DE202014003488U1

DE202014003488U1 - Joining head for laser beam welding of metal sheets

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Publication number: DE202014003488U1
Application number: DE202014003488.5U
Authority: DE
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2014-04-25
Filing date: 2014-04-25
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2024-04-26

Abstract

Fügekopf (10) zum Laserschweißen von Blechen (8, 8.1, 8.2) an Fügeabschnitten (SN) derselben, mit einer thermische Fügeeinrichtung (1, 3), die ein Fügemittel (S1, S2), wie ein Laserstrahl, zum stofflich einstückigen Verbinden der Blechen (8, 8.1, 8.2) bereitstellt, und mindestens einer Spannvorrichtung (7) zum Spannen einer vorbestimmten Anzahl von Blechen (8, 8.1, 8.2) benachbart zu deren thermisch beaufschlagten Fügeabschnitten (SN, 90), wobei die thermische Fügeeinrichtung (1, 3) und die Spannvorrichtung (7) beabstandet in dem Fügekopf (10) angeordnet sind.Joining head (10) for laser welding of metal sheets (8, 8.1, 8.2) to joining sections (SN) thereof, with a thermal joining device (1, 3) comprising a joining means (S1, S2), such as a laser beam, for materially joining the Sheet metal (8, 8.1, 8.2), and at least one clamping device (7) for clamping a predetermined number of sheets (8, 8.1, 8.2) adjacent to their thermally loaded joining sections (SN, 90), wherein the thermal joining device (1, 3) and the tensioning device (7) spaced in the joining head (10) are arranged.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fügekopf zum Laserschweißen von Blechen an Fügeabschnitten derselben, insbesondere an Fügeabschnitten an deren Stirnseiten-Zwischenräumen, mit einer Spannvorrichtung zum Positionieren und Fixieren einer Anzahl von Blechen und einer Fügeeinrichtung, so dass mittels der Spannvorrichtung und der Fügeeinrichtung des Fügekopfes ein exaktes und wiederholbares Laserschweißen an der Stirnseite der Bleche möglich ist, und eine Vorrichtung zum thermischen Fügen mit diesem Fügekopf.The invention relates to a joining head for laser welding of metal sheets to joining sections thereof, in particular to joining sections at the end-side gaps, with a clamping device for positioning and fixing a number of sheets and a joining device, so that by means of the clamping device and the joining device of the joining head an exact and Repeatable laser welding on the front side of the sheets is possible, and a device for thermal joining with this joining head.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass für das Laserschweißen von Blechen an einem überlappenden Stoß in der bisherigen Massenfertigung, wie z. B. bei dem Karosseriebau, aktuell fast ausschließlich das einseitige Schweißen mittels I-Naht angewendet wird. Neben den Vorteilen, wie z. B. einfache Fixierung, einseitige Zugänglichkeit und geringe erforderliche Positionsgenauigkeit des Laserstrahls, weist die I-Naht allerdings auch einige Nachteile auf, wie nachfolgend aufgeführt.From the prior art it is known that for the laser welding of sheets to an overlapping impact in the previous mass production, such. B. in the body shop, currently almost exclusively the one-sided welding by means of I-seam is applied. In addition to the advantages, such. As simple fixation, one-sided accessibility and low required positional accuracy of the laser beam, the I-seam but also has some disadvantages, as listed below.

Verfahrensbedingt sind mit dieser Nahtart nur sehr geringe Anbindungsbreiten realisierbar (der Bereich, an dem die stoßenden Bleche miteinander fixiert sind). Demzufolge muss die erforderliche Verbindungsfestigkeit über die Nahtlänge an der Stoßstelle quer zu den Blechen sichergestellt werden.Due to the method, only very small connection widths can be realized with this type of seam (the area where the abutting sheets are fixed together). Consequently, the required bond strength must be ensured over the seam length at the joint transverse to the sheets.

Aufgrund der Tatsache, dass das obenliegende Blech über die gesamte Blechdicke geschweißt werden muss, kann ein nur sehr geringer Teil der Laserleistung für die tatsächliche Schweiß-Verbindungsbildung genutzt werden.Due to the fact that the overhead sheet has to be welded over the entire sheet thickness, only a very small part of the laser power can be used for the actual weld connection.

Des Weiteren muss aus Gründen der Festigkeit und der Schweißbarkeit die Schweißnaht einen Mindestabstand von der Außenkante (Fügeflanschbreite) des jeweiligen Blechs aufweisen. Dies hat zur Folge, dass die Fügeflanschbreite ein gewisses Mindestmaß nicht unterschreiten darf.Furthermore, for reasons of strength and weldability, the weld must have a minimum distance from the outer edge (joint flange width) of the respective sheet metal. This has the consequence that the joint flange width must not be less than a certain minimum.

Um eine erhöhte Festigkeit beim Schweißen an der Überlappschweißnaht an der Stirnseite zu erzielen, werden derzeit aus fertigungstechnischen Gründen andere Schweißverfahren wie WP-(Wolfram-Plasma)- oder MIG-(Metall-Inertgas)Schweißen eingesetzt. Jedoch sind diese Verfahren mit anderen Nachteilen behaftet, wie beispielsweise dem Elektrodenkappenverschleiß oder einem stärkeren Schweißverzug.In order to achieve an increased strength during welding at the overlap weld on the front side, other welding processes such as WP (tungsten plasma) or MIG (metal inert gas) welding are currently used for manufacturing reasons. However, these methods suffer from other disadvantages, such as electrode cap wear or increased weld distortion.

Eine Verringerung der Flanschbreite ist beim Schweißen mittels I-Naht nicht möglich.It is not possible to reduce the flange width when welding with an I-weld.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Fügekopf und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit dem/der wiederholbar eine besonders feste und qualitativ hochwertige Stirnschweißnaht an einem Überlappungsstoß von zu schweißenden Blechen ausgebildet werden kann.The object of the invention is therefore to provide a joining head and a device, can be formed with the repeatable / a particularly strong and high-quality face weld on a lap joint of sheets to be welded.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Fügekopfes erfindungsgemäß mit einem Fügekopf zum Laserschweißen von Blechen an Fügeabschnitten derselben mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.The object is achieved with respect to the joining head according to the invention with a joining head for laser welding of sheets to joining sections thereof with the features of claim 1.

Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 11 gelöst.The object is achieved with respect to the device according to the invention with a device having the features of claim 11.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Fügekopf zum Laserschweißen von Blechen an Fügeabschnitten derselben, mit einer thermische Fügeeinrichtung, die ein Fügemittel, wie einem Laserstrahl zum stofflich einstückigen Verbinden der Blechen bereitstellt, und mindestens einer Spannvorrichtung zum Spannen einer vorbestimmten Anzahl von Blechen benachbart zu deren thermisch beaufschlagten Fügeabschnitten bereitgestellt, wobei die thermische Fügeeinrichtung und die Spannvorrichtung beabstandet in dem Fügekopf angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass Spannen und Schweißen in einer Vorrichtung vereint werden. Ferner kann mittels der Spannvorrichtung ein Nachjustieren der Füge-Position durchgeführt werden, so dass eine wiederholbare und genaue Fügung der Bleche möglich ist. Unter einer thermischen Fügeeinrichtung ist hierbei eine Vorrichtung zu verstehen, die in dem Fügekopf ein Mittel zum Schweißen von Blechen bereitstellen kann. Dies kann beispielsweise mittels eines Laserstrahls, einem Laserstrahlerzeuger und/oder anderen Schweißvorrichtungen erfolgen, die entweder in dem Fügekopf integriert und an demselben ankuppelbar sind, wobei in dem Fügekopf Mittel vorgesehen sind, die das von der Fügeeinrichtung erzeugten Fügemittel (Schweißstrahl) ablenken bzw. positionieren können. Unter einem Fügemittel ist hierbei ein Schweißstrahl, insbesondere ein Laserstrahl zu verstehen, der zur Positionierung und Justierung ablenkbar ist.According to one aspect of the invention, a joining head for laser welding of sheets to joining portions thereof, with a thermal joining device, which provides a joining means, such as a laser beam for materially integrating the sheets, and at least one clamping device for clamping a predetermined number of sheets adjacent thereto provided thermally acted joining sections, wherein the thermal joining means and the clamping device are arranged spaced in the joining head. This has the advantage that clamping and welding are combined in one device. Furthermore, a readjustment of the joint position can be carried out by means of the clamping device, so that a repeatable and accurate joining of the sheets is possible. A thermal joining device here is to be understood as a device which can provide a means for welding metal sheets in the joining head. This can be done for example by means of a laser beam, a laser beam generator and / or other welding devices, which are either integrated in the joining head and can be coupled to the same, wherein means are provided in the joining head, which deflect the joining means produced by the joining means (welding beam) or position can. A joining means here is a welding beam, in particular a laser beam, which can be deflected for positioning and adjustment.

Nach einer Ausführungsform des Fügekopfs weist die Fügeeinrichtung eine Umlenkvorrichtung zum Auslenken des von der Fügeeinrichtung bereitgestellten Laserstrahls auf, so dass der von der Spannvorrichtung fixierte Fügeabschnitt stirnseitig zwischen angrenzenden Blechen thermisch fixierbar ist. Dies hat den Vorteil, dass der Laserstrahl auch unabhängig von der vorgegeben Lage der Füge-Position in der Spannvorrichtung nachjustiert und geführt werden kann, so dass immer sichergestellt ist, dass der Laserstrahl an der vorbestimmten Stelle der an den Blechen auszubildenden Scheißnaht (Fügeabschnitt) auftrifft.According to one embodiment of the joining head, the joining device has a deflecting device for deflecting the laser beam provided by the joining device, so that the joining section fixed by the clamping device can be thermally fixed on the face side between adjacent metal sheets. This has the advantage that the laser beam can also be readjusted and guided independently of the predetermined position of the joining position in the clamping device, so that it is always ensured that the laser beam impinges on the predetermined spot of the dummy seam (joining section) to be formed on the metal sheets ,

Nach einer anderen Ausführungsform des Fügekopfs weist die Spannvorrichtung wenigstens eine erste und eine zweite Spannbacke auf, die zwischen einer Schließ-Position und einer Offen-Position verfahrbar sind und/oder die Spannbacken der Spannvorrichtung definieren einen Schweißraum, wobei wenigstens eine der Spannbacken mittels einer Verfahrvorrichtung bewegbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die Lage der Füge-Position mittels der Spannvorrichtung nachjustiert werden kann. According to another embodiment of the joining head, the clamping device has at least a first and a second clamping jaw, which are movable between a closed position and an open position and / or the clamping jaws of the clamping device define a welding space, wherein at least one of the clamping jaws by means of a traversing device is movable. This has the advantage that the position of the joint position can be readjusted by means of the tensioning device.

Nach einer anderen Ausführungsform des Fügekopfs weist der Fügekopf einen Fügemittel-Führungsraum auf, der von dem Schweißraum über eine Durchgangsöffnung zugänglich ist und/oder die Durchgangsöffnung von einer Linse, einem Schutzglas und/oder einer Schließ-Vorrichtung gasdicht verschlossen werden kann. Dies hat den Vorteil, dass das Fügemittel, insbesondere ein Laserstrahl, von der Außenluft isoliert werden kann, so dass eine Streuung oder Ablenkung des Fügemittels durch Außenluft und/oder durch Partikel in der Außenluft verhindert werden kann. Bevorzugt wird hierbei ein konventionelles Schutzglas vorgesehen, das von dem Laserstrahl hin zu dem zu fügenden Blechen ohne Beeinflussung durchdrungen werden kann.According to another embodiment of the joining head, the joining head has a joining means guide space which is accessible from the welding space via a passage opening and / or the passage opening can be closed in a gastight manner by a lens, a protective glass and / or a closing device. This has the advantage that the joining means, in particular a laser beam, can be isolated from the outside air, so that scattering or deflection of the joining means by outside air and / or by particles in the outside air can be prevented. In this case, a conventional protective glass is preferably provided, which can be penetrated by the laser beam towards the sheets to be joined without influencing.

Nach einer Ausführungsform des Fügekopfs wird zwischen Schweißraum und dem Fügemittel-Führungsraum ein Fluidstrom ausgebildet, insbesondere ein Fluidstrom der vor der Durchgangsöffnung angeordnet ist, und zwischen einem Fluidstrom-Auslass und einem Fluidstrom-Einlass strömt. Dies hat den Vorteil, dass die Linse, das Schutzglas und/oder die Schließvorrichtung vor Verschmutzung geschützt wird und während des Schweißens anfallende Nebenprodukte von dem Fluidstrom aus der Schweißkammer abgeführt werden können. Unter einem Fluidstrom ist hierbei insbesondere ein Gasstrom zu verstehen, der mittels eines Gastromerzeugers ausgebildet wird und ein vorbestimmtes, inertes oder aktives Gas mit einer Strömungsgeschwindigkeit versehen kann, so dass ein Gasvorhang bereitgestellt wird, der in dem Schweißraum vorhandene Partikel von der Linse bzw. der Durchgangsöffnung abweist und ablenkt und erwärmte Bereiche der zu fügenden Bauteile vor äußeren Einflüssen schützt. Bei dem Fluidstrom kann es sich um Luft handeln, die vor der Linse strömt und damit Schmauch, Schweißspritzer und andere Einflüsse von der Linse fern hält. Bevorzugt wird hierbei Druckluft verwendet, die auch aus den Pneumatikantrieben des Fügekopfes entnommen werden kann.According to one embodiment of the joining head, a fluid flow is formed between the welding space and the joining means guide space, in particular a fluid flow which is arranged in front of the passage opening and flows between a fluid flow outlet and a fluid flow inlet. This has the advantage that the lens, the protective glass and / or the closing device is protected from contamination and by-products arising during the welding can be removed from the fluid flow from the welding chamber. In this case, a fluid flow is to be understood in particular as meaning a gas flow which is formed by means of a gas generator and can supply a predetermined, inert or active gas with a flow velocity, so that a gas curtain is provided which contains particles in the weld space from the lens By-pass rejects and deflects and protects heated areas of the components to be joined from external influences. The fluid stream may be air that flows in front of the lens and thus keeps smoke, spatter, and other effects away from the lens. Preference is given here compressed air is used, which can also be removed from the pneumatic drives of the joining head.

