DE4207017C2 - Laser-Schweißvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden zweier Werkstücke mittels einer durch Laserstrahlung erzeugten Schweißnaht, die einen Dauerstrich-Hochleistungslaser aufweist, der mit einer Abtastanordnung zur Einhaltung eines vorgegebenen Abstandes zwischen Laserkopf und Werkstücken versehen ist, die aus einem drehbeweglich gelagerten Ring besteht, dessen Außenrand sich auf einem der miteinander zu verbindenden Werkstücke abstützt, und dessen Innenrand mit einem Flansch versehen ist, der sich auf mehreren Rollen abstützt.

Es sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt, mit denen unter Einsatz eines hochenergetischen Laserstrahles Werkstücke bearbeitet, z. B. miteinander verschweißt werden können. Der Laserstrahl wird dabei in einem Dauerstrich-Hochleistungslaser erzeugt und nach Umlenkung durch mehrere Umlenkspiegel einem Fokussierkopf zugeführt, in dem ein Fokussierspiegel enthalten ist. Der Fokussierspiegel sorgt dafür, daß der Laserstrahl beim Auftreffen auf die Bearbeitungsstelle der Werkstücke einen bestimmten Durchmesser nicht überschreitet.

So beschreibt beispielsweise die JP-A-60-106684 A eine Vorrichtung zum Stumpfschweißen zweier nebeneinanderliegender Werkstücke, wobei zur Konstanthaltung des Abstandes zwischen Schweißnaht und Fokussierkopf zwei beidseitig der Schweißnaht und unter einem Winkel zur Längsachse der Laserstrahlung angeordnete Andruckräder vorgesehen sind. Ein Auswechseln der Andruckräder gegen solche unterschiedlicher Abmessungen ist bei dieser bekannten Vorrichtung nicht vorgesehen und auch nicht erforderlich.

Sofern die zu bearbeitenden Werkstücke, z. B. zwei mit einander zu verschweißende Bleche, keinen gleichmäßigen Abstand vom Ende des Fokussierkopfes aufweisen, sei es aufgrund von Vibrationen oder von Oberflächenunregelmäßigkeiten, variiert auch der Durchmesser des Laserstrahls an der Auftrefffläche, so daß ungleichmäßige Schweißnähte entstehen.

Sofern die miteinander zu verbindenden Ränder zweier Werkstücke auch noch unter einem Winkel zum Werkstück selbst abgebogen sind, in Form von Bördelrändern, führen Form- und Lagetoleranzen senkrecht zur Laserstrahlung zu Unregelmäßigkeiten im parallelen Verlauf der Schweißnaht zum Bördelrand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die an eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten angepaßt ist, indem der sich auf den Werkstücken abstützende Ring schnell und einfach gegen einen neuen Ring austauschbar ist.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs näher genannten Art wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß die Achsen der Rollen auf einem zum Ring konzentrischen Kreis angeordnet sind, und daß mindestens eine der Rollen verschieblich gelagert ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Lagerung eines Ringes auf mehreren, über eine Halterung und einen Tragarm fest mit dem Laser verbundenen Rollen sowie mindestens einer gegen die Kraft einer Federanordnung schwimmend gelagerten und damit verschieblichen Rolle ermöglicht ein schnelles, einfaches und kostengünstiges Auswechseln des Ringes, indem dieser unter Mitnahme der schwimmend gelagerten Rolle bzw. Rollen von den fest angeordneten Rollen abgezogen und dann verschwenkt wird, wonach er auch von der unter der Kraft einer Federbeaufschlagung stehenden schwimmend gelagerten Rolle bzw. Rollen abgehoben werden kann. Das Aufbringen eines neuen Ringes, der entweder unbeschädigt ist oder andere Abmessungen aufweist, erfolgt in entgegengesetzter Weise, so daß die Laser-Schweißvorrichtung nunmehr wieder voll einsatzfähig ist. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß der manuelle Wechsel eines Ringes gegen einen neuen Ring nicht mehr als 20 Sekunden benötigt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der zwei vorteilhafte Ausführungsbeispiele dargestellt sind.

Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines auf vier Rollen gelagerten Ringes;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A von Fig. 1 und

Fig. 3 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht eines auf drei Rollen gelagerten Ringes.

