DE19706349B4

DE19706349B4 - Vorrichtung zum Stumpfschweißen der Kanten von Blechen

Info

Publication number: DE19706349B4
Application number: DE19706349A
Authority: DE
Inventors: Jörg Rohland; Hans Stein
Original assignee: Thyssenkrupp Drauz GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2017-02-20
Also published as: DE19706349A1

Abstract

Vorrichtung zum Stumpfschweißen der Kanten von Blechen mittels einer Laserstrahlschweißeinrichtung, bei der in die in Längsspaltrichtung liegende Schweißnaht ein ein- oder mehrteiliger Mittenanschlag einführbar ist, der in einer Stellung die Schweißnaht markiert und in der anderen Stellung außerhalb der Reichweite des Laserstrahles liegt, wobei der Mittenanschlag zwischen seinen beiden Stellungen verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse seiner Verschiebebewegung unter einem Schrägstellungswinkel von mindestens 30 Grad und maximal 60 Grad zur Achse des Laserstrahles angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stumpfschweißen der Kanten von Blechen mittels einer Laserstrahlschweißeinrichtung, bei der in die in Längsspaltrichtung liegenden Schweißnaht ein ein- oder mehrteiliger Mittenanschlag einführbar ist.

Es ist eine Vorrichtung zum Stumpfschweißen der Kanten von Blechen mittels einer Laserstrahlschweißeinrichtung bekannt, die mit einem ein- oder mehrteiligen Mittenanschlag versehen ist. Dieser ist in dem von den Spannbacken gebildeten Spalt gelagert und vertikal durch die unteren Spannbacken hindurch verschiebbar. Die Lage des Mittenanschlages deckt sich somit mit der Achse des Laserstrahles. Er ist deshalb Beschädigungen durch den Laserstrahl ausgesetzt, wenn dieser bei fehlerhafter Blechbestückung durchfällt oder ein Positionierfehler des Laserstrahles vorliegt. Derartige Beschädigungen treten auch beim An- und überlauf des Laserstrahles am Blechanfang und Blechende auf. Außerdem ist er dem Niederschlag aus dem Schweißsmog zugängig und wird durch diesen zunehmend verunreinigt. Der Abbrand und die Verunreinigungen stellen nach einiger Zeit Funktion und Genauigkeit des Mittenanschlages in Frage. Ein häufiges Auswechseln der Mittenanschläge mit ihren Lagerungen ist unvermeidbar. Damit sind Zeitverluste und erhebliche Kosten verbunden. ( DE 36 26 974 A1 ).

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung zum Stumpfschweißen der Kanten von Blechen mittels Laserstrahl erfolgt die Ausrichtung eines ersten der miteinander zu verschweißenden Bleche mittels eines senkrecht verschiebbaren Anschlages. Seine Lagerung und sein Antrieb sind unterhalb der Auflagetische unter dem Spalt zwischen beiden Auflagetischen angeordnet. In seiner tiefsten Stellung ist der Anschlag um 90 Grad zur Senkrechten umgeklappt. Darüber ist eine feuerfeste Abdeckung zum Schutz gegen den Laserstrahl und Verunreinigung durch den Abbrand geschwenkt. Um den Anschlag in seine Arbeitsstellung bringen zu können, muss die feuerfeste Abdeckung in ihre senkrechte Lage geschwenkt werden. Anschließend muss auch der umgeklappte Anschlag aufgerichtet werden und senkrecht nach oben durch den Spalt zwischen den beiden Auflagetischen verschoben werden. Für diese Bewegungen sind aufwändige Antriebsmittel erforderlich. Außerdem ist der Anschlag durch seine Gelenke und seine Länge instabil und dadurch ungenau, da das auszurichtende Blech mit Vorschubkraft an ihn angelegt wird. ( US 5 536 915 ).

Eine andere Vorrichtung zum lagegerechten Positionieren von Blechen verfährt den Anschlag unter einem Winkel von 90 Grad zur Achse des Laserstrahles aus den Wirkbereich des Laserstrahles. Dadurch kann der Anschlag durch den Laserstrahl nicht beschädigt und durch den Abbrand nicht verunreinigt werden. Dieser Vorteil wird durch eine ungenaue Positionierung des auszurichtenden Bleches und eine aufwändige Entnahme der geschweißten Platine aufgehoben. Die Ursache dafür ist die Notwendigkeit der Zuführung des auszurichtenden Bleches in einer Ebene unterhalb der Spannebene und der Bewegung des ungespannten Bleches gegen das Gegenlager. ( DE 44 41 539 C1 ).

