WO2002034453A1 - Method and device for closing the gap during the welding of tailored blanks - Google Patents

Method and device for closing the gap during the welding of tailored blanks Download PDF

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WO2002034453A1
WO2002034453A1 PCT/CH2001/000620 CH0100620W WO0234453A1 WO 2002034453 A1 WO2002034453 A1 WO 2002034453A1 CH 0100620 W CH0100620 W CH 0100620W WO 0234453 A1 WO0234453 A1 WO 0234453A1
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elevation
welding
arrangement
parts
gap
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PCT/CH2001/000620
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German (de)
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Inventor
Werner Urech
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Elpatronic Ag
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels
    • B23K2101/185—Tailored blanks

Definitions

  • the invention relates to a method for closing the gap according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 11 and a welding device equipped therewith.
  • Welding sheet metal with the aid of a laser is a common method of joining today.
  • the sheets are preferably butt-joined to one another by positioning the end faces of the sheets to be connected such that there is no gap or only a narrow gap between the sheets.
  • the gap between the sheets to be joined should not be wider than 0.05 or 0.08 mm, so that the sum of the deviations of the two sheets must not exceed the maximum permissible gap widths.
  • the permissible inaccuracy does not have to be evenly distributed over both sheets.
  • One sheet can be precise, the other can take advantage of all the permissible inaccuracy, or the two sheets can be "differently inaccurate".
  • the invention has for its object to provide a method for closing the gap, which is easy to carry out, especially in the case of non-exclusively adjacent parts.
  • the elevation is preferably arranged off-center in the part or a plurality of elevations are arranged off-center in the part and it is further preferred if this elevation (s) is or are arranged near the edge or near the welding edge.
  • the invention is also based on the object to provide a device for gap closure, this object is achieved by the characterizing features of claim 11.
  • a welding device is to be created in which the gap between the parts can be closed, which is the subject of claim 18 '.
  • Figure 1 shows schematically in sectional view a welding device to explain the method
  • Figure 2 shows another embodiment of the
  • FIG. 3 is a diagrammatic, greatly simplified representation of welding with the welding device
  • FIG. 4 shows another arrangement of the elevations
  • FIG. 5 shows a welding device according to a further embodiment when the elevation is introduced
  • FIG. 6 shows the welding device from FIG. 5 during the positioning of the parts; and FIG. 7 shows the welding device from FIG. 5 when the elevation is applied.
  • FIG. 1 shows schematically and in a partially sectioned view a welding device to explain the method according to the invention.
  • two sheets 1, 2 are butt-welded butt-jointed by means of a laser 3, which is only indicated.
  • the welding of individual sheets to so-called blanks or tailored blanks is known.
  • Such tailored blanks are usually deformed subsequently in order to form a molded part with different properties in sections in accordance with the sheets used. To a good quality
  • the gap between the sheets before welding must have the aforementioned small width.
  • the sheet 1 which is shown as a thicker sheet than the sheet 2, is fixed between a jaw 5 and a base 7.
  • the thinner sheet 2 is also fixed between a jaw 6 and the base 7.
  • the one sheet, in the example shown the thinner sheet 2 is provided with an elevation 4, which is shown in FIG. 1 with broken lines. If this elevation 4 is unloaded, it is usually the case that the gap 10 is larger than the permissible narrow gap for laser welding, since the edges of sheets 1 and 2 no longer have to be machined with the accuracy previously required. In some places, however, the required small gap width can already be maintained, or the sheets can touch.
  • a force F is exerted on the elevation against the direction in which the elevation is shaped, so that the elevation is pressed down, as shown in FIG. 1 with solid lines as elevation 4 '.
  • this force F which can also be designated as a hold-down force
  • the free, non-clamped edge of the plate 2 pointing towards the thick plate moves towards the thick plate, so that the gap 10 is closed.
  • the hold-down force F is preferably exerted locally on the elevation 4 shortly before the welding beam reaches the metal sheets at this location.
  • Figure 2 shows a similar representation of an embodiment in which the base 7 is replaced by a magnetic plate 7 ', so that the jaws 5 and 6 can be omitted. Otherwise, the procedure is the same as in Figure 1 and the same reference numerals again designate the same parts or positions.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a welding device similar to that of FIG. 1 or 2, the holding of the sheets 1 and 2 not being shown, but the same reference numerals, however, denoting the same elements.
  • the elevation 4 is shown in the 3 created by an uninterrupted bead 4 in the sheet 2, which bead runs substantially parallel to the edge of the sheet 2 pointing towards the thicker sheet 1. It is also shown in FIG. 3 that the sheets 1 and 2 abut one another along curved edges, which, as an embodiment of so-called non-linear tailored blanks, is difficult to control for the known gap closure methods. It is further shown in FIG.
