DE60216996T2

DE60216996T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Laserschweissen von zwei oder mehr überlappenden Blechen und Einspannvorrichtung dafür

Info

Publication number: DE60216996T2
Application number: DE60216996T
Authority: DE
Inventors: Roberto Menin
Original assignee: Comau SpA
Current assignee: Comau SpA
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: ITTO20010186A1; DE60216996D1; JP2002321076A; JP4231233B2; ATE349292T1; ITTO20010186A0; EP1238748A2; EP1238748B1; EP1238748A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zum Laserschweißen von überlappenden Metallblechen.
Das Schweißen von überlappenden Metallblechen mit Hilfe von einem Laserstrahl wurde bereits seit einer langen Zeit vorgeschlagen, insbesondere in der Automobilindustrie, für die Herstellung von Kraftfahrzeugkarosserien oder Teilen davon, anstatt des konventionelleren elektrischen Punktschweißens. Nach einer anfänglichen ansteigenden Verbreitung der Laserschweißtechniken ungefähr seit 1990 (siehe z.B. das europäische Patent EP-B-0 440 001 auf den Namen Comau), hat die Anwendung dieser Technologie in der Fahrzeugindustrie einen Stillstand erfahren aufgrund der zunehmenden Nutzung von verzinkten Blechen in einer Kraftfahrzeugkarosserie, d.h. Bleche, welche mit einer schützenden Zinkschicht beschichtet sind z.B. durch Galvanisierung abgelagert in Kraftfahrzeugkarosserien. Zink hat eine Schmelztemperatur von 419°C, und eine Verdampfungstemperatur von 906°C, wobei das Stahl, welches das Blech bildet, typischerweise eine Schmelztemperatur um 1530°C hat. Um die Bleche zu schweißen ist es notwendig, das Stahl, aus dem sie gebildet werden, zum Schmelzen zu bringen, was heißt, dass das Schweißen ausgeführt wird in Gegenwart von Zinkdämpfen. In dem Fall des elektrischen Punktschweißens haben die Dämpfe keine wesentlichen Nachteile zur Folge, da das Stahl der Bleche in dem Kontaktbereich zwischen den Blechen zu schmelzen beginnt (weil dieser Bereich derjenige ist mit dem höchsten elektrischen spezifischen Widerstand) und aufgrund dessen, dass die Schweißelektroden auch einen Druck auf die Bleche aufbringen, welcher die Verdrängung von dem Kontaktbereich der Bleche verursacht von jeglichen überschießenden Menge des Schmelzbads und der Zinkdämpfe. Im Fall des Laserschweißens dagegen fängt das Schmelzbad an erzeugt zu werden auf der äußeren Oberfläche des Bleches, wo der Laserstrahl hingelenkt wird. Sobald der Bereich des Schmelzbades, welcher typischerweise eine Schlüsselloch-geformte Form annimmt, sich hinunter zu dem Kontaktbereich zwischen den Blechen erstreckt, wobei die Zinkdämpfe, welche in der Zwischenzeit in diesem Bereich erzeugt wurden, nach außen durch den Weg des geringsten Widerstandes, welcher durch das Schmelzbad gebildet wird, entwichen sind. Daher erfolgt Sprühen von geschmolzenem Metall, was die Qualität und Stärke der geschweißten Verbindung gefährdet, sowie die ästhetische Erscheinung des Produktes, welches dadurch erhalten wird.