Nach einer anderen Ausführungsform des Fügekopfs weist die Fügeeinrichtung eine Laserstrahloptik, die mit einer Laserstrahlerzeugungsvorrichtung kuppelbar ist, und eine Laserstrahlumlenkvorrichtung zum Auslenken des Laserstrahls, auf. Dies hat den Vorteil, dass der Fügekopf an unterschiedliche Laserstrahlerzeuger anschließbar ist. Ferner hat das Laserstrahlschweißen die Vorteile, dass mit hoher Schweißgeschwindigkeit, schmaler und schlanker Schweißnahtform und mit geringem thermischem Verzug gefügt werden kann.According to another embodiment of the joining head, the joining device has a laser beam optics which can be coupled with a laser beam generating device, and a laser beam deflecting device for deflecting the laser beam. This has the advantage that the joining head can be connected to different laser beam generators. Furthermore, the laser beam welding has the advantages that can be joined with high welding speed, narrow and slim weld shape and low thermal distortion.

Nach einer Ausführungsform des Fügekopfs ist die Laserstrahlumlenkvorrichtung ein Spiegel, der mittels eines Antriebes räumlich bewegbar ist, so dass der von der Laserstrahloptik zugeführte Laserstrahl hin zu dem Schweißraum und an den Fügeabschnitt ablenkbar ist.According to one embodiment of the joining head, the laser beam deflection device is a mirror, which is spatially movable by means of a drive, so that the laser beam supplied by the laser beam optics can be deflected towards the welding space and to the joining section.

Nach einer anderen Ausführungsform des Fügekopfs weist die Laser-Umlenkvorrichtung eine bewegbare Fokussierlinse zum Konstanthalten eines Brennfleckdurchmessers des Laserstrahls in dem Fügeabschnitt der zu schweißenden Bleche auf, wobei der Brennfleckdurchmesser durch Bewegen der Fokussierlinse und/oder des Umlenkspiegels einstellbar ist. Dies hat den Vorteil, dass der Brennfleckdurchmesser des Laserstrahls optimal auf den Fügeabschnitt eingestellt und ausgelenkt werden kann. Die Laserstrahlumlenkvorrichtung und/oder des von der Fügeeinrichtung bereitgestellten Laserstrahls kann eine Änderung eines Brennfleckdurchmessers des Laserstrahls auf der Oberfläche, der zu fügenden Bauteile während des Schweißprozesses der Schweißnaht (Fügeabschnitt) bewirken, und wird entsprechend gesteuert, so dass der Brennfleckdurchmesser des Laserstrahls konstant bleibt.According to another embodiment of the joining head, the laser deflection device has a movable focusing lens for keeping constant a focal spot diameter of the laser beam in the joining portion of the sheets to be welded, wherein the focal spot diameter is adjustable by moving the focusing lens and / or the deflection mirror. This has the advantage that the focal spot diameter of the laser beam can be optimally adjusted and deflected on the joint section. The laser beam deflecting device and / or the laser beam provided by the joining device can change a focal spot diameter of the laser beam on the surface causing components to be joined during the welding process of the weld (joint portion), and is controlled accordingly so that the focal spot diameter of the laser beam remains constant.

Nach einer Ausführungsform des Fügekopfs sind die Spannvorrichtung, die Laserschweißstrahloptik und die Laser-Umlenkvorrichtung in einem Gestell untergebracht, so dass der Fügekopf von einem Roboter führbar ist. Der Fügekopf ist bevorzugt mit einem derartigen Gewicht ausgebildet, dass der Fügekopf von einem Roboter gehandhabt und verlagert werden kann.According to one embodiment of the joining head, the clamping device, the laser welding beam optics and the laser deflection device are accommodated in a frame, so that the joining head can be guided by a robot. The joining head is preferably designed with such a weight that the joining head can be handled and moved by a robot.

Nach einer Ausführungsform des Fügekopfs sind die Klemmbacken quer und/oder längs zu der Längserstreckung der zu fügenden Bleche angeordnet und/oder verfahrbar. Dies hat den Vorteil, dass die Klemmbacken optimal den zu spannenden Endabschnitt der zu verschweißenden Bleche erfassen und vorpositionieren können.According to one embodiment of the joining head, the clamping jaws are arranged transversely and / or longitudinally to the longitudinal extent of the sheets to be joined and / or moved. This has the advantage that the jaws can optimally capture and pre-position the exciting end portion of the sheets to be welded.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist der Fügekopf mit einer Vorrichtung zum thermischen Fügen von Blechen kombinierbar. Dies hat den Vorteil, dass der Fügekopf an unterschiedlichen Fügemittelerzeuger und Aktuatoren (Roboter) montierbar ist, wobei die Fügemittel-Umlenkvorrichtung an das jeweilige Fügemittel angepasst wird. Bei dem Fügemittelerzeuger handelt es sich bevorzugt um einen Laserstrahl-Erzeuger. Es sind jedoch auch andere Schweißvorrichtungen in dem Fügekopf zusammen mit der Spannvorrichtung kombinierbar.According to another aspect of the invention, the joining head can be combined with a device for the thermal joining of metal sheets. This has the advantage that the joining head can be mounted on different joining agent generators and actuators (robots), the joining means deflecting device being adapted to the respective joining means. The joining agent generator is preferably a laser beam generator. However, other welding devices can also be combined in the joining head together with the clamping device.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand einer Ausführungsform in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen: Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to an embodiment in conjunction with the accompanying drawings. In these show:

1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fügekopfs zum stirnseitigen Laserschweißen von Blechen, beim Einsetzen eines zu schweißenden Blechpaares, 1 a schematic side view of a joining head according to the invention for the end-side laser welding of sheets, when inserting a sheet-metal pair to be welded,

2 den Fügekopf aus 1, wobei das zu schweißende Blechpaar in dem Fügekopf an einem Endabschnitt zum stirnseitigen Fügen vorgespannt positioniert und fixiert ist, so dass an dem Endabschnitt in dem Fügekopf eine stirnseitige Fügenaht ausbildbar ist, 2 from the joining head 1 wherein the pair of metal sheets to be welded is positioned and fixed prestressed in the joining head at an end section for joining at the end, so that an end-side joining seam can be formed at the end section in the joining head,

3 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1, und 3 a perspective view of the device according to the invention 1 , and

4A bis 4D schematische Seitenansichten des thermischen Fügevorgangs unterschiedlicher stirnseitiger Stoßfugen mit unterschiedlich gestalteten und gestapelten Blechen. 4A to 4D schematic side views of the thermal joining process of different frontal butt joints with differently shaped and stacked sheets.

