DE3407417C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Laserstrahl­ schweißen der stumpf gegeneinander stoßenden Kanten eines zu einem Dosenmantel gebogenen rechteckigen Blechzuschnit­ tes aus oberflächenbeschichtetem oder unbeschichtetem Stahl- oder Aluminiumblech, mit einer Blechbiegevorrich­ tung, inneren und äußeren äußerst genauen Führungen des gebogenen Dosenmantels und der zu verschweißenden Kanten, einem Transportmittel für die Dosenmäntel und mindestens einem auf die zu verschweißenden Kanten ausgerichteten La­ serstrahl, der auf die Außenseite des Dosenmantels ausge­ richtet ist.

Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 43 54 090 bekannt. Die mit dieser Vorrichtung erzeugten Schweißnähte sind von so schlechter Qualität, daß die Dosen praktisch unbrauchbar sind. Die schlechte Qualität ist darauf zurückzuführen, daß nicht die gesamte Energie des Schweißstrahles das Zusam­ menschweißen bewirkt. Ein Teil der Energie wird an den blan­ ken Schnittkanten reflektiert und geht somit verloren. Der reflektierte Anteil ist starken Schwankungen unterworfen, weil sich die Oberflächen der Schnittkanten je nach Luft­ feuchtigkeit und Temperatur oder sonstigen Verschmutzun­ gen nach dem Schneiden mit dünnen, kaum sichtbaren Oxid­ schichten überziehen. Diese Oxidschichten bewirken ein un­ terschiedlich starkes Reflexionsvermögen. Ein einmal auf ein gutes Schweißergebnis eingestellter Strahl stimmt kur­ ze Zeit später bei etwas anderer Oxidschicht nicht mehr. Die dadurch entstehenden Schweißfehler führen im Inneren der Dose bei zu starkem Strahl zu einer durchhängenden Schweißnaht und bei zu schwachem Strahl zu einem nicht verschweißten Spalt.

Ein Spalt hat den Nachteil, daß sich beim Auftragen des Schutzlackes dieser von der scharfen Kante wegzieht. Die Dose ist dann unzureichend gegen Korrosion geschützt. Au­ ßerdem reißt die Schweißnaht im Spalt leicht weiter auf, insbesondere wenn bei der weiteren Verarbeitung diese gebör­ delt wird. Eine durchhängende Schweißnaht führt ebenfalls zu Fehlstellen im Lack und stellt auch ein Festigkeitsri­ siko dar.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine La­ serstrahlschweißvorrichtung für die Dosenherstellung zu entwickeln, bei der einwandfreie Schweißnähte erzielt wer­ den und die Schweißnähte in der gesamten Dicke gleichmäßig sind und bei der die Vorteile der in der US-PS 43 54 090 für sehr dünne Bleche und die Massenproduktion beschrie­ benen genauen Führung der stumpf gegeneinander stoßenden, zu verschweißenden Kanten beibehalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale ge­ löst.

In diesem Zusammenhang wird darauf verwiesen, daß Laser­ schweißvorrichtungen für rohrförmige Teile, bei denen ein Laserstrahl von außen und einer von innen auf das Werk­ stück gerichtet wird, durch die US-PS 43 65 136 bekannt sind. Eine innere Führungsleiste ist hier jedoch nicht vorhanden.

Weiterbildungen der Vorrichtung nach der Erfindung bilden den Gegenstand der Ansprüche 2 und 3.

Das beidseitige Verschweißen hat den Vorteil, daß die Energie der Laserstrahlen der beiden Seiten so stark schwanken kann, daß diese zwischen 50 und 100% der Blechdicke verschweißen. Es ist von keinem Nachteil, wenn der mittlere Bereich der Blechdicke von beiden Seiten überlappend zweimal hinterein­ ander verschweißt wird. Der überlappende Bereich fängt die durch das unterschiedliche Reflexionsvermögen entstehenden Schwankungen der Laserstrahlen auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und 2 die Zuführungsvorrichtung des ge­ bogenen Dosenmantels zur Schweiß­ maschine,

Fig. 3 die Führung der Kanten des Bleches im Bereich zwischen der nicht dar­ gestellten Blechbiegevorrichtung bis kurz vor der Schweißmaschine, und

Fig. 4 die Einspannung und Führung des Bleches während des Schweißens.