Zahlreiche Lösungen wurden in der Vergangenheit vorgeschlagen in dem Bemühen, die oben genannten Nachteile zu überwinden. Eine erste Lösung ist es, die Form von wenigstens einem der Bleche in dem Schweißbereich zu modifizieren, um eine Lücke zwischen den überlappenden Blechen zu definieren, welche von den Zinkdämpfen ausgenutzt werden kann zum nach oben Entweichen (siehe z.B. US-A-4 682 002 und US-A-4 916 284). Eine ähnliche Lösung liegt darin, Abstandselemente zwischen den Blechen bereitzustellen, wieder um eine Lücke zu definieren zur Evakuierung von Zinkdämpfen (WO-A-99/08829, JP-A-5318155). Alle der oben genannten bekannten Lösungen haben jedoch den Nachteil, dass es notwendig ist, eine zusätzliche Tätigkeit auszuführen in Bezug auf den konventionellen Arbeitskreislauf, da es notwendig ist, die oben erwähnten Abstandsverformungsabschnitte in den Blechen zu bilden oder immerhin zusätzliche Elemente darauf anzuwenden, welche die Zeit und die Kosten der Herstellung erhöhen.
Ein Blechschweißverfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus JP-A-10156566 bekannt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Überwindung des oben erwähnten technischen Problems in einer einfachen und effizienten Weise.
Um diese Aufgabe zu erfüllen, stellt die Erfindung ein Verfahren bereit zum Laserschweißen von zwei oder mehr überlappenden Metallblechen wie in Anspruch 1 dargelegt.
Aufgrund der oben erwähnten Merkmale kann das Verfahren nach der Erfindung erfolgreich das Problem der Evakuierung von Zinkdämpfen überwinden, welche während des Laserschweißens von überlappenden verzinkten Blechen erzeugt werden. Wie im Fall des oben genannten Standes der Technik werden die Dämpfe zum Entweichen durch eine Lücke geleitet, welche zwischen den Blechen definiert ist, so dass die Dämpfe nicht dazu verleitet werden, durch das Schmelzbad zu passieren, was der Grund wäre für die oben genannten Nachteile. Während jedoch im Fall des Standes der Technik die Lücke zur Evakuierung der Dämpfe durch eine permanente Verformung von wenigstens einem der Bleche erhalten wird bevor das Schweißen ausgeführt wird, oder durch die Einführung von Abstandselementen zwischen den Blechen, werden im Fall der vorliegenden Erfindung die Bleche weder einer permanenten Verformung ausgesetzt, noch werden Abstandsmittel dazwischen bereitgestellt. Tatsächlich wird im Fall der Erfindung die elastische Rückverformung wenigstens eines der Bleche einfach ausgenutzt vom Zustand des kompletten Kontakts, indem das Blech zeitweise durch die Einspannmittel gebracht wird durch Ausnutzen der elastischen Verformbarkeit des Bleches, zu einem weniger verformten Zustand, welcher erreicht wird durch teilweises wieder Öffnen der Einspannmittel bis eine vorbestimmte Position erreicht ist. In dieser Weise ist es möglich sicherzustellen, dass eine Lücke zwischen den Blechen von im Wesentlichen vorbestimmten Abmessungen erhalten wird, welche von den Zinkdämpfen ausgenutzt wird, um nach außen zu entkommen, ohne durch das Schweißschmelzbad zu passieren.
In der Erfindung sind die oben genannten Einspannmittel versehen mit Sensormitteln, welche angepasst sind zum Detektieren, wann der Zustand des kompletten Kontakts der Bleche erreicht ist am Ende der oben genannten ersten Stufe. Diese Sensormittel können gebildet werden durch irgendeine Art von direktem oder indirektem Sensor, welcher angepasst ist zum Detektieren, wann dieser Zustand erreicht ist, wie ein Kraft- oder Drucksensor (welcher detektiert, wann ein Schwellwert überschritten wird) oder ein Sensor, der die Geschwindigkeit des beweglichen Teils der Einspannmittel (welcher detektiert, wann dieser Teil gestoppt wird) oder ein Bewegungssensor oder ein Sensor des elektrischen Stroms, welcher durch den elektrischen Motor absorbiert wird, welcher die Einspannvorrichtung steuert (für den Fall, dass diese Vorrichtung elektrisch angetrieben wird) oder irgendeine andere Art von Sensor.
Die Erfindung ist auch auf ein Schweißsystem gerichtet, wie in Anspruch 3 dargelegt.