In 1 und in 3 ist zur besseren Orientierung ein X-Y-Z Bezugs-System angegeben, wobei die X-Achse bzw. X-Richtung die Länge eines Stirnschweißnaht-Fügekopf 10, die Y-Achse bzw. die Y-Richtung die Breite des Stirnschweißnaht-Fügekopfs 10, und die Z-Achse bzw. die Z-Richtung die Höhe des Stirnschweißnaht-Fügekopfs 10 anzeigt.In 1 and in 3 For the sake of better orientation, an XYZ reference system is indicated, wherein the X-axis or X-direction is the length of an end weld seam joining head 10 , the Y-axis and the Y-direction, respectively, the width of the face weld joint head 10 , and the Z-axis and the Z-direction, respectively, the height of the face weld joint head 10 displays.

1 zeigt eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fügekopfs 10 zum Ausbilden einer stirnseitigen Schweißnaht von überlappend und/oder parallel übereinander angeordneten Blechen 8, 8.1, 8.2. Die Bleche 8.1, 8.2 sind als Blechpaar 8 dargestellt, wobei die Anzahl der zu verschweißenden Blech auch größer als zwei sein kann. 1 shows a schematic partial sectional view of an embodiment of a joining head according to the invention 10 for forming a front-side weld of overlapping and / or parallel plates arranged one above the other 8th . 8.1 . 8.2 , The sheets 8.1 . 8.2 are as a pair of sheets 8th represented, wherein the number of sheet to be welded can also be greater than two.

In 1 und in den 4A bis 4B sind jeweils zwei zu verschweißende Bleche 8.1, 8.2 in einem zueinander beabstandeten Zustand dargestellt, wobei der Abstand zum besseren Verständnis übertrieben dargestellt ist.In 1 and in the 4A to 4B are each two to be welded sheets 8.1 . 8.2 shown in a spaced-apart state, wherein the distance is shown exaggerated for clarity.

Der Fügekopf 10 zum Ausbilden einer stirnseitigen Schweißnaht SN an dem Stirnseitenzwischenraum ST von übereinander angeordneten Blechen 8, 8.1, 8.2, insbesondere einer I-Naht, an einer Anzahl von parallel gestoßenen oder überlappend gestoßenen Blechen 8.1, 8.2 an deren Stirnseite in der in 1 gezeigten Ausführungsform weist eine Laserschweißstrahloptik (Fügevorrichtung) 1, ein Gestell 101, das die Laserschweißstrahloptik 1 trägt, einen in den Raumachsen XYZ bewegbaren Umlenkspiegel (Umlenkvorrichtung) 3, und eine Spannvorrichtung 7 auf, die die zu verschweißenden Bleche 8.1, 8.2 in einer vorbestimmten Position fixiert, so dass an einer Stirnseite ST derselben eine I-Naht ausgebildet werden kann.The joining head 10 for forming a frontal weld SN on the front side space ST of sheets arranged one above the other 8th . 8.1 . 8.2 , in particular an I-seam, on a number of parallel pushed or overlapping pushed sheets 8.1 . 8.2 at the front in the in 1 embodiment shown has a laser welding optics (joining device) 1 , a frame 101 , the laser welding beam optics 1 carries, in the spatial axes XYZ movable deflecting mirror (deflecting device) 3 , and a tensioning device 7 on which are the sheets to be welded 8.1 . 8.2 fixed in a predetermined position so that an I-seam can be formed on an end face ST thereof.

Zusätzlich zu der Umlenkvorrichtung 3 ist eine bewegbare Fokussierlinse 11 vor der Abschweißstrahloptik 1 angeordnet, die ein Defokussieren des Laserstrahls S1, S2 kompensiert.In addition to the deflection device 3 is a movable focusing lens 11 before the Abschweißstrahloptik 1 arranged, which compensates for a defocusing of the laser beam S1, S2.

Die Spannvorrichtung spannt die jeweiligen Endabschnitte der Bleche 8.1, 8.2 gegeneinander vor, wobei die Spannvorrichtung hierbei eine Druckkraft D erzeugt, so dass die Bleche 8.1, 8.2 für den Schweißvorgang in einer vorbestimmten Position gehalten und fixiert sind, was die Schweißgenauigkeit vorteilhaft verbessert.The tensioner biases the respective end portions of the sheets 8.1 . 8.2 against each other before, the clamping device in this case generates a compressive force D, so that the sheets 8.1 . 8.2 are held and fixed for the welding operation in a predetermined position, which advantageously improves the welding accuracy.

Die Vorrichtung 10 ist bevorzugt derart leicht ausgebildet, dass deren Gewicht es erlaubt von einem Roboter und gegebenenfalls auch von Hand von Personal geführt und gehandhabt werden kann.The device 10 is preferably designed so light that its weight allows it to be guided and handled by a robot and possibly also by hand by personnel.

In 1 ist die Laserschweißnaht-Stirnseiten-Vorrichtung 10 in einem Beschickungszustand dargestellt, wobei die Klemmbacken 7.1, 7.2 der Spannvorrichtung 7 in einer Offen-Position dargestellt sind, so dass die zu verbindenden und zu schweißenden Bleche 8.1, 8.2 in einen übereinander gestapelten Zustand in die geöffneten Klemmbacken 7.1, 7.2 der Spannvorrichtung 7 eingeführt werden können und an deren Stirnseite ST durch thermisches Fügen, bevorzugt durch Laserschweißen, an der Stirnseite stofflich einstückig miteinander verbunden werden können.In 1 is the laser weld frontal device 10 shown in a loaded condition, with the jaws 7.1 . 7.2 the tensioning device 7 are shown in an open position, so that the sheets to be joined and welded 8.1 . 8.2 in a stacked state in the open jaws 7.1 . 7.2 the tensioning device 7 can be introduced and can be materially integrally connected to one another at the end face ST by thermal joining, preferably by laser welding, on the front side.

Die Anzahl der stirnseitig zu verschweißenden Bleche durch thermisches Fügen ist nicht auf zwei limitiert. Die Anzahl der zu verschweißenden und übereinander gestapelten Bleche ist lediglich durch die Öffnungsweite der Klemmbacken 7.1, 7.2 in deren offenen Zustand und der Gesamtdicke des sich hieraus ergebenden stirnseitigen Stapel-Endabschnitts 90 beschränkt.The number of plates to be welded on the face side by thermal joining is not limited to two. The number of sheets to be welded and stacked one above the other is only due to the opening width of the clamping jaws 7.1 . 7.2 in its open state and the total thickness of the resulting end-side stack end portion 90 limited.