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Stumpfschweißen der Kanten von Blechen mittels einer Laserstrahlschweißeinrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches zu schaffen, deren Mittenanschläge nicht im Wirkungsbereich des Laserstrahles liegen und vor den Ablagerungen des Schweißsmogs und Spritzern geschützt sind, sowie eine genaue Positionierung der Bleche und einfache Entnahme der geschweißten Bleche ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruches 1 gelöst. Die Patentansprüche 2 bis 7 beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Merkmale des Patentanspruches 1.

In der einen Endstellung erfüllt jeder Mittenanschlag nach Anspruch 1 die bekannte Anforderung, jeweils das eine zu verschweißende Blech mit der Verbindungskante auf der Schweißnaht zu positionieren. Seine andere Endstellung liegt außerhalb der Reichweite des Laserstrahles. Dadurch trifft ein durchbrechender Laserstrahl, der zum Beispiel wegen Ungenauigkeiten der Blechkanten durch die Bleche hindurchbrennt, nicht auf einen Mittenanschlag. Somit werden fortwährende Beschädigungen und damit verbundene Ungenauigkeiten bei der Positionierung und Funktionsstörungen vermieden. Die Kosten werden erheblich reduziert – auch durch den Wegfall des häufigen Wechsels der Mittenanschläge.

Der Schrägstellungswinkelbereich ermöglicht die Optimierung zwischen Arbeitsgeschwindigkeit und Genauigkeit. Durch die Anordnung der Lagerungen der Mittenanschläge beidseitig der Schweißnaht nach Anspruch 5 wird die Anwendung verschiedener Schweiß- und Transporttechnologien ermöglicht.

Die isolierte Lagerung der Mittenanschläge zum Maschinengestell nach den Ansprüchen 6 und 7 schafft die Voraussetzung für die Verwendung der Mittenanschläge als Kontrollmittel der tatsächlichen Lage der eingeschobenen Bleche. Auf diese Weise lassen sich die Zeiten des Arbeitsablaufes optimieren und die Genauigkeit des Einschiebeprozesses an die Anschläge über wachen.

In den Zeichnungen ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen
1 einen Schnitt durch einen verschiebbaren Mittenanschlag in Arbeitsstellung und
2 den Mittenanschlag nach 1 in zurückgezogener Stellung.
In jeden Gegenhalterbalken 1 sind auf dessen Länge verteilt mindestens zwei Mittenanschläge 2 vorhanden. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Mittenanschlag 2 und seine Anordnung im Gegenhalterbalken 1. Eine Gegenhalterplatte 3 ist an ihrer zum Schweißspalt 4 zeigenden Kante 5 mit einer einseitig offenen Aussparung 6 versehen. Die Gegenhalterplatte 3 ist an der unteren Fläche eines Gegenhalterbalkens 1 befestigt. Der Gegenhalterbalken 1 hat einen rechteckigen Rahmenquerschnitt, in den unter 60 Grad zum Laserstrahl geneigt eine Zwischenwand 7 angebracht ist. In die Zwischenwand 7 ist ein runder Durchbruch 8 und konzentrisch zu ihm eine Anschraubfläche 9 für einen Betätigungszylinder 10 für den Mittenanschlag 2 eingearbeitet. In der zum Schweißspalt 4 zeigenden Wand 11 des Gegenhalterbalkens 1 befindet sich in Achsrichtung des Durchbruches 8 in der Zwischenwand 7 eine Bohrung, in die von außen eine Flanschlagerung 12 des Mittenanschlages 2 geschoben und befestigt ist. Die Flanschlagerung 12 ragt in die Aussparung 6 in der Gegenhalterplatte 3. In ihrer Bohrung ist der Mittenanschlag 2 verschiebbar, aber unverdrehbar, gelagert. Der Mittenanschlag 2 ist als koaxiale Verlängerung der Kolbenstange 13 des Betätigungszylinders 10 ausgebildet. Sein freies Ende 14 ist auf den Schweißspalt 4 positioniert und dort unter 60 Grad zu seiner Achse abgeschrägt. Die Flanschlagerung 12 ist mit einem nach oben zeigenden Längsschlitz 15 versehen, durch den ein im Mittenanschlag 2 eingeschraubter Bolzen 16 ragt, der einerseits Verdrehsicherung des Mittenanschlages 2 ist. Andererseits Liegt er mit seinem freien Ende an einer Abdeckung 17 an, die als zweiarmiger Hebel ausgebildet am Flansch der Lagerung 12 schwenkbar gelagert ist. Ein Arm ist federbelastet und drückt die Abdeckung 17 auf den Bolzen 16. Der andere Arm der Abdeckung 17 ist an seinem freien Ende abgewinkelt und überdeckt den Mittenanschlag 2 und seine Flanschlagerung 12 in der rückwärtigen Endstellung vollständig (2). Es liegt im Rahmen der Erfindung, den Schrägstellungswinkel vorteilhaft zwischen etwa 60 und 30 Grad zu wählen, um damit der Einschubkraft der zu schweißenden Bleche 18 besser gerecht zu werden. Darüberhinaus kann auch die Anordnung der Mittenanschläge 2 mit ihren Lagerungen 12 in den unterhalb der zu verschweißenden Bleche 18 liegenden Spanneinrichtungen von Vorteil sein. Eine beidseitige Anordnung zum Schweißspalt 4 sollte erfolgen, um die Transporttechnologie optimieren zu können.
Die Arbeitsweise ist folgende:
Der Mittenanschlag 2 wird so in seiner Längsachse eingestellt, daß sein angeschrägtes freies Ende 14 genau auf der Achse des Laserstrahles liegt.
Während des Schweißvorganges ist der Mittenanschlag 2 in seine hintere Endstellung zurückgezogen und durch die Abdeckung 17 überdeckt. Nach dem Abführen der verschweißten Bleche 18 werden alle Mittenanschläge 2 durch Druckbeaufschlagung ihrer Betätigungszylinder 10 in ihre vordere Endstellung bewegt und dort festgehalten. Durch die Vorwärtsbewegung wird mittels des Bolzens 16 die Abdeckung 17 gegen die Wirkung der Feder angehoben. Anschließend wird ein Blech 18 gegen die Mittenanschläge 2 eingeschoben, dort gehalten und gespannt. Die Mittenanschläge 2 werden in ihre hintere Endstellung durch Druckbeaufschlagung der Gegenseiten der Betätigungszylinder 10 zurückgeführt und dabei durch die Abdeckungen 17 überdeckt. Nachfolgend wird ein weiteres Blech 18 von der Gegenseite eingeschoben, an dem bereits gespannten Blech 18 zur Anlage gebracht und ebenfalls gespannt. Nun werden die Bleche 18 in bekannter Weise zusammengeschweißt.
Für einen vollautomatischen Betrieb einer Laserstrahlschweißmaschine ist es von Vorteil, den Ablauf der verschiedenen Vorgänge von der bestätigten Anlage der Bleche 18 an den Mittenanschlägen 2 abhängig zu machen. Dafür ist die Lagerung der Mittenanschläge 2 zum Maschinengestell isoliert ausgeführt. An jedem Mittenanschlag 2 ist eine potentialfreie Prüfspannung angelegt, deren Größe als digitale Aussage über das Anliegen der Bleche 18 ausgewertet wird.