In dem System gemäß der Erfindung werden die Einspannmittel, wie bereits angedeutet, mit Sensormitteln versehen, welche angepasst sind zum Detektieren, wann der Zustand des kompletten Kontakts der Bleche erreicht ist, und die Betätigungsmittel werden gesteuert durch Steuermittel, welche verursachen, dass die Einspannmittel gestoppt werden im Zustand des kompletten Kontakts des Bleches am Ende der ersten Stufe.
Die Einspannmittel umfassen wenigstens ein bewegliches Element, welches beweglich ist zwischen einer nicht betriebsfähigen Position und einer betriebsfähigen Position, und die Steuermittel verursachen, dass die beweglichen Elemente gestoppt werden am Ende des zweiten Schrittes, wenn sie detektieren, dass eine vorbestimmte Position erreicht ist.
Die Betätigungsmittel können einen elektrischen Motor oder einen Fluidaktuator oder einen piezoelektrischen Aktuator oder einen Formgedächtnislegierungsaktuator oder irgendwelche anderen Elemente umfassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leicht offensichtlich werden aus der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen, welche nur als nicht beschränkendes Beispiel gegeben sind, in welchen:
1 eine schematische Seitenansicht von zwei verzinkten Stahlblechen ist, welche geschweißt werden sollen durch das Verfahren gemäß der Erfindung, und einer Einspannvorrichtung, welche in dem Verfahren benutzt wird, in ihrem nicht betriebsfähigen Zustand gezeigt,
2 die gleichen Teile der 1 zeigt, aber mit der Einspannvorrichtung in ihrem betriebsfähigen Zustand,
3 eine Sicht entlang der Linie III-III aus 2 ist,
4 eine nachfolgende Stufe des Verfahrens gemäß der Erfindung zeigt,
5 ein Blockdiagramm ist, welches das Schweißsystem gemäß der Erfindung zeigt,
6 eine schematische Teilseitenansicht einer Kraftfahrzeugkarosserie ist, auf die das Verfahren gemäß der Erfindung angewendet wird,
7 eine schematische Querschnittansicht ist, in einem vergrößerten Maßstab, entlang der Linie VII-VII der 6, mit der Einspannvorrichtung in ihrem nicht betriebsfähigen Zustand gezeigt, und
8, 9 dieselbe Struktur der 7 zeigen in zwei nachfolgenden Stufen des Verfahrens gemäß der Erfindung.
1 bis 5 stellen eine erste schematische Darstellung des Verfahrens gemäß der Erfindung bereit. In diesen Figuren werden zwei Stahlbleche 1, 2 gezeigt, welche jeweils mit einer Zinkschutzschicht versehen sind, entsprechend durch 1a und 2a gekennzeichnet. Die Zeichnungen zeigen nur den Abschnitt der Bleche, welche angrenzend sind zu dem Bereich, wo diese Bleche aneinander geschweißt werden müssen. Zu diesem Zweck haben die Bleche 1, 2 zwei Kanten 3, 4, welche aufeinander geschweißt werden sollen in einer überlappenden Position mit Hilfe einer Laserstrahls. 1 bis 4 zeigen nur, neben den Blechen 1, 2, welche geschweißt werden sollen, eine Einspannvorrichtung 5, welche zum Einspannen der Kanten 3, 4 der Bleche 1, 2 zueinander ist, zum Ausführen des Schweißens. Diese Figuren zeigen jedoch nicht die Mittel zum Schweißen, welche typischerweise aus einer Vorrichtung zum Fokussieren eines Laserstrahls bestehen, welcher auf die zwei Kanten 3, 4 in dem Schweißbereich gelenkt wird.
