
zum Beispiel feuerverzinkt und sollen anschließend, zum Beispiel im Karosseriebau, laserverschweißt werden,
wobei die so gebildeten Gasabführungskanäle das Entweichen
der beim Schweißen
auftretenden Gase ermöglichen.
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Die Umformrollen 39 und 43 können austauschbar
angeordnet werden, um zum Beispiel unterschiedliche Rollen anzuordnen,
und zwar mit unterschiedlichen Profilierungen, um die nach den Anwendungsfällen unterschiedlichen
Gasabführungskanäle zu erzeugen.
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Solche unterschiedlichen Profilierungen
sind zum Beispiel in den 10 bis 14 beschrieben. Die dort
dargestellten Umformrollen 39 und 43 sind in den 10 sowie 12 bis 14 jeweils
paarweise dargestellt. Die Anordnung kann aber auch anders getroffen
werden, zum Beispiel können
die jeweils als untere Rolle (Kiefer) dargestellten Rollen 43 die
Rolle 39 bilden und umgekehrt.
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Bei der Ausführungsform nach 10 und 11 ist die Umformrolle 39 mit
einem konzentrischen Ring von Profilierungen versehen, die als über den übrigen Umfang
der Umformrolle 39 hervorragende, relativ spitze noppenförmige Erhebungen
ausgestaltet sind, die alle gleiche Höhen aufweisen und im gleichen
Winkelabstand über
den Umfang verteilt angeordnet sind. Die Mittelpunkte der Profilierung 46 liegen
auf einem gedachten konzentrischen Kreis (Spur) 47, während das
Widerlager 42 und damit sozusagen die den Kiefer bildende
Umformrolle 43 eine konzentrische Vertiefung 48 aufweist,
die eine gleichmäßige Querschnittsform besitzt
und in die die vorsprungartigen Profilierungen 46 entweder
formschlüssig
oder mit Spiel eingreifen, so daß die zwischen den Umformrollen 39 und 43 zu
liegen kommenden blechförmigen
Karosserieteile unter hohem Druck verformt werden und dadurch Gasabführungskanäle geschaffen
werden (nicht dargestellt).
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Bei der Ausführungsform nach 12 sind wie bei der Ausführungsform
nach 8 zwei Reihen von
Profilierungen 40 und 41 dargestellt, während hohlkehlenartige
oder nutförmige
Vertiefungen 44, 45 ebenfalls wie bei der Ausführungsform
nach 8 dargestellt sind,
in die die Vorsprünge 40 und 41 entweder
passend oder mit Spiel eingreifen, so daß die zwischen den Umformrollen 39 und 43 zu
liegen kommenden blechförmigen
Karosserieteile entsprechend verformt werden können, um Gasabführkanäle zu bilden.
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Bei der Ausführungsform nach 13 besitzt die Umformrolle 39 eine
nutförmige
Vertiefung 49, die konzentrisch zu der Umformrolle 39 angeordnet
ist und im axialen Abstand daneben einen konzentrischen Kreis von
als Vorsprünge
ausgebildete Profilierungen 50, die mit gleichem Winkelabstand zueinander
angeordnet sind und in eine nutförmige ringförmige Vertiefung 51 der
Umformrolle 43 entweder mit Spiel oder formschlüssig eingreifen.
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Neben der nutförmigen Vertiefung 51 sind
diametral gegenüberliegend
zu der nutförmigen
Vertiefung 49 der Umformrolle 39 zahlreiche über den
Umfang der Umformrolle 43 verteilt angeordnete Vorsprünge bzw.
Profilierungen 52 angeordnet. Die Profilierungen 52 sind
mit gleichmäßigem Winkelabstand
zueinander angeordnet und können
alle gleiche Formen, aber auch unterschiedliche Formen aufweisen
und entweder mit Spiel oder passend in die nutförmige Vertiefung 49 eingreifen.