1: Gegenhalterbalken
2: Mittenanschlag
3: Gegenhalterplatte
4: Schweißspalt
5: Kante
6: Aussparung
7: Zwischenwand
8: Durchbruch
9: Anschraubfläche
10: Betätigungszylinder
11: Wand
12: Flanschlagerung
13: Kolbenstange
14: freies Ende
15: Längsschlitz
16: Bolzen
17: Abdeckung
18: Blech

Claims

Vorrichtung zum Stumpfschweißen der Kanten von Blechen mittels einer Laserstrahlschweißeinrichtung, bei der in die in Längsspaltrichtung liegende Schweißnaht ein ein- oder mehrteiliger Mittenanschlag einführbar ist, der in einer Stellung die Schweißnaht markiert und in der anderen Stellung außerhalb der Reichweite des Laserstrahles liegt, wobei der Mittenanschlag zwischen seinen beiden Stellungen verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse seiner Verschiebebewegung unter einem Schrägstellungswinkel von mindestens 30 Grad und maximal 60 Grad zur Achse des Laserstrahles angeordnet ist.
Vorrichtung zum Stumpfschweißen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägstellungswinkel 45 Grad beträgt.
Vorrichtung zum Stumpfschweißen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Mittenanschläge (2) in ihrer Endstellung außerhalb des Laserstrahles in Richtung auf den Laserstrahl hin mit einer Schutzabdeckung (17) versehen sind.
Vorrichtung zum Stumpfschweißen nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzabdeckungen (17) durch die Bewegungen der Mittenanschläge (2) betätigt werden.
Vorrichtung zum Stumpfschweißen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittenanschläge (2) jeweils paarweise beidseitig der Schweißnaht angeordnet sind.
Vorrichtung zum Stumpfschweißen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrteilige Mittenanschlag (2) aus mindestens zwei einzelnen Anschlägen besteht, die im Abstand zueinander in die in Längsspaltrichtung liegende Schweißnaht einzeln oder gemeinsam einführbar sind.
Vorrichtung zum Stumpfschweißen nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einzelne Mittenanschlag (2) gegenüber dem Maschinenbett elektrisch isoliert gelagert und an eine potentialfreie Prüfspannung angeschlossen ist, deren Größe als digitale Aussage über das Anliegen der Bleche (18) an die Mittenanschläge (2) dient.