Wie mit Bezug auf 6 gezeigt werden wird, werden die Kanten 3, 4 typischerweise mit Hilfe einer Vielzahl von Einspannvorrichtungen 5 eingespannt, während der Laserstrahl relativ zu den Blechen verstellt wird in dem Bereich zwischen der Einspannvorrichtung 5, um die lasergeschweißten Abschnitte W bereitzustellen. In 1 wird nur schematisch ein Pfeil L gezeigt, welcher die Richtung des Schweißlaserstrahls auf die Blechen indiziert. Die Details der Konstruktion der Laserschweißvorrichtung und der Mittel zum Bewegen des Laserstrahls mit Bezug auf die Struktur, welche geschweißt werden soll, werden hier nicht dargestellt, da sie auf irgendeine bekannte Weise aufgebaut sein können und da diese Details, allein genommen, nicht in den Schutzumfang der Erfindung fallen. Die Beseitigung dieser Details aus den Zeichnungen hat im Übrigen zur Folge, dass die Erfindung simpler und einfacher zu verstehen ist. Das Gleiche gilt für die Konstruktion der Einspannvorrichtung 5. Einspannvorrichtungen nach dieser Art werden normalerweise in der Fahrzeugindustrie zum Einspannen der Metallbleche benutzt, welche eine Fahrzeugkarosserie bilden, während ein konventionelles elektrisches Punktschweißen ausgeführt wird. Die genaue Anordnung der Einspannvorrichtung kann weitgehend variieren, abhängig von der Form der Bleche, welche eingespannt werden sollen, und der Anwendungsmittel, wobei die Einspannvorrichtung 5 üblicherweise eine Struktur 6 hat, welche eine Referenz und Stützfläche 7 eines der Bleche (in dem dargestellten Fall für Stützkante 4 des Bleches 2) und ein Einspannbewegungselement 8, welches drehbar angebracht ist um eine Achse 9 auf der Struktur 6 zwischen einer geöffneten, nicht betriebsfähigen Position (1) und einer geschlossenen, betriebsfähigen Position (2). Ein Beispiel einer Einspannvorrichtung kann in dem europäischen Patent EP-B-0 909 607 auf den Namen Comau spa gefunden werden. Diese Struktur 6 kann fest sein, oder auch versehen sein mit der Möglichkeit einer begrenzten Bewegung zum Selbstzentrieren der Einspannvorrichtung in dem Bereich der Struktur, welche geschweißt werden soll. Weiterhin ist es offensichtlich möglich, dass die Einspannvorrichtung ein zweites bewegliches Element umfasst, welches beweglich ist zwischen einer nicht betriebsfähigen Position und einer betriebsfähigen Position zum Definieren des Trägers 7.
Die 1 bis 4 zeigen die Betätigungsmittel nicht, welche die Bewegung des beweglichen Elements 8 der Einspannvorrichtung 5 antreiben. Diese Betätigungsmittel werden in dem Blockdiagramm der 5 mit 10 gekennzeichnet. Die üblichste Technik, welche benutzt wird zum Antreiben der Einspannvorrichtungen, ist die Verwendung von Fluidzylindern. Trotzdem wurden auch Einspannvorrichtungen entwickelt mit einer elektrischen Betätigung. Diese Vorrichtungen umfassen typischerweise einen elektrischen Motor, dessen Ausgangswelle verbunden ist mit Hilfe einer reduzierenden Getriebeeinheit mit dem beweglichen Element der Einspannvorrichtung. Diese Lösung kann insbesondere vorteilhaft sein in dem Fall der Ausführungsform der Erfindung, welche hier gezeigt ist, sogar wenn die Möglichkeit nicht ausgeschlossen ist, Betätigungsmittel zu benutzen, welche durch Fluidzylinder oder Aktuatoren von irgendeiner anderen Art als oben angegeben gebildet werden.
