DE4403999A1 - Vorrichtung zum Verschweißen von zwei- oder mehrlagigen Blechbauteilen entlang einer unterbrochenen oder kontinuierlichen Schweißnaht - Google Patents

Vorrichtung zum Verschweißen von zwei- oder mehrlagigen Blechbauteilen entlang einer unterbrochenen oder kontinuierlichen Schweißnaht

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ver­ schweißen von zwei- oder mehrlagigen Blechbauteilen entlang einer unterbrochenen oder kontinuierlichen Schweißnaht der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 erläuterten Art.
Aus der US-PS 4,237,363 ist bereits eine Vorrichtung etwa der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 erläuterten Art bekannt.
Diese bekannte Vorrichtung zum Verschweißen von Blechteilen weist den Nachteil auf, daß jeweils gegenüber einer Spann­ rolle eine entsprechende Abstützrolle angeordnet werden muß, wodurch im wesentlichen Schweißnähte nur in einer Ebene und mit im wesentlichen gradlinigem Verlauf erstellt werden können.
Aus der DE-PS 37 23 611 ist eine weitere Vorrichtung zum Verschweißen etwa der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 erläuterten Art bekannt, wobei zwei benachbarte Spannrollen mit entsprechenden Abstützrollen derart zusammenwirken, daß Bleche längs einer Stumpfnaht fortlaufend miteinander ver­ schweißt werden können.
Diese bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß sie nur zur Herstellung von Rohmaterial, z. B. in Form von Coils mit unterschiedlichen Blechdicken verwendet werden kann.
Aus der DE-PS 38 23 948 ist eine Vorrichtung zum Laser­ strahlbearbeiten von Werkstücken bekannt, bei der ein 3-D programmierbarer Industrieroboter den über Spiegelanord­ nungen von der Laserstrahl-Erzeugungseinheit hergeführten Laserstrahl dreidimensional an dem Werkstück entlangführt.
Ein Verschweißen von zwei- oder mehrlagigen Blechbauteilen ist mit dieser Vorrichtung nicht vorgesehen.
Aus dem DE-GM 89 05 367.2 ist eine Fokussiereinrichtung für eine Laserstrahl-Schweißeinheit bekannt, bei der der von einer Laserstrahl-Erzeugungseinheit kommende Laserstrahl über ein Lichtleitkabel zur Fokussiereinrichtung geführt wird.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Ver­ schweißen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 der­ art zu verbessern, daß gegenüber der in unmittelbarer Nähe des Auftreffpunktes des Laserstrahles liegenden Kontakt­ punkt der Spannrolle keine Gegenhalterolle erforderlich ist und daß die Schweißnaht entlang einer dreidimensional ver­ laufenden Kontur gesteuert werden kann.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem an einer Vorrichtung zum Verschweißen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 die im Kennzeichenteil des Patent­ anspruches 1 aufgezeigten Merkmale angewendet werden.
Dadurch, daß das Vorrichtungsgestell ein an einem drei­ dimensional programmierbaren Industrieroboter anbringbarer Wechselarm ist, die Spannrolle eine schräg zur Wirkrichtung des Laserstrahles angestellte, einseitige, diskusförmige Spannrolle ist, die Laserstrahl-Schweißeinheit eine schräg zur Schweißrichtung nachlaufend angestellte Laserstrahl- Fokussiereinrichtung eines Nd:YAG Lasers ist und der An­ preßdruck der Spannrolle in engen Grenzen gesteuert wird, derart, daß ein ausreichendes Aufeinanderpressen der Blech­ lagen ohne Vorhandensein eines Gegenhalters erzielbar und ein Verbiegen des Schweißbereiches sicher vermeidbar ist, können Karosseriebauteile mit Schweißflanschen in einer dreidimensionalen Kontur sicher und zuverlässig bearbeitet werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in Unteransprüchen erläutert.
Die Erfindung wird anhand eines in den beiliegenden Zeich­ nungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Frontalansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verschweißen von zwei- oder mehrlagigen Blechbauteilen;
Fig. 2 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 und
Fig. 3 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1.
Die Vorrichtung 1 zum Verschweißen von zwei- oder mehrla­ gigen Blechbauteilen 2 entlang einer unterbrochenen oder kontinuierlichen Schweißnaht 3 besteht aus einem Vorrich­ tungsgestell 4, an dem ein Laserstrahl-Fokussiereinheit 5 und eine auf das Blechbauteil 2 einwirkende Spannrolle 6 angeordnet sind. Das Vorrichtungsgestell 4 bzw. das Blechbauteil 2 sind hierbei relativ zueinander entlang der vorgesehenen Schweißnaht 3 bewegbar, wobei die Spannrolle 6 das Blechbauteil 2 in einem wandernden Kontaktpunkt 7 be­ lastet, der in unmittelbarer Nähe des Auftreffpunktes 8 des Laserstrahles 9 liegt.