  • the hold-down force F is exerted by a hold-down roller 12 which acts slightly on the elevation 4 leading the welding beam 3 'and thus, as explained above with reference to FIGS. 1 and 2, the gap between the Sheet metal closes to admissible values and holds closed for welding.
  • the sheet metal is deformed by the hold-down force F and, in the case of the other embodiments shown, generally only elastically and not plastically.
  • the roller 12 is guided by a drive, not shown, which can be the same drive as that used to guide the laser beam along the workpiece.
  • the hold-down force is generated, for example pneumatically or hydraulically, by an actuator 12 'which is only indicated.
  • the exertion of force on the elevation can always take place with the same force, or the force F can vary.
  • the gap width is preferably checked, which can be done, for example, by optical means, and the hold-down force is increased or decreased on the basis of the gap width determined.
  • the elevation 4 shown as a continuous bead along the edge in FIG. 3 can also be partially interrupted, so that sections with an elevation and sections without one follow.
  • the course of the elevation 4 also does not have to be parallel to the edge everywhere, but can in some cases have a different course from the edge.
  • FIG. 4 shows a top view of two sheets 1 and 2, which also adjoin each other with a non-linear, since angled edge.
  • the sheet metal 2 is provided with a plurality of individual elevations 4, which are designed as, for example, circular raised areas. These elevations 4 can also be run over by a hold-down roller 12 in order to locally close the gap between the sheets 1 and 2.
  • Gaps usually without plastic deformation of the edges. There is therefore no need to make a precise cut of the edges, which is very expensive, particularly with non-linear sheet metal edges, and because of the warping of the blanks after punching, internal stresses (relaxation) do not usually lead to a zero gap.
  • the elevations or the bead can either be introduced before the sheet metal is clamped in the welding device, for example when punching the sheet metal parts, or it can be carried out when the sheet metal is clamped in the welding device, which is now explained with reference to FIGS. 5-7.
  • FIGS. 5-7 show a view similar to that of Figure 1, again with the same reference numerals designating the same parts.
  • the clamping jaw 6 and the base 7 are designed with a device for generating an elevation 4 and for exerting the pressure thereon.
  • FIG. 5 shows that the thin sheet is clamped between the base 7 and the clamping jaw 6, while the thicker sheet 2 is not yet clamped by the clamping jaw.
  • an elastically deformable profile 12 or 13 is inserted, which is, for example, a polyurethane profile.
  • a polyurethane profile By means of pressurizable hollow chambers 14 and 15 in the profiles, deformation thereof can be achieved.
  • Figure 5 shows how the hollow chamber 15 of the profile 13 is depressurized and the hollow chamber 14 of the profile 12 is put under pressure, in particular hydraulic pressure, so that the profile 12 bulges outwards over the surface of the base 7 and thereby provides the thinner sheet 2 with a bead by the sheet 2 plastically or elastically is deformed towards the top, which is possible due to the unpressurized cavity 15, which allows a corresponding deformation of the profile 13. Due to the deformation of the sheet 2, its free edge retracts in the direction of arrow B.
  • FIG. 6 now shows how the thicker sheet 2 is pushed against the thinner sheet according to arrow C and is also clamped.
  • the hollow chambers are depressurized, if the beads are only inserted in the elastic area of the material, the lower profile remains under pressure during this process.
  • the sheets now lie against each other, but due to the edges machined with low precision, the width of the gap between the sheets is not sufficiently small or unevenly wide to be able to carry out the beam welding without errors.
  • the hold-down force is therefore exerted on the elevation 4 in order to press the sheet edge of the thinner sheet against the edge of the thicker sheet.
  • the lower cavity 14 of the profile 12 is depressurized and a pressure, preferably hydraulic pressure, is built up in the upper cavity 15 of the profile 13, and the convex side of the previously formed bead is loaded with the holding-down force from its convex side , This closes the gap and the sheet metal combination is ready for welding.
  • a pressure preferably hydraulic pressure
  • the bead is reshaped to a greater or lesser extent, the reshaping generally being carried out only elastically.
  • the cavity 15 can be a single cavity that can be filled over its entire length simultaneously and with the same pressure, so that the entire length of the bead is applied simultaneously.
  • the cavity 15 it is also possible to subdivide the cavity 15 into several sections, each of which can be pressurized individually, optionally at different times and with different pressure. If the sheet metal is only deformed elastically by the pressure in the cavity 14, it may also suffice to relieve only this pressure in the cavity 14 in order to achieve an elastic recovery for closing the gap. A higher pressure can also be built up in the cavity 15, which brings about a reshaping against the pressure in the cavity 14 in order to close the gap.
  • the welding can now be carried out with a closed gap, whereby the bead can be relieved again after the welding.
  • the bead is usually stretched flat again when the tailored blank welded in this way is subsequently formed and is then no longer visible.