Mit Bezug auf 5, mit den Einspannmitteln 5, und spezieller mit einem beweglichen Element 8 der Einspannvorrichtung, sind in dem Fall des bestimmten dargestellten Beispiels, sowohl ein Kraft- oder Drucksensor 11 als auch ein Positionssensor 12 verbunden. Auch werden die Details der Konstruktionen und der Anordnungen der Sensoren 11, 12 hier nicht gezeigt, da diese Sensoren auf irgendeine bekannte Art hergestellt sein können. Der Positionssensor kann sowohl direkt mit dem beweglichen Element 8 als auch mit irgendeinem anderen Element der kinematischen Kette, welche die Antriebsmittel mit dem beweglichen Element verbindet, verbunden sein. Sensoren 11, 12 können Ausgangssignale an eine elektrische Steuereinheit 13 senden, welche die Antriebsmittel 10 steuert gemäß der Signale, welche von Sensoren 11, 12 empfangen werden und gemäß einer vorbestimmten Logik, welche im Folgenden beschrieben werden wird.
Auch mit Bezug auf 1, liegt ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin, dass wenigstens eines der Bleche, welche geschweißt werden sollen (Blech 1 im Fall, der hier dargestellt ist), so geformt oder angeordnet ist, dass es elastisch verformt wird, nachfolgend dem Eingriff darauf durch das Einspannelement 8, aus einem Ruhezustand, in welchem eine Lücke G definiert ist zwischen den überlappenden Kanten 3, 4 der Bleche 1, 2, in einen Zustand, in welchem die Lücke G aufgehoben ist und Kanten 3, 4 komplett in Kontakt miteinander sind (2, 3).
Selbstverständlich ist die Form der Bleche, welche in den angehängten Zeichnungen gezeigt ist, nur rein als nicht beschränkendes Beispiel gegeben. Diese Form kann auch komplett anders sein, während die Tatsache verbleibt, dass wenigstens eines der Bleche einer elastischen Verformung ausgesetzt sein muss folgend auf das Schließen der Einspannvorrichtung, und dass G definiert sein muss zwischen den überlappenden Blechen, wenn die oben genannte elastische Verformung noch nicht stattgefunden hat.
Gemäß der Erfindung steuern, nachdem die zwei Bleche 1, 2 angeordnet wurden in der geöffneten Einspannvorrichtung 5, wie in 1 gezeigt, die Steuermittel 13 die Betätigungsmittel 10, um das Schließen der Einspannvorrichtung 5 zu verursachen und bis zu dem Zustand des kompletten Kontakts zwischen Kanten 3, 4 (2, 3). Dieser Zustand wird detektiert, wenn der Drucksensor 11 die Steuermittel 13 informiert, dass ein vorbestimmtes Niveau des Drucks erreicht wurde. Dieser Zustand wird erreicht, wie bereits indiziert, folgend auf eine elastische Verformung des Bleches 1. In der Praxis, im Fall der bestimmten dargestellten Ausführungsform, hat die Kante 3 des Bleches 1 ihren Rand in Kontakt mit der Kante 4 und hat eine Schräge in Richtung nach oben ausgehend von diesem Rand. Der Druck, welcher durch das Einspannelement 8 ausgeübt wird, verursacht die elastische Verformung, da das letztere Teil einer komplexeren Struktur bildet (siehe auch Beispiel 6), welche Blech 1 nicht erlaubt, um den Kontaktbereich des Blechs 4 zu rotieren.
Wenn einmal der Zustand des kompletten Kontakts der Kanten 3, 4 erreicht wurde (2), steuern die Steuermittel 13 die Antriebsmittel 10, um das Einspannelement 8 zurück zu bewegen in seine nicht betriebsfähige Position durch eine begrenzte Länge, bis zum Erreichen einer vorbestimmten Position (4), in welcher die zwei Kanten eine Lücke G₁ definieren mit im Wesentlichen vorbestimmten Abmessungen.
Diese Position wird durch Steuermittel 13 identifiziert mit Hilfe des Positionssensors 12. Im Fall des dargestellten Beispiels wird dieses Ergebnis erreicht durch Bereitstellen des Elements 8 mit einem Hauptteil 8A und einem aktiven Teil 8B, welches verschiebbar ist in Bezug auf das Hauptteil 8A. Trotzdem ist es vorstellbar, das benötigte Ergebnis zu erhalten durch Rückwärtsdrehen des gesamten Elements 8.