Die Klemmbacken 7.1, 7.2 der Spannvorrichtung 7 werden bevorzugt mittels eines Pneumatikantriebs 2 in die Offen-, Schließ und Spannposition verfahren. Zum Verfahren der Klemmbacken ist auch ein Hydraulikantrieb, ein servomotorischer Antrieb oder ein servopneumatischer Antrieb anwendbar, je nachdem welche Spannkräfte zum Fixieren und Halten des Stapels 8 erforderlich sind. In einer anderen Ausführungsform können die Klemmbacken 7.1, 7.2 nicht nur im Wesentlichen senkrecht (quer) in Z-Richtung sonder auch in Längsrichtung (X-Richtung) der Bleche 8.1, 8.2 positioniert werde, um optimal gegen die Endabschnitte der Bleche und gegenüberliegen zum Halten und Fixieren der Bleche ausgerichtet zu werden.The jaws 7.1 . 7.2 the tensioning device 7 are preferred by means of a pneumatic drive 2 moved into the open, close and clamping position. For the process of clamping jaws and a hydraulic drive, a servo-motor drive or a servo-pneumatic drive is applicable, depending on which clamping forces for fixing and holding the stack 8th required are. In another embodiment, the jaws 7.1 . 7.2 not only substantially perpendicular (transverse) in the Z-direction but also in the longitudinal direction (X-direction) of the sheets 8.1 . 8.2 be positioned to be optimally aligned against the end portions of the sheets and opposite to hold and fix the sheets.

Das Ausrichten der Klemmbacken 7.1, 7.2 kann automatisch mittels einer Regelsteuerung und Sensoren erfolgen, die die Lage der Endabschnitte erfassen und die Klemmbacken entsprechend ausrichten. Aligning the jaws 7.1 . 7.2 can be done automatically by means of a control control and sensors that detect the position of the end sections and align the jaws accordingly.

In der Offenposition sind die Klemmbacken soweit auseinandergefahren worden, so dass die Öffnungsweite der Klemmbacken eine Aufnahme des thermisch zu fügenden Stapels 8 von Blechen erlaubt.In the open position, the jaws have been moved apart so far, so that the opening width of the jaws a recording of the thermally joined stack 8th allowed by metal sheets.

In der Schließposition sind die erste und zweite Klemmbacken 7.1, 7.2 derart gegeneinandergefahren, dass die erste und zweite Klemmbacken 7.1, 7.2 gegeneinander angrenzen, wobei keine zu fügenden Bauteile zwischen den Klemmbacken einsetzbar sind.In the closed position are the first and second jaws 7.1 . 7.2 such gegengegefahren that the first and second jaws 7.1 . 7.2 adjacent to each other, with no components to be joined between the jaws can be used.

In der Spannposition ist zwischen den Klemmbacken 7.1, 7.2 zuvor ein Stapel von Blechen bzw. ein Blechpaar 8 eingesetzt worden, wobei die Klemmbacken gegen den Stapel bzw. gegen das Blechpaar 8 vorgespannt sind, so dass der Stapel 8, insbesondere die Stirnseite ST der Bleche 8.1, 8.2 in einer vorbestimmten Position und Lage bereitgestellt und gehalten wird.In the clamping position is between the jaws 7.1 . 7.2 previously a stack of sheets or a pair of sheets 8th been used, the jaws against the stack or against the pair of plates 8th are biased so that the stack 8th , in particular the front side ST of the sheets 8.1 . 8.2 is provided and held in a predetermined position and location.

Bevorzugt wird der Stapel 8 von Blechen derart von der Spannvorrichtung druckbeaufschlagt gehalten, dass die auf den oder die Fügeabschnitte des Stapels 8 ausgeübte Druckkraft D die den Stapel 8 bildenden Bleche 8.1, 8.2 derart angrenzend gegeneinander positioniert und fixiert sind, dass die Position des Fügeabschnitt (Schweißnaht) SN, insbesondere der stirnseitig zu fügende Endabschnitt 90 an einer vorbestimmten Stelle positioniert und gehalten wird.The stack is preferred 8th held by sheets so pressurized by the jig that on the or the joining portions of the stack 8th exerted compressive force D the stack 8th forming sheets 8.1 . 8.2 are positioned adjacent to each other and fixed in such a way that the position of the joining portion (weld) SN, in particular the end portion to be joined to the end face 90 is positioned and held at a predetermined location.

Das vorgespannte Halten des Stapels 8 von Blechen 8.1, 8.2 hat den Vorteil, dass die Schweißbarkeit von Blechen und Halbzeugen, die einen heißrissgefährdeten Werkstoff ausgebildet sind, verbessert werden, da die Klemmbacken 7.1, 7.2 den Fügebereich halten und stützen.The prestressed holding of the pile 8th of sheet metal 8.1 . 8.2 has the advantage that the weldability of sheets and semi-finished products, which are formed a hot-cracked material, can be improved, since the jaws 7.1 . 7.2 hold and support the joining area.

In 1 ist die eine Klemmbacke 7.2 an einem Sitz an dem Gestell 101 des Fügekopfes 10 befestigt, während die andere Klemmbacke 7.1 mittels einer Kolbenstange an einem Kolben eines Pneumatikzylinders 7 betätigt werden kann, so dass die Klemmbacke 7.1 in eine Offen- eine Schließ- und Spann-Position und in unterschiedliche Zwischenpositionen zwischen der Schließ-Position und der Offen-Position verfahren werden kann. Als Antrieb ist auch ein Hydraulikzylinder 7 und oder ein Stellmotor montierbar, so dass die jeweilige Klemmbacke nicht pneumatisch sondern hydraulisch bzw. elektrisch verstellbar ist.In 1 is the one jaw 7.2 in a seat on the frame 101 of the joining head 10 fastened while the other jaw 7.1 by means of a piston rod on a piston of a pneumatic cylinder 7 can be operated, so that the jaw 7.1 can be moved into an open- a closing and clamping position and in different intermediate positions between the closed position and the open position. The drive is also a hydraulic cylinder 7 and or a servomotor mountable, so that the respective jaw is not pneumatically but hydraulically or electrically adjustable.

Die Klemmbacken 7.1, 7.2 fixieren und positionieren die zu schweißenden Bleche 8.1, 8.2 in einem Schweißraum 80 des Fügekopfes 10 in einer Fügeposition. Bevorzugt kann die Fügeposition mittels der Klemmbacken 7.1, 7.2 genau eingestellt werden, so dass die Wiederholungsgenauigkeit der Qualität der Schweißnaht SN verbessert wird.The jaws 7.1 . 7.2 fix and position the sheets to be welded 8.1 . 8.2 in a welding room 80 of the joining head 10 in a joining position. Preferably, the joining position by means of the jaws 7.1 . 7.2 be set accurately, so that the repeat accuracy of the quality of the weld SN is improved.