Blechzuschnitte werden in einer nicht gezeichneten Form­ station zu Dosenmänteln gebogen. Diese werden entsprechend Fig. 2 von rechts kommend nach links zur Schweißstation 12, die oberhalb einer Doppelrolle 15 liegt, transportiert. Auf dem ersten Abschnitt des Weges von der Formstation werden die Dosenmäntel entsprechend Fig. 3 von außen glei­ tend zwischen Führungsstücken 6 geführt und von Mitnehmern 5 in Richtung zur Schweißstation 12 bewegt. Das Ende dieses Abschnittes liegt bei der Position 21. Von dort an werden die Dosenmäntel an ihrer Innenfläche gleitend geführt. Den Transport übernimmt jetzt ein besonders ausgebildeter Rau­ penzug mit federnd gelagerten Backen 7. Der Raupenzug be­ steht aus Kettenrädern 8, Führungsschienen 9, Kettenglie­ dern 10 und den Backen 7. Es werden die Schnittkanten der Dosenmäntel zunächst in einer X-Schiene 11 geführt. Die X- Schiene 11 gewährleistet die genaue Positionierung der zu verschweißenden Schnittkanten bis kurz vor der Schweißsta­ tion 12.

Die Dosenmäntel gleiten während des Schweißens über eine innen­ liegende Führungsleiste 13 und werden von den seitlich an­ geordneten Backen 7 und einer unten angeordneten Druckrolle 14 vorgespannt, so daß die Schnittkanten satt gegeneinander gepreßt und ohne Luftspalt durch die Schweißstation 12 be­ wegt werden. Um im Schweißpunkt Kantenversatz zu vermeiden, werden die Dosenmäntel an den Schnittkanten durch die Dop­ pelrolle 15 auf die Führungsleiste 13 gedrückt. Ein erster Laserstrahl 16 strahlt von der Außenseite genau in die Mitte zwischen die Doppelrolle 15. Ein zweiter Laserstrahl 17 geht von der Innenseite versetzt zur Außenschweißung durch ein Fenster 18 in der Führungsleiste 13. Die Führungsleiste 13 besitzt ab dem Fenster 18 im Bereich der Rumpfnaht eine Nut 19 zur Aufnahme der Nahtüberhöhung.

Die Führungsleiste 13 ist am vorderen Teil der X-Schiene 11 befestigt und diese wiederum an einem Gestell 20.

Eine Vorrichtung zur Erzeugung einer rhythmischen Pendel­ bewegung mit einer Amplitude von ca. 0,1 bis 0,2 mm quer zur Schweißfuge ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Die­ se ist leicht in bekannter Weise durch entsprechende Bewe­ gung des ablenkenden Spiegels zu verwirklichen.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Laserstrahlschweißen der stumpf gegen­ einander stoßenden Kanten eines zu einem Dosenmantel gebo­ genen rechteckigen Blechzuschnittes aus oberflächenbeschich­ tetem oder unbeschichtetem Stahl- oder Aluminiumblech, mit einer Blechbiegevorrichtung, inneren und äußeren äußerst ge­ nauen Führungen des gebogenen Dosenmantels und der zu ver­ schweißenden Kanten, einem Transportmittel für die Dosen­ mäntel und mindestens einem auf die zu verschweißenden Kan­ ten ausgerichteten Laserstrahl, der auf die Außenseite des Dosenmantels ausgerichtet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzlich ein zweiter Laserstrahl (17) auf die Innenseite des Dosenmantels (4) mittels einer Strahlführungseinrichtung gerichtet ist, der außerhalb der Dosen-Führungen (5-11, 13) erzeugt und längs einem durch eine innere Führungsleiste (13) nicht ausgefüllten Teil des Dosenquerschnittes auf einen in diesen nicht ausgefüllten Teil eingebauten Spiegel trifft und durch ein Fenster (18) in der inneren Führungsleiste (13) unterhalb der zu ver­ schweißenden Stelle auf diese geworfen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit des zu schweißenden Dosen­ mantels (4) und die Energie der Laserstrahlen (16, 17) so eingestellt sind, daß von jeder Seite des Dosenmantels (4) weniger als die gesamte Blechdicke verschweißt wird.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Laserstrahlen (16, 17) der beiden Seiten in Schweißrichtung etwas versetzt auf die Schweiß­ naht gerichtet sind.