DE4403999C2 - Vorrichtung zum Verschweißen von zwei- oder mehrlagigen Blechbauteilen entlang einer unterbrochenen oder kontinuierlichen Schweißnaht - Google Patents

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 37 23 611 C2 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 38 23 948 C2 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 89 05 367 U1 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 gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 derart zu verbessern, daß gegenüber dem in unmittelbarer Nähe des Auftreffpunktes des Laserstrahles liegenden Kontaktpunkt der Spannrolle bei einer an sich bekann­ ten 3-dimensional verlaufenden Schweißnaht keine aufwendigen Abstützeinrichtungen oder Gegenhalterollen benötigt werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem den An­ preßdruck ausschließlich die Spannrolle ausübt und dieser Anpreßdruck auf Werte begrenzt ist, die kein Ver­ biegen des Schweißbereiches verursachen.

Dadurch, daß der An­ preßdruck ausschließlich durch die Spannrolle aufgebracht wird, werden aufwendige Gegenhalterollen oder entsprechend der 3-dimensionalen Kontur des Blechbauteiles angeordnete Ab­ stützschienen entbehrlich. Dadurch wird eine erhebliche Ko­ stenreduzierung für die gesamte Schweißvorrichtung und auch eine wesentliche flexiblere Steuerung im 3-dimensionalen Raum ermöglicht.

Dadurch, daß die diskusförmige Spannrolle in einem Führungs­ kopf gelagert ist, in dem zur Abfuhr der Schweißwärme Kühl­ mittelzu- und -ableitungskanäle vorgesehen sind, kann die bei dieser Schweißvorrichtung eben nur an der Spannrolle anfal­ lende Wärmekonzentration sicher abgeführt werden.

Dadurch, daß ein Lichtleitkabel den Laserstrahl eines Nd:YAG-Lasers der Laserstrahl-Schweißeinheit zuführt, kann die er­ wünschte größere Beweglichkeit im 3-dimensionalen Raum be­ reitgestellt werden.

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 mehrlagigen Blechbauteilen entlang einer unterbrochenen oder konti­ nuierlichen Schweißnaht, mit einem Vorrichtungsgestell (4), an dem eine Laserstrahl-Schweißeinheit (5) und eine die Blechbauteile zusammendrückende Spannrolle (6) ange­ ordnet sind und das an einem Arm (10) eines 3-dimensional bewegbar programmierbaren Industrieroboters anbringbar und entlang der vorgesehenen Schweißnaht (3) bewegbar ist, wobei die Spannrolle (6) eine schräg zur Wirkrich­ tung des Laserstrahles (9) angestellte, einseitige, dis­ kusförmige Spannrolle (6) ist und das Blechbauteil (2) in einem wandernden Kontaktpunkt (7) belastet, der in unmit­ telbarer Nähe des Auftreffpunktes (8) des Laserstrahles (9) liegt und der Anpreßdruck der Spannrolle (6) über eine pneumatische Anpreßeinrichtung (13) derart gesteuert wird, daß ein ausreichendes Zusammendrücken der Blechla­ gen erzielbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß den Anpreßdruck ausschließlich die Spannrolle (6) ausübt und dieser auf Werte begrenzt ist, die kein Verbiegen des Schweißbereiches verursachen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die diskusförmige Spannrolle (6) in einem Führungs­ kopf gelagert ist, in dem zur Abfuhr der Schweiß­ wärme Kühlmittelzu- und -ableitungskanäle (15, 16) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtleitkabel (12) den Laserstrahl eines Nd:YAG-Lasers der Laserstrahl-Schweißeinheit (5) und dem schräg zur Schweißrichtung nachlaufend angestellten Laserstrahl-Schweißkopf (11) zuführt.