Ein Schweißraum 80 in dem Fügekopf 10 wird einerseits in Höhenrichtung und in Seitenrichtung im Wesentlichen von den Klemmbacken 7.1, 7.2 und andererseits von einem Abschnitt des Gestells 101, in der die Durchgangsöffnung 32 ausgebildet ist, definiert.A welding room 80 in the joining head 10 is on the one hand in the vertical direction and in the lateral direction substantially of the jaws 7.1 . 7.2 and on the other hand, a portion of the frame 101 in which the passage opening 32 is formed, defined.

Zusätzlich oder separat kann zu der Positionierung der Klemmbacken die Lage eines Fügemittels S2 der Fügeeinrichtung 1, insbesondere die Lage eines Laserstrahl als Fügemittel, mittels einer Umlenkvorrichtung nachjustiert und eingestellt werden, so dass unabhängig von der Genauigkeit der Klemmbacken-Positionierung des Stapels 8 das Fügemittel S2 konstant auf die Fügestelle SN gerichtet ist.Additionally or separately, the position of a joining means S2 of the joining device can be used for positioning the clamping jaws 1 , In particular the position of a laser beam as a joining means, be readjusted and adjusted by means of a deflection device, so that regardless of the accuracy of the jaw positioning of the stack 8th the joining means S2 is constantly directed to the joint SN.

Zum Einstellen und Nachjustieren ist für die Umlenkvorrichtung eine Regelvorrichtung vorgesehen, die mittels Sensoren die Lage der Fügestelle bzw. des Stirnseitenzwischenraums ST erfassen kann und die Umlenkvorrichtung entsprechend steuert. Es ist jedoch auch möglich, dass die Umlenkvorrichtung mittels einer vorbestimmten Programmierung das Fügemittel auf vorbestimmte Abschnitte der Bleche 8, 8.1, 8.2 ablenkt, da mittels der Spannvorrichtungs-Positionierung die genaue Lage dieser Blechabschnitte vorab bekannt sind.For adjusting and readjusting a control device is provided for the deflection device, which can detect the position of the joint or of the front side gap ST by means of sensors and controls the deflection device accordingly. However, it is also possible that the deflection device by means of a predetermined programming the joining means on predetermined sections of the sheets 8th . 8.1 . 8.2 deflects, since by means of the clamping device positioning the exact position of these sheet metal sections are known in advance.

Der Laserstrahl wird von der Umlenkvorrichtung 3 auf die Bleche 8, 8.1, 8.2 abgelenkt. Die dadurch resultierende kreisförmige Bewegung des Strahles auf dem ebenen Blech führt zu einer Defokussierung während des Schweißprozesses. Um dies zu kompensieren wird eine Fokussierlinse 11 und/oder eine Umlenkvorrichtung synchron zur Drehung des Spiegels bewegt. Vorzugsweise sind die Fokussierlinse 11 und die Umlenkvorrichtung 3 durch ein Getriebe aufeinander abgestimmt.The laser beam is from the deflection device 3 on the sheets 8th . 8.1 . 8.2 distracted. The resulting circular motion of the beam on the flat sheet results in defocusing during the welding process. To compensate for this, a focusing lens is used 11 and / or a deflection device is moved synchronously to the rotation of the mirror. Preferably, the focusing lens 11 and the deflection device 3 matched by a gear.

Die Laserschweißstrahldurchgangsöffnung 32 weist eine Schließvorrichtung 31 bzw. eine Schutzlinse 31 auf, die einen Fügemittel-Führungsraum 33 vor Verschmutzungen und möglichen Schweißpartikeln, die beim Schweißen im Schweißraum 80 anfallen, schützt und bevorzugt gasdicht abschließen kann. Bevorzugt ist die Schutzlinse bzw. die Schließvorrichtung 31 derart ausgerichtet, dass sie leicht demontiert und montiert werden kann. Der Fügemittel-Führungsraum 33 ist bevorzugt gasdicht gegen die Außenluft ausgebildet, so dass als Fügemittel insbesondere ein Laserstrahl einsetzbar ist, um das Fügemittel vor Schmutzpartikel aus der Außenluft zu schützen.The laser welding beam passage opening 32 has a locking device 31 or a protective lens 31 on having a joining agent guide room 33 against soiling and possible welding particles that are generated during welding in the welding room 80 incurred, protects and prefers gas-tight. Preferably, the protective lens or the closing device 31 aligned so that it can be easily disassembled and mounted. The joining agent guide room 33 is preferably formed gas-tight against the outside air, so that in particular a laser beam can be used as a joining means to to protect the joining agent from dirt particles from the outside air.

Vor der Mündung der Durchgangsöffnung 32 sind angrenzend bzw. benachbart zu den Klemmbacken 7.1 und 7.2 gegenüberliegend in der jeweils oberen und unteren Hälfte des Schweißraums 33 eine Absaugung bzw. Auslass 4 und ein Fluidstrom-Einlass 5 angeordnet, der mit einer Gasstromerzeugungsvorrichtung kuppelbar ist. Der Fluidstrom ist bevorzugt ein Gasstrom oder Luftstrom, der mittels seiner Strömungsgeschwindigkeit zwischen Einlass 5 und Auslass 4 einen Fluidvorhang erzeugt, der dafür sorgt, dass an der Linse 31 keine Schweißrückstände oder andere Verschmutzungen ankommen können. Die Luft für den Luftstrom kann beispielsweise von Pneumatikantrieben des Fügekopfes abgezweigt werden.Before the mouth of the passage opening 32 are adjacent or adjacent to the jaws 7.1 and 7.2 opposite in the respective upper and lower half of the welding space 33 a suction or outlet 4 and a fluid flow inlet 5 disposed, which is coupled with a gas flow generating device. The fluid flow is preferably a gas flow or air flow, which by means of its flow velocity between inlet 5 and outlet 4 creates a fluid curtain that ensures that the lens 31 no welding residue or other contamination can arrive. The air for the air flow can be diverted, for example, by pneumatic drives of the joining head.

Während des Schweißvorgangs wird ein Fluidstrom zwischen dem Einlass 5 und dem Auslass erzeugt, so dass ein sogenannter Crossjet erzeugt wird. Mittels des Fluidstroms soll verhindert werden, dass Schmutzpartikel und Schweißpartikel die Linse 31 bzw. den Spiegel der Laser-Durchgangsöffnung 32 verschmutzen können.During the welding process, a fluid flow between the inlet 5 and the outlet, so that a so-called crossjet is generated. By means of the fluid flow to prevent dirt particles and sweat particles from the lens 31 or the mirror of the laser passage opening 32 can pollute.