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Abstract

According to the inventive method for closing the gap during the welding of tailored blanks using a laser, raised parts are formed in the blank and are then subjected to a process during the welding operation enabling the gap to be closed locally.

Description

Verfahren und Einrichtung zum Schliessen des Spaltes bei der Sc eissuπg von tailored blanks Method and device for closing the gap when cutting tailored blanks
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schliessen des Spaltes gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Einrichtung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 11 und eine damit ausgerüstete Schweissvorrichtung .The invention relates to a method for closing the gap according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 11 and a welding device equipped therewith.
Stand der TechnikState of the art
Das Verschweissen von Blechen mit Hilfe eines Lasers ist ein heute verbreitetes Verbindungsver ahren. Dabei werden die Bleche vorzugsweise stumpf miteinander verbunden, indem die Stirnflächen der zu verbindenden Bleche derart positioniert werden, dass kein Spalt oder nur ein enger Spalt zwischen den Blechen besteht. Um eine hohe Qualität der Schweissnaht zu erreichen, sollte der Spalt zwischen den zu verbindenden Blechen nicht breiter als 0,05 bzw. 0,08 mm sein, womit die Summe der Abweichungen der beiden Bleche die maximal zulässigen Spaltbreiten nicht überschreiten darf. Die zulässige Ungenau- igkeit muss sich nicht gleichmässig auf beide Bleche ver- teilen. Das eine Blech kann genau sein, das andere die ganze zulässige Ungenauigkeit ausnützen oder die beiden Bleche können „unterschiedlich ungenau" sein. Es liegt auf der Hand, dass zur Einhaltung solcher Toleranzen entsprechend kostspielige Werkzeuge oder aber aufwendige Be- arbeitungsverfahren notwendig sind. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, das eine Blech vor dem Schweissen entlang seiner Kante plastisch zu verformen, um durch die Verformung ein Schliessen des Spaltes zu bewirken. Dieses Verfahren hat sich bewährt und lässt eine wesentlich vereinfachte Kantenvorbereitung zu; es ist aber nur bei geradlinig aneinandergrenzenden Teilen einfach durchzuführen . Darstellung der ErfindungWelding sheet metal with the aid of a laser is a common method of joining today. The sheets are preferably butt-joined to one another by positioning the end faces of the sheets to be connected such that there is no gap or only a narrow gap between the sheets. In order to achieve a high quality of the weld seam, the gap between the sheets to be joined should not be wider than 0.05 or 0.08 mm, so that the sum of the deviations of the two sheets must not exceed the maximum permissible gap widths. The permissible inaccuracy does not have to be evenly distributed over both sheets. One sheet can be precise, the other can take advantage of all the permissible inaccuracy, or the two sheets can be "differently inaccurate". It is obvious that in order to maintain such tolerances, correspondingly expensive tools or elaborate machining processes are necessary. It is It has therefore already been proposed to plastically deform the sheet along its edge before welding in order to bring about a gap closing by this deformation.This method has proven itself and allows a considerably simplified edge preparation, but it is only possible for parts which adjoin one another in a straight line easy to do. Presentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schliessen des Spaltes zu schaffen, welches einfach durchführbar ist, insbesonders auch bei nicht ausschliesslich geradlinig aneinandergrenzenden Teilen.The invention has for its object to provide a method for closing the gap, which is easy to carry out, especially in the case of non-exclusively adjacent parts.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a method of the type mentioned at the outset by the characterizing features of claim 1.