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Bei der Ausführungsform nach 14 besitzt die Umformrolle 39 zwei
Ringe von mit gleichmäßigen Winkelabständen jeweils
zueinander angeordneten Vorsprüngen
bestehende Vertiefungen 53 bzw. 54, wobei die
Reihen allerdings in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind,
so daß jeweils
Vorsprünge 53 der
einen Reihe auf Lücke
gegenüber
der Reihe von Vorsprüngen 54 (14) angeordnet sind. Die
als Vorsprünge
ausgebildeten Profilierungen 53 und 54 greifen
entweder mit Spiel oder passend in diametral gegenüberliegend
angeordnete nutförmige
und als Hohlkehlen ausgebildete Vertiefungen 55 bzw. 56 ein,
so daß auch
hier dazwischen anzuordnende Karosserieblechteile entsprechend verformt
werden können,
und zwar gleichfalls zur Bildung von Gasabführkanälen.
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Bei der Ausführungsform nach 9 sind für Teile gleicher Funktion die
gleichen Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform nach 8 verwendet worden. Bei
dieser Ausführungsform
sind die Umformwerkzeuge 57 bzw. 58 als vorzugsweise
austauschbare Backen ausgebildet, die die Profilierungen zum Erzeugen
von Gasableitungskanälen
aufweisen. Dabei können
die Umformwerkzeuge 57 und 58 gleiche oder unterschiedliche
Profilierungen aufweisen. Einige dieser Profilierungen sind in den 15 bis 25 dargestellt, wobei die 23 bis 25 lediglich die oberflächennahe
Profilgestaltung dieser Umformwerkzeuge 57 bis 58 veranschaulichen.
Bei der Ausführungsform
nach 15 und 16 sind die als auswechselbare
Klemmbacken ausgestalteten Umformwerkzeuge 57 und 58 mit
als Vorsprüngen ausgebildeten
Profilierungen mit zahlreichen Profilierungen 59 bzw. 60 versehen,
wobei die Profilierungen 59 als Rillen und die Profilierungen 60 als
Vorsprünge
ausgebildet sind, die entweder passend oder mit Spiel in die als
Vertiefungen, Sicken oder nutförmige
Aussparungen wie Hohlkehlen oder dergleichen ausgebildeten Profilierungen 59 eingreifen, um
die zwischen den Umformwerkzeugen 57 und 58 anzuordnenden
blechförmigen
Konstruktionselemente zwecks Bildung von Gasabführungskanälen zu verformen (nicht dargestellt).
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Bei der Ausführungsform nach 17 und 18 ist das Umformwerkzeug 57 an
der Stirnseite 61 glattwandig ausgebildet, während das
Umformwerkzeug 58 sich über
die Breite L erstreckende leistenförmige Profilierungen 62 aufweisen,
die vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen sowie
parallel zueinander an dem Umformwerkzeug 58 angeordnet
sind.
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Die Ausführungsform nach 19 und 20 unterscheidet sich von den vorbeschriebenen
Ausführungsformen
dadurch, daß beide
Umformwerkzeuge 57 und 58 an ihren einander zugekehrten Stirnseiten
mit sich über
ihre Breite L erstreckenden gegeneinander gerichteten, als Vorsprünge ausgebildeten
Profilierungen 63 und 64 versehen sind. Die Profilierungen
sind als leistenförmige,
relativ scharfkantige Zähne
ausgestaltet. Im Bedarfsfalle können diese
aber auch abgerundet ausgebildet sein. Die zahnartigen Vorsprünge sind
koaxial zueinander angeordnet.
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Bei der Ausführungsform nach 21 sind die Umformwerkzeuge 57 und 58 an
ihren einander zugekehrten Stirnseiten ebenfalls mit zahnförmigen Profilierungen 65 und 66 versehen,
die ineinandergreifen, das heißt,
die Profilierungen 65 sind als Vorsprünge ausgebildet, während die
Profilierungen 66 als Vertiefungen ausgestaltet sind, in
die die Vorsprünge 65 formschlüssig oder
mit Spiel eingreifen.