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei bezeichnet 1 einen erfindungsgemäß gelagerten Ring, dessen Außenrand sich auf einem der beiden miteinander zu verschweißenden Werkstücke abstützt, z. B. den abgebogenen Rand eines Bleches, das mit dem abgebogenen Rand eines zweiten Bleches zur Erzielung eines Bördelrandes verschweißt werden soll. Der Innenrand des Ringes 1 ist mit einem Flansch 8 versehen, der sich auf einer Anzahl von Rollen abstützt. In Fig. 1 sind dabei zwei Rollen 2, 2′ dargestellt, die fest mit einer zugehörigen Halterung 3 verbunden sind, die wiederum starr mit dem Tragarm für die Abtastanordnung verbunden ist, d. h. demjenigen Tragarm, der die Abtastanordnung mit dem zugehörigen Fokussierkopf der Laser-Schweißvorrichtung verbindet. Aus Fig. 1 ist ferner zu entnehmen, daß sich der Innenflansch 8 des Ringes 1 auf zwei weiteren schwimmend gelagerten Rollen 4, 4′ abstützt, welche fest mit einer Halterung 5 verbunden sind, die wiederum verschieblich gelagert ist und von einer Federanordnung 6 derart beaufschlagt wird, daß die schwimmend gelagerten Rollen 4, 4′ nach oben und in Richtung des Innenflansches 8 des Ringes 1 gedrückt werden. Die Achsen aller Rollen liegen dabei auf einem zum Ring 1 konzentrischen Kreis 7, so daß sich der Innenflansch 8 des Ringes 1 auf sämtlichen Rollen, d. h., sowohl den fest angeordneten Rollen 2, 2′ als auch den schwimmend gelagerten Rollen 4, 4′ gleichmäßig abstützt.

Um nun den Ring 1 manuell schnell und problemlos auswechseln zu können, entweder weil dieser beschädigt worden ist oder ein neuer Ring mit schmalerem oder breiterem Außenrand benötigt wird, genügt es, am unteren Ende des Ringes zu ziehen, wodurch die beiden schwimmend gelagerten Rollen, 4, 4′ entgegen der Kraft der Federanordnung 6 nach unten gedrückt werden, so daß der Ring ohne weiteres von den fest angeordneten Rollen 2, 2′ abgenommen werden kann, um danach durch entsprechendes Anheben in Richtung der Kraftbeaufschlagung durch die Federanordnung 6 auch von den schwimmend gelagerten Rollen 4, 4′ abgenommen zu werden. Ein neuer Ring 1 wird dann in wenigen Sekunden und entgegengesetzt zur oben beschriebenen Arbeitsweise aufgesetzt.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ring 1 auf drei Rollen gelagert, deren Achsen ebenfalls auf einem zum Ring 1 konzentrischen Kreis liegen. Die beiden Rollen 2, 2′ sind über ihre Achsen mit der Halterung 3 fest verbunden, die wiederum mit dem Tragarm für die Abtastanordnung stark verbunden ist. Die Rolle 4 hingegen ist fest mit ihrer Halterung 5 verbunden, welche wiederum schwimmend, d. h., über eine Federanordnung 6 an der Halterung 3 für die Rolle 2, 2′ derart gelagert ist, daß die Rolle 4 samt ihrer Halterung 5 durch einen unten am Ring 1 angreifenden Zug in Richtung der Halterung 3 für die Rollen 2, 2′ bewegt werden kann, so daß der Flansch zuerst aus den fest angeordneten Rollen 2, 2′ entfernt werden kann, bevor der Flansch mit dem zugehörigen Ring 1 von der schwimmend gelagerten Rolle 4 abgenommen werden kann.

Auch hierbei ist also ein schnelles und problemloses Auswechseln des Ringes 1 gegen einen neuen Ring möglich.

Anstelle der Federvorrichtung 6 kann auch eine pneumatische oder hydraulische Anordnung eingesetzt werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum dauerhaften Verbinden zweier Werkstücke mittels einer durch Laserstrahlung erzeugten Schweißnaht, die einen Dauerstrich-Hochleistungslaser aufweist, und die mit einer Abtastanordnung zur Einhaltung eines vorgegebenen Abstandes zwischen Laserkopf und Werkstücken versehen ist, die aus einem drehbeweglich gelagerten Ring besteht, dessen Außenrand sich auf einem der miteinander zu verbindenden Werkstücke abstützt und dessen Innenrand mit einem Flansch versehen ist, der sich auf mehreren Rollen abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Rollen (2, 2′, 4, 4′) auf einem zum Ring (1) konzentrischen Kreis angeordnet sind, und daß mindestens eine der Rollen verschieblich gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastanordnung drei Rollen (2, 2′, 4) aufweist, wobei zwei Rollen (2, 2′) mit einer Halterung (3) fest verbunden sind, die starr mit dem Tragarm für die Abtastanordnung verbunden ist und eine Rolle (4) mit einer Halterung (5) fest verbunden ist, die über eine Federanordnung (6) elastisch mit dem Tragarm für die Abtastanordnung verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastanordnung vier Rollen (2, 2′, 4, 4′) aufweist, wobei zwei Rollen (2, 2′) mit einer Halterung (3) fest verbunden sind, die starr mit dem Tragarm für die Abtastanordnung verbunden ist, und zwei Rollen (4, 4′) mit einer Halterung (5) fest verbunden sind, die über eine Federanordnung (6) elastisch mit dem Tragarm für die Abtastanordnung verbunden ist.