Dadurch, dass eine Erhebung vorgesehen wird, kann diese vor und während des Schweissens so mit einer Kraft beaufschlagt werden, dass sich ein örtliches Schliessen des Spaltes ergibt. Bevorzugterweise ist die Erhebung aussermit- tig im Teil angeordnet bzw. sind mehrere Erhebungen aus- sermittig im Teil angeordnet und es ist weiter bevorzugt, wenn diese Erhebung (en) in Randnähe bzw. Schweisskanten- nähe angeordnet ist bzw. sind. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Spaltschliessung zu schaffen, diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 11 gelöst.By providing an elevation, a force can be applied to it before and during welding in such a way that the gap is closed locally. The elevation is preferably arranged off-center in the part or a plurality of elevations are arranged off-center in the part and it is further preferred if this elevation (s) is or are arranged near the edge or near the welding edge. The invention is also based on the object to provide a device for gap closure, this object is achieved by the characterizing features of claim 11.
Ferner soll eine Schweissvorrichtung geschaf- fen werden, bei der der Spalt zwischen den Teilen geschlossen werden kann, was Gegenstand des Anspruchs 18 ' bilde .Furthermore, a welding device is to be created in which the gap between the parts can be closed, which is the subject of claim 18 '.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Im folgenden werden Ausführungsbeispiele derBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following, exemplary embodiments of the
Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigtInvention explained with reference to the drawings. It shows
Figur 1 schematisch in Schnittansicht eine Schweissvorrichtung zur Erläuterung des Verfahrens; Figur 2 eine andere Aus führungs form derFigure 1 shows schematically in sectional view a welding device to explain the method; Figure 2 shows another embodiment of the
Schweissvorrichtung; Figur 3 eine schaubildliche, stark vereinfachte Darstellung des Schweissens mit der Schweissvorrichtung;Welding device; Figure 3 is a diagrammatic, greatly simplified representation of welding with the welding device;
Figur 4 eine andere Anordnung der Erhebungen; Figur 5 eine Schweissvorrichtung gemäss einer weiteren Ausführungsform bei der Einbringung der Erhebung ;FIG. 4 shows another arrangement of the elevations; FIG. 5 shows a welding device according to a further embodiment when the elevation is introduced;
Figur 6 die Schweissvorrichtung von Figur 5 während des Positionierens der Teile; und Figur 7 die Schweissvorrichtung von Figur 5 bei der Beaufschlagung der Erhebung.FIG. 6 shows the welding device from FIG. 5 during the positioning of the parts; and FIG. 7 shows the welding device from FIG. 5 when the elevation is applied.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung Figur 1 zeigt schematisch und in teilweise geschnittener Ansicht eine Schweissvorrichtung zur Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens. In der Schweissvorrichtung werden zwei Bleche 1, 2 stumpf anein- anderstossend mittels eines nur angedeuteten Lasers 3 verschweisst. Das derartige Verschweissen von einzelnen Blechen zu sogenannten Platinen oder tailored blanks ist bekannt. Solche tailored blanks werden in der Regel nachfolgend verformt, um ein Formteil mit abschnittsweise, entsprechend den eingesetzten Blechen, unterschiedlichen Eigenschaften zu bilden. Um eine qualitativ guteBEST WAY OF IMPLEMENTING THE INVENTION FIG. 1 shows schematically and in a partially sectioned view a welding device to explain the method according to the invention. In the welding device, two sheets 1, 2 are butt-welded butt-jointed by means of a laser 3, which is only indicated. The welding of individual sheets to so-called blanks or tailored blanks