Das Vorrichtungsgestell 4 ist auswechselbar an einem Arm 10 eines dreidimensional programmierbaren Industrieroboters anbringbar. Die Spannrolle 6 ist eine schräg zur Wirkrich­ tung des Laserstrahles 9 angestellte, einseitige, diskus­ förmige Spannrolle und die Laserstrahl-Fokussiereinheit 5 weist einen schräg zur Schweißrichtung nachlaufend ange­ stellten Laserstrahl-Schweißkopf 11 eines Nd:YAG Lasers auf. Der Laserstrahl wird über ein Lichtleitkabel 12 der Fokussiereinheit 5 und dem Schweißkopf 11 zugeführt.
Der Anpreßdruck der Spannrolle 6 wird über eine pneuma­ tische Anpreßeinrichtung 13 in engen Grenzen gesteuert, derart, daß ein ausreichendes Aufeinanderpressen der Blech­ lagen ohne Vorhandensein eines Gegenhalters erzielbar ist, ein Verbiegen des Schweißbereiches jedoch sicher vermieden wird.
Die Laserstrahl-Fokussiereinheit 5 kann unmittelbar unter­ halb ihrer Fokussier-Linsenanordnung mit einem auswechsel­ baren Schutzglas 5a versehen sein. Der Schweißkopf 11 weist eine Quer-Luftzufuhr 14 zum Freihalten des Austrittsberei­ ches des Laserstrahles von Verunreinigungen auf.
Die schräg angestellte, diskusförmige Spannrolle 6 ist zur Abfuhr von Wärme mit entsprechenden Zu- und Ableitungen 15 und 16 für Kühlwasser versehen.
Die pneumatisch gesteuerte Anpreßeinrichtung 13 braucht im einzelnen nicht näher erläutert zu werden, da derartige Steuerungssysteme aus dem Bereich von Rollnaht-Widerstands­ schweißvorrichtungen bekannt sind.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Verschweißen von zwei- oder mehrlagige Blechbauteilen entlang einer unterbrochenen oder kon­ tinuierlichen Schweißnaht, mit einem Vorrichtungsgestell (4), an dem eine Laserstrahl-Schweißeinheit (5) und eine die Blechbauteile andrückende Spannrolle (6) angeordnet sind und das Gestell bzw. das Blechbauteil relativ zu­ einander entlang der vorgesehenen Schweißnaht (3) beweg­ bar sind, und wobei die Spannrolle (6) das Blechbauteil (2) in einem wandernden Kontaktpunkt (7) belastet, der in unmittelbarer Nähe des Auftreffpunktes (8) des Laser­ strahles (9) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - das Vorrichtungsgestell (4) an einem Arm (10) eines dreidimensional bewegbar programmierbaren Industrie­ roboters anbringbar ist,
  • - die Spannrolle (6) eine schräg zur Wirkrichtung des Laserstrahles (9) angestellte, einseitige, diskus­ förmige Spannrolle (6) ist,
  • - der Laserstrahl eines Nd:YAG Lasers über ein Licht­ leitkabel (12) der Laserstrahl-Fokussiereinheit (5) und dem schräg zur Schweißrichtung nachlaufend ange­ stellten Laserstrahl-Schweißkopf (11) zugeführt wird, und
  • - der Anpreßdruck der Spannrolle (6) über eine pneuma­ tische Anpreßeinrichtung (13) in engen Grenzen ge­ steuert wird, derart, daß ein ausreichendes Aufein­ anderpressen der Blechlagen ohne Vorhandensein eines Gegenhalters erzielbar und ein Verbiegen des Schweißbereiches sicher vermeidbar wird.
2. Vorrichtung zum Verschweißen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - an der Laserstrahl-Fokussiereinrichtung (5) und dem Schweißkopf (11) in an sich bekannter Weise ein aus­ wechselbares Schutzglas (5a) und eine Luft- oder Gaszuführung (14) zum Freihalten des Austrittsbe­ reiches des Laserstrahles (9) von Verunreinigungen vorgesehen ist.
3. Vorrichtung zum Verschweißen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die diskusförmige Spannrolle (6) in einem Führungs­ kopf gelagert ist, in dem zur Abfuhr der Schweiß­ wärme Kühlmittel zu- und -ableitungskanäle (15 und 16) vorgesehen sind.
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