Wenn der Zustand, welcher in 4 gezeigt wird, einmal erreicht wird, wird die Schweißtätigkeit gestartet. Selbstverständlich gefährdet die Präsenz von G₁ das Schweißen nicht, da in dem Bereich, der betroffen ist durch den Laserstrahl, das Schweißschmelzbad die Lücke lokal füllt.
Mit Bezug auf 6, welche sich auf ein Beispiel der Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung bezieht zum Schweißen der äußeren und inneren Metallbleche, welche die Karosserie eines Kraftfahrzeugs bilden, entlang des Unterteils einer Türöffnung, wird die Schweißvorrichtung betrieben zum Ausführen von Laserschweißen entlang Abschnitten W (6). 7 bis 9 zeigen speziell die Form der Bleche, welche geschweißt werden sollen, in dieser Anfangsstufe des Verfahrens, in der Zwischenstufe, wo die Kanten, welche geschweißt werden sol len, komplett in Kontakt sind (8) und in der Stufe, in welcher die Kanten teilweise beabstandet sind, während welcher Schweißen ausgeführt wird (9).
Wie bereits indiziert sind die Struktur der Schweißvorrichtungen und die Mittel zum Bewegen des Laserstrahls nicht gezeigt, da sie nach irgendeiner bekannten Art ausgeführt sein können. Selbstverständlich werden Anwendungen der Erfindung nicht ausgeschlossen, in denen es das Stück ist, welches geschweißt werden soll, welches sich relativ zu dem Laserstrahl bewegt.
Wie klar aus der vorhergehenden Beschreibung offensichtlich ist, liegt die Erfindung darin, eine Lücke G₁ zwischen zwei verzinkten Stahlblechen bereitzustellen, welche geschweißt werden sollen durch einen Laserstrahl, in einer einfachen und effizienten Weise, ohne Tätigkeiten zum permanenten Verformen der Bleche vor dem Schweißen zu benötigen, oder zum Hinzufügen von Abstandselementen dazwischen. Während Laserschweißen ausgeführt wird, ermöglicht die Präsenz von G₁ den Zinkdämpfen zu entweichen, so dass diese Dämpfe nicht gezwungen sind, durch das Schmelzbad zu passieren und daher keinerlei Schweißdefekte erzeugen.
Offensichtlich ist die Erfindung anwendbar sowohl wenn alle Bleche eine Schutzschicht haben als auch wenn nur eines von ihnen diese Schicht hat.
Weiterhin ist die Anwendung der Erfindung auch nicht ausgeschlossen für nicht geschützte Bleche.
Selbstverständlich, während das Prinzip der Erfindung dasselbe bleibt, können die Details der Konstruktion und die Ausführungsformen weit variieren in Bezug auf was nur als Beispiel beschrieben und dargestellt wurde, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie in den Ansprüchen definiert.

Claims

Verfahren zum Laserschweißen von zwei oder mehr sich überlappenden Metallblechen (1, 2), wobei wenigstens eines dieser Bleche (1, 2) eine Schutzschicht (1a, 2a) auf seiner Oberfläche hat, welche in Kontakt mit einem anderen Blech ist, wobei die Schicht aus einem Material hergestellt ist mit einer Verdampfungstemperatur kleiner als die Schmelztemperatur des Metalls, welches das Blech bildet, wobei die Bleche (1, 2), welche geschweißt werden sollen, gehalten werden während des Schweißvorgangs mit Hilfe von Blechverformungsmitteln (5), welche beweglich sind zwischen einem nicht betriebsfähigen Zustand und einem betriebsfähigen Zustand zum Verformen eines der überlappenden Bleche (1, 2), wobei das Schweißen ausgeführt wird durch Führen eines Laserstrahls (L) in dem Schweißbereich (W) der überlappenden Bleche (1, 2), und wobei, bevor das Schweißen ausgeführt wird, die Blechverformungsmittel bewegt werden von ihrem nicht betriebsfähigen Zustand in ihren betriebsfähigen Zustand zum Verformen eines der überlappenden Bleche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungsmittel Einspannmittel sind, welche die Bleche gegeneinander pressen, wenn sie in ihren betriebsfähigen Zustand gebracht werden, dadurch, dass wenigstens eines der Bleche (1, 2) so geformt oder angeordnet ist, dass wenn die Einspannmittel (5) von ihrem nicht betriebsfähigen Zustand in ihren betriebsfähigen Zustand, in welchem die Einspannmittel (5) die Bleche (1, 2) gegeneinander pressen, gebracht werden, dieses Blech (1) eine elastische Verformung erfährt von einem Ruhezustand, in wel chem eine Lücke (G) definiert ist zwischen diesem Blech und dem angrenzenden Blech (2), in einen verformten Zustand, in welchem diese Lücke aufgehoben ist und die Bleche komplett in Kontakt miteinander sind in dem Schweißbereich, und dadurch, dass, bevor das Schweißen ausgeführt wird, die Einspannmittel gesteuert werden gemäß der folgenden Abfolge von Stufen: in einer ersten Stufe werden die Einspannmittel (5) von ihrem nicht betriebsfähigen Zustand in ihren betriebsfähigen Zustand gebracht, so dass der komplette Kontakt der Bleche (1, 2), welche geschweißt werden sollen, aufgrund der elastischen Verformung gewährleistet wird, in einer zweiten Stufe werden die Einspannmittel (5) zurück bewegt in Richtung ihres nicht betriebsfähigen Zustands, durch eine vorbestimmte begrenzte Länge, so dass wieder eine Lücke (G₁) geschaffen wird mit im Wesentlichen vorbestimmten Abmessungen zwischen den Blechen (1, 2), welche geschweißt werden sollen, durch Ausnutzen der elastischen Rückverformung des Bleches (1), welches elastisch verformt wird während der ersten Stufe, wobei die Einspannmittel (5) in dem Zustand gehalten werden, welcher davon während des Schweißens erreicht wurde, so dass die Dämpfe von schützendem Material, welche während des Schweißens erzeugt werden, durch die Lücke (G₁) entweichen können; wobei die Einspannmittel mit Sensormitteln vorgesehen sind, welche das Erreichen des Zustandes des kompletten Kontakts der Bleche (1, 2) am Ende der ersten Stufe detektieren können.
Schweißverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspannmittel (5) wenigstens ein bewegliches Element (8) umfassen, welches beweglich ist zwischen einer nicht betriebsfähigen Position und einer betriebsfähigen Position durch Betätigungsmittel, welche in Position gesteuert werden.
System zum Laserschweißen von zwei oder mehr überlappenden Metallblechen, wobei während des Gebrauchs wenigstens eines der Bleche eine Schutzschicht (1a, 2a) auf seiner Oberfläche in Kontakt mit einem anderen Blech hat, wobei die Schicht aus schützendem Material eine Verdampfungstemperatur niedriger als die Schmelztemperatur des Materials, welches die Bleche bildet, hat, wobei das System umfasst: Blechverformungsmittel (5) zum Halten der Bleche (1, 2), welche geschweißt werden sollen, in Position während des Schweißvorgangs, wobei die Blechverformungsmittel (5) beweglich sind zwischen einem nicht betriebsfähigen Zustand und einem betriebsfähigen Zustand zum Verformen eines der überlappenden Bleche (1, 2), Betätigungsmittel (10) für die Blechverformungsmittel (5), und Mittel zum Laserschweißen, welche einen Laserstrahl (L) in einem Schweißbereich (W) der überlappenden Bleche (1, 2) lenken kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungsmittel Einspannmittel sind, welche während des Gebrauchs die Bleche gegeneinander drücken, wenn sie in ihren betriebsfähigen Zustand gebracht worden sind, und dadurch, dass das System weiterhin umfasst eine elektronische Steuereinheit (13), welche die Betätigungsmittel (10) gemäß der folgenden Abfolge von Stufen steuert: in einer ersten Stufe werden die Einspannmittel (5) von ihrem nicht betriebsfähigen Zustand in ihren betriebsfähigen Zustand gebracht, um den kompletten Kontakt der Bleche (1, 2), welche geschweißt werden sollen, aufgrund ihrer elastischen Verformung zu gewährleisten, in einer zweiten Stufe werden die Einspannmittel (5) in Richtung ihres nicht betriebsfähigen Zustands zurück bewegt, durch eine vorbestimmte begrenzte Länge, um wieder eine Lücke (G₁) zu schaffen mit im Wesentlichen vorbestimmten Abmessungen zwischen den Blechen (1, 2), welche geschweißt werden sollen, durch Ausnutzen der elastischen Rückverfor mung des Bleches (1), welches elastisch verformt wird während der ersten Stufe, die Einspannmittel (5) werden in dem Zustand gehalten, welcher davon während des Schweißens erreicht wird, so dass die Dämpfe des schützenden Materials, welche während des Schweißens erzeugt werden, durch die Lücke (G₁) entweichen können; wobei die Einspannmittel (5) mit Sensormitteln (11) vorgesehen sind, welche angepasst sind zum Senden eines Ausgangssignals, welches indikativ ist für den Zustand des kompletten Kontakts der Bleche (1, 2), an die elektronische Steuereinheit (13), um zu verursachen, dass die Einspannmittel (5) in einem Zustand des kompletten Kontakts der Bleche stoppen am Ende der ersten Stufe.
Schweißsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspannmittel (5) wenigstens ein bewegliches Element (8) umfassen, welches beweglich ist zwischen einem nicht betriebsfähigen Zustand und einem betriebsfähigen Zustand, und dass die Steuermittel verursachen, dass das Einspannelement (5) stoppt am Ende der zweiten Stufe, wenn sie detektieren, dass eine vorbestimmte Position erreicht wurde.
Schweißsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel (10) ausgewählt werden aus elektrischen Motoren, Fluidaktuatoren, piezoelektrischen Aktuatoren, Formgedächtnislegierungsaktuatoren oder dergleichen.
Schweißsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspannmittel wenigstens ein Einspannbewegungselement (8) umfasst und die Sensormittel Drucksensormittel (11) sind, welche den Zustand, in welchem die Einspannvorrichtung die Bleche (1, 2) in kompletten Kontakt miteinander hält, detektiert, so dass die elektronische Steuereinheit die Einspannbewegung des Einspannelements stoppt, wenn ein vorbestimmter Wert des Druckes detektiert wird von den Drucksensormitteln.
Schweißsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspannbewegungselement (8) einen Hauptteil (8A) umfasst, welcher drehbar verbunden ist mit einem Träger (6) und ein aktives Teil (8B), welches verschiebbar angebracht ist auf dem Hauptteil (8A), wobei das aktive Teil beweglich ist in Bezug auf das Hauptteil während der zweiten Stufe, nachdem die zwei Teile (8A, 8B) zusammen rotiert sind in Bezug auf den Träger (6) während der ersten Stufe.
Schweißsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspannbewegungselement (8) einen Hauptteil (8A) umfasst, welcher drehbar verbunden ist mit einem Träger (6), und ein aktives Teil (8B), welches starr verbunden ist mit dem Hauptteil (8A), wobei die gesamte Struktur des beweglichen Elements zurück bewegt wird in Richtung seiner nicht betriebsfähigen Position in der zweiten Stufe.
Schweißsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Träger beweglich ist zwischen einer nicht betriebsfähigen Position und einer betriebsfähigen Position.
Schweißsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Struktur der Vorrichtung angebracht ist mit der Möglichkeit einer begrenzten Einstellungsbewegung zum Selbstzentrieren der Struktur, welche geschweißt werden soll.