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Bei der Ausführungsform nach 23 und 24 hat das Umformwerkzeug 57 mehrere
abgestufte Zylinderräume 67,
deren Längsachsen
parallel zueinander verlaufen und in denen jeweils Kolben 68 mit
Kolbenstangen 69 längsverschieblich
und dichtend geführt
sind. Die Kolben können
zumindest einseitig durch Druckmitteldruck, zum Beispiel pneumatisch
oder hydraulisch beaufschlagt werden. Die Kolbenstangen 69 ragen
aus den Umformwerkzeugen 57 in Richtung auf das Umformwerkzeug 58 hervor und
wirken mit entsprechend angepaßten
Profilierungen in Form von Ausnehmungen 70 zusammen, so daß die zwischen
die Umformwerkzeuge 57, 58 anzuordnenden Karosseriebauteile
mit Verformungen versehen werden können, die die Gasabführungskanäle bilden.
Zu- und Abführkanäle für das Druckmittel,
die die Kolben 68 beaufschlagen sind aus Gründen der
Vereinfachung nicht dargestellt. Die Kolbenstangen 69 können passend
in die Profilierung 70 oder mit Spiel eingreifen.
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In Abänderung der vorbeschriebenen
Konstruktion gemäß 23 und 24 können
die Kolben und Kolbenstangen einstückig mit dem Umformwerkzeug 57 versehen
sein und hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch angetrieben sein.
Dadurch entfallen Abdichtungen zwischen den Kolben, da das Umformwerkzeug 57 in
diesem Fall durch einen nicht dargestellten Stempel, Kolben oder
dergleichen in entgegengesetzten Richtungen durch entsprechende
Druckmittelbeaufschlagung, insbesondere hydraulisch, pneumatisch
oder mechanisch angetrieben werden kann. Auch das Umformwerkzeug 58 kann
zusätzlich
oder statt dessen hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch angetrieben
werden. Die Bewegungen können
synchronisiert sein.
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In den 25 bis 27 sind weitere Profilierungen 71, 72, 73, 74 dargestellt.
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Bei der Ausführungsform nach 25 sind die Profilierungen
in Form von im Querschnitt rechteckförmigen Vorsprüngen mit
parallel zueinander angeordneten Achsen dargestellt. Diese Profilierungen können Zähne, die
sich über
die Breite L der Umformwerkzeuge 57, 58 erstrecken,
bilden, oder auch noppenförmige
Vorsprünge
sein, die versetzt oder gleichmäßig in verschiedenen
Reihen oder in einer Reihe angeordnet sind und die in entsprechende
angepaßte
Aussparungen mit Spiel oder formschlüssig eingreifen, oder aber
mit entsprechenden als Vorsprünge
ausgebildete Profilierungen 71 zusammenwirken.
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Die Profilierungen bei der Ausführungsform nach 26 sind als rechteckförmige Vertiefungen dargestellt,
wobei die dazwischen angeordneten Vorsprünge 75 eine größere Erstreckung
aufweisen, als die Profilierung 72. Das entsprechende Gegenwerkzeug
kann gleichermaßen
oder unterschiedlich ausgebildet sein.
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Bei der Ausführungsform nach 27 bestehen die Profilierungen
aus mehreren abgesetzten Vorsprüngen
und Rücksprüngen 73 und 74,
die im Querschnitt etwa rechteckförmig gestaltet sind. Das Gegenwerkzeug
kann gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.
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Nicht dargestellt ist z. B. ein Weg-Mess-System, über das
der Hub der Umformwerkzeuge, zum Beispiel der Rollen, gemessen werden
kann. Auch nicht dargestellt sind Sensoren an einem oder mehreren
der Presswerkzeuge, um die Presskraft zu ermitteln und an einer
zentralen Stelle, zum Beispiel zu einer Steuer- und oder Regeleinrichtung
weiterzuleiten. Ebenfalls nicht dargestellt sind Dehnmessstreifen,
die den Umformwerkzeugen zugeordnet sind, um die Presskraft zu messen
und ebenfalls an eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung weiterzuleiten. Die Werte
können
außerdem
digital oder analog an einem zentralen Messstand sichtbar gemacht
werden.