In dem Fügemittel-Umlenkraum 33 ist bevorzugt eine Umlenkvorrichtung 6, 3 zum Auslenken des Fügemittels S1 vorgesehen.In the joining means deflection space 33 is preferably a deflection device 6 . 3 provided for deflecting the joining means S1.

Bevorzugt wird als Fügemittel ein Laserstrahl eingesetzt. Hierbei weist die Fügeeinrichtung eine Laserschweißstrahloptik 1, die einen Laserstrahl S1 bündelt, der von einem Laserstrahlerzeuger kommt. Die Laserschweißstrahloptik 1 weist einen Kupplungsabschnitt auf, die mit dem Lasererzeuger kuppelbar ist.Preferably, a laser beam is used as the joining means. Here, the joining device has a Laserschweißstrahloptik 1 which focuses a laser beam S1 coming from a laser beam generator. The laser welding optics 1 has a coupling portion which is coupled to the laser generator.

Die Umlenkvorrichtung 3 ist im Falle eines Laserstrahls S1 bevorzugt ein Umlenkspiegel 3 der den Laserstrahl S1 hin zu und durch die Durchgangsöffnung 32 lenkt, insbesondere in den Schweißraum 80 hinein und an die Schweißnahtstelle SN, wobei der von der Umlenkvorrichtung 3 bzw. dem Spiegel 3 abgelenkte Laserstrahl S2 in X-, Y- und Z-Richtung ablenkbar ist, so dass die Schweißnaht nachjustierbar an die Fügestelle SN geführt werden kann. Die Fügestelle ist bevorzugt an der Stirnseite ST zwischen benachbart angrenzenden Blechen, insbesondere die Trennfuge zwischen zwei aufeinander angeordneten Blechen 8, 8., 8.2.The deflection device 3 is preferably a deflection mirror in the case of a laser beam S1 3 the laser beam S1 towards and through the passage opening 32 steers, especially in the welding room 80 into and at the weld SN, the deflection of the device 3 or the mirror 3 deflected laser beam S2 can be deflected in the X, Y and Z direction, so that the weld can be performed nachjustierbar to the joint SN. The joint is preferably on the front side ST between adjacent adjacent sheets, in particular the parting line between two sheets arranged on each other 8th . 8th ., 8.2 ,

Zum Einstellen der Lage des Umlenkspiegels 3 ist eine Stellvorrichtung 6 vorgesehen, die einen Stellarm 61 und einen Stellmotor 64 aufweist. Mit der Stellvorrichtung 6 ist ein vorbestimmtes Einstellen der Ablenkung des Laserstrahls S2 möglich, so dass der Laserstrahl unabhängig von Positioniergenauigkeit der Klemmbacken 8.1, 8.2 lagetreu an die Schweißnahtstelle SN ablenkbar ist.For adjusting the position of the deflection mirror 3 is an actuator 6 provided an actuator arm 61 and a servomotor 64 having. With the adjusting device 6 is a predetermined setting of the deflection of the laser beam S2 possible, so that the laser beam regardless of positioning accuracy of the jaws 8.1 . 8.2 true to the weld SN is distractable.

2 zeigt den Fügekopf 10 bei einem Laserschweiß-Vorgang, wobei die Klemmbacken 7.1, 7.2 der Spannvorrichtung 7 in einem geschlossenen spannenden Zustand sind und die zu schweißenden Bleche 8.1, 8.2 in der Schweißposition fixieren, so dass eine stirnseitige Verschweißung der Bleche an der Schweißnahtstelle SN wiederholbar und lagetreu durchführbar ist. Die Fokussierlinse 11 ist in eine Position zum Defokussieren verfahren worden. 2 shows the joining head 10 in a laser welding process, with the jaws 7.1 . 7.2 the tensioning device 7 are in a closed exciting state and the sheets to be welded 8.1 . 8.2 fix in the welding position, so that an end-side welding of the sheets at the weld SN is repeatable and true to the position feasible. The focusing lens 11 has been moved to a position for defocusing.

Hierfür wird der von der Laserstrahloptik 1 bereitgestellte Laserstrahl S1 mittels dem Umlenkspiegel 3 durch die Laser-Durchgangsöffnung 32 hin an die stirnseitige Schweißnahtstelle ST zum Ausbilden einer Schweißnaht SN an der Stirnseite ST der parallel überlappend oder überlappend gestoßenen Bleche 8.1, 8.2 geführt und entlang der vorgesehenen Schweißnaht-Erstreckung in X-Y-Z-Richtung automatisch oder vorbestimmt abgelenkt. Zusätzlich kann der Laserstrahl S1 mittels der Fokussierlinse fokussiert werden.For this purpose, the laser beam optics 1 provided laser beam S1 by means of the deflection mirror 3 through the laser passage opening 32 towards the end weld ST for forming a weld SN on the front side ST of the parallel overlapping or overlapping abutted sheets 8.1 . 8.2 guided and deflected automatically or predetermined along the intended weld extension in the XYZ direction. In addition, the laser beam S1 can be focused by means of the focusing lens.

Das Ablenken des Laserstrahls S2 erfolgt mittels des Umlenkspiegels 3 der in dem Gestell 101 um seine X-Y-Z-Achse schwenkbar gelagert ist. Das Schwenken und Einstellen erfolgt mittels des Stellmotors 6 und den an dem Stellmotor 6 angeschlossenen Stellarm, an dem der Umlenkspiegel 3 angebracht ist.The deflection of the laser beam S2 is effected by means of the deflection mirror 3 the one in the frame 101 is mounted pivotably about its XYZ axis. The pivoting and setting is done by means of the servomotor 6 and the on the servomotor 6 connected actuating arm, on which the deflection mirror 3 is appropriate.

Das stirnseitige Schweißen erlaubt unabhängig von den zu verschweißenden Blechdicken der Bleche 8, 8.1, 8.2 eine besonders große Einschweißtiefe längs der Bleche 8.1 und 8.2, insbesondere in X-Richtung, was zu einer besonders hohen Verbindungsfestigkeit zwischen den thermisch aneinander gefügten Blechen führt.The end-side welding allows independent of the sheet metal thicknesses of the sheets to be welded 8th . 8.1 . 8.2 a particularly large welding depth along the sheets 8.1 and 8.2 , Especially in the X direction, which leads to a particularly high bond strength between the thermally bonded sheets.