-
Wird die Vorrichtung mit einer zentralen Steuer-
und/oder Regelvorrichtung gekuppelt, können je nach verwendeten Blechen,
insbesondere Blechdicken, die Anpresskräfte der Umformwerkzeuge gegen
die Bleche gesteuert bzw. geregelt werden. Man wird demgemäss bei dünnen Blechen
in der Regel eine geringere Presskraft als bei dicken Blechen aufwenden,
um die entsprechenden Umformungen herbeizuführen und dadurch Gasabführungskanäle zu schaffen.
-
Das Synchronisieren von zum Beispiel
als Rollen ausgebildeten Umformwerkzeugen kann über Getriebe oder in sonstiger
Weise zum Beispiel auch hydraulisch, geschehen. Zum Beispiel können hydrostatische
Motoren verschiedene Rollen gemeinsam antreiben, wobei über die
Druckmittelsäule
ein Gleichlauf der Rollen – innerhalb
gewisser Toleranzen – erzwungen
wird.
-
Die in der Zusammenfassung, in den
Patentansprüchen
und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen
Merkmale können
sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung
der Erfindung wesentlich sein.
-
- 1
- Laserschweiß- und Umformvorrichtung
- 2
- Laserschweißvorrichtung
- 3
- Umformvorrichtung
- 4
- Karosserieblech,
Karosseriebauteil, Bauteil
- 5
- „, „, „
- 6
- Fokus,
Schweißfokus
- 7
- Längsseite
- 8
- „
- 9
- Bereich
- 10
- Schweißnaht
- 11
- Bereich
- 12
- Umformrolle
- 13
- „
- 14
- Drehachse
der Umformrolle 12
- 15
- „ „ „ 13
- 16
- Schwenkachse
- 17
- Umfang
der Umformrolle 12
- 18
- „ „ „ 13
- 19
- freier
Seitenstreifen
- 20
- Bauteil
- 21
- Hebel
- 22
- Zahn,
Profilierung, Vorsprung
- 23
- „, „, „
- 24
- Riffelung
bzw. Riefen, Profilierung
- 25
- Kniehebelspannvorrichtung
- 26
- Spannkopf
- 27
- motorischer
Antrieb, Linearantrieb, Kolbenzylindereinheit
- 28
- Kolben
- 29
- Zylinder
- 30
- Kanal
- 31
- „
- 32
- Kolbenstange,
stangenförmiges
Antriebsglied
- 33
- Wand
- 34
- Dichtung
- 35
- Innenraum
- 36
- Achse
- 37
- Spannarm,
Spannelement
- 38
- Drehachse
- 39
- Umformrolle
- 40
- Profilierung
- 41
- „
- 42
- Kiefer,
Widerlager
- 43
- Umformrolle
- 44
- Vertiefung,
nutförmige
- 45
- „
- 46
- Profilierung
- 47
- Kreis
- 48
- Vertiefung
- 49
- Vertiefung,
nutförmige
- 50
- Profilierung,
Vorsprung
- 51
- Vertiefung,
nutförmige
- 52
- Profilierung,
Vorsprung
- 53
- Vertiefung
- 54
- „
- 55
- Vertiefung,
nutförmige
- 56
- „, „
- 57
- Umformwerkzeug,
Klemmbacke
- 58
- „; „
- 59
- Profilierung
- 60
- „
- 61
- Stirnseite
- 62
- Profilierung
- 63
- „
- 64
- „
- 65
- „, Verzahnung
- 66
- „; „
- 67
- Zylinderraum
- 68
- Kolben
- 69
- Kolbenstange,
Vorsprung
- 70
- Profilierung
- 71
- „
- 72
- „
- 73
- „
- 74
- „
- 75
- „, Vorsprung
- B
- Seitenabstand
- C
- Schwenkrichtung
der Umformrolle 13
- D
- „ „ „
- L
- Breite
- X
- Schweißrichtung,
Bewegungsrichtung
- Y
- „, „
- α
- Schneidwinkel
der Drehachsen 14 und 15
- β
- Öffnungswinkel
der miteinander zu verschweißenden
Karosseriebleche bzw.
-
- Karosseriebauteile 4 und 5