3 zeigt den in 1 dargestellten Fügekopf 10 in einer perspektivischen Ansicht, wobei die Klemmbacken 7.1 und 7.2 in einer Offen-Position sind, so dass ein Stapel 8 von stirnseitig zu verschweißenden Blechen 8.1, 8.2 zwischen die Klemmbacken eingebracht werden kann. Die Ausführungsform des in 3 dargestellten Fügekopfes 10 ist für ein thermisches Fügen mittels eines Laserstrahls vorgesehen. Als thermische Fügemittel sind auch andere Schweißmittel vorstellbar. An dem Gestell 100 kann optional eine Roboterarmkupplung 102 vorgesehen sein, so dass der Fügekopf 10 mittels eines Roboterarms an die zu fügenden Bleche 8 verfahren werden kann. An der Laserstrahlstrahloptik 1 ist ein Laserstrahlerzeuger (nicht dargestellt) anschließbar. 3 shows the in 1 shown joining head 10 in a perspective view, with the jaws 7.1 and 7.2 are in an open position, leaving a stack 8th from front side to be welded sheets 8.1 . 8.2 can be inserted between the jaws. The embodiment of the in 3 shown joining head 10 is intended for thermal joining by means of a laser beam. As a thermal joining agent and other welding means are conceivable. On the frame 100 Optionally a robotic arm coupling 102 be provided, so that the joining head 10 by means of a robot arm to the sheets to be joined 8th can be moved. At the laser beam optics 1 a laser beam generator (not shown) can be connected.

In 4A bis 4B sind jeweils unterschiedlichen Überlappungsstoße 8 von übereinander angeordneten Blechen 8.1 und 8.2 dargestellt.In 4A to 4B each have different overlap impacts 8th of stacked sheets 8.1 and 8.2 shown.

In 4A sind ein erstes und ein zweite Blech 8.1, 8.21 zunächst in einem ungestoßenen und ungestapelten Zustand und zueinander beabstandeten Zustand dargestellt. Mittels der Klemmbacken wird dann an dem zu verschweißenden Endabschnitt 90 eine Klemmkraft 9, dargestellt mit den aufeinander zu zeigenden Pfeilen (Druckkraft D) auf den jeweiligen Endabschnitt 90 ausgeübt.In 4A are a first and a second sheet 8.1 . 8.21 initially shown in an unpunched and unstacked state and spaced-apart state. By means of the jaws is then at the end to be welded 90 a clamping force 9 , represented with the arrows to be pointed towards each other (pressure force D) on the respective end portion 90 exercised.

Nachdem die Klemmbacken 7.1, 7.2 den Endabschnitt 90 in der vorbestimmten Position fixiert haben, wird durch ein thermisches Fügen, insbesondere durch den abgelenkten Laserstrahl S2 eine stofflich einstückige thermische Fügung S an der stirnseitigen Seite ST, 90 der gestoßenen Bleche 8.1, 8.2 ausgebildet. Nach dem thermischen Fügen S liegen die Bleche mit einer stirnseitigen Stirnnaht SN vor. In 4B bis 4D sind weitere Ausführungsbeispiele von Blechen 8.1, 8.2 gezeigt, die mittels der thermischen Fügeeinrichtung 1, 3 und der Spannvorrichtung 7 an den jeweiligen Endabschnitten stirnseitig bzw. stirnhalbseitig an der entsprechenden Position in unterschiedlichen Überlappungspositionen und/oder mit unterschiedlichen Krümmungsgraden gestoßen werden können.After the jaws 7.1 . 7.2 the end section 90 fixed in the predetermined position, by a thermal joining, in particular by the deflected laser beam S2, a materially integral thermal joint S at the front side ST, 90 the bumped sheets 8.1 . 8.2 educated. After the thermal joining S, the sheets are present with an end face seam SN. In 4B to 4D are other embodiments of sheets 8.1 . 8.2 shown by means of the thermal joining device 1 . 3 and the tensioning device 7 can be pushed at the respective end portions on the front side or the front half side at the corresponding position in different overlapping positions and / or with different degrees of curvature.

Claims

Joining head ( 10 ) for laser welding of metal sheets ( 8th . 8.1 . 8.2 ) at joining sections (SN) thereof, with a thermal joining device ( 1 . 3 ), a joining means (S1, S2), such as a laser beam, for materially integral joining of the sheets ( 8th . 8.1 . 8.2 ) and at least one tensioning device ( 7 ) for clamping a predetermined number of sheets ( 8th . 8.1 . 8.2 ) adjacent to their thermally acted joining sections (SN, 90 ), wherein the thermal joining device ( 1 . 3 ) and the tensioning device ( 7 ) spaced in the joining head ( 10 ) are arranged.

Joining head ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the joining device ( 1 . 3 ) a deflection device ( 3 ) for deflecting the from the joining device ( 1 . 3 ) provided laser beam (S1), so that of the tensioning device ( 7 ) fixed joining section (SN, 90 ) end face (ST) between adjacent sheets is thermally fixable.

Joining head ( 10 ) according to at least one of claims 1 and 2, characterized in that the tensioning device ( 7 ) at least a first and a second jaw ( 7.1 . 7.2 ) which are movable between a closed position and an open position and / or the clamping jaws of the clamping device ( 7 ) a welding space ( 80 ), wherein at least one of the clamping jaws ( 7.1 . 7.2 ) by means of a traversing device ( 2 ) is movable.

Joining head ( 10 ) according to at least one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the joining head ( 10 ) a joining agent guide space ( 33 ) extending from the weld space via a passage opening ( 32 ) is accessible and / or the passage opening ( 32 ) can be gas-tightly closed by a lens, a protective glass and / or a closing device.

Joining head ( 10 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that between welding space ( 80 ) and the joining agent guide space ( 33 ) a fluid flow is formed, in particular a fluid flow in front of the passage opening ( 32 ) and flows between a fluid flow outlet and a fluid flow inlet.

Joining head ( 10 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the joining device ( 1 . 3 ) a laser beam optics ( 3 ), which is detachable with a laser beam generating device, and a laser beam deflection device ( 3 ) for deflecting the laser beam.

Joining head ( 10 ) according to claim 6, characterized in that the laser beam deflection device ( 3 ) is a mirror, which by means of a drive ( 6 ) is spatially movable, so that the of the laser beam optics ( 1 ) supplied laser beam (S1) to the welding space and to the joining portion (SN) is deflected.

Joining head ( 10 ) according to at least one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the tensioning device ( 7 ), the laser welding optics and the laser deflection device in a frame ( 101 ), so that the joining head ( 10 ) is guided by a robot.

Joining head ( 10 ) according to at least one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the clamping jaws transversely and / or longitudinally to the longitudinal extension of the sheets to be joined ( 8th . 8.1 . 8.2 ) are arranged and / or moved.

Joining head ( 10 ) according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the laser deflection device comprises a movable focusing lens ( 11 ) for keeping constant a focal spot diameter of the laser beam (S1, S2) in the joining portion of the sheets to be welded, wherein the focal spot diameter is adjustable by moving the focusing lens and / or the deflection mirror.

Device for the thermal joining of metal sheets, comprising a joining head ( 10 ) in particular a joining head ( 10 ) according to at least one of the preceding claims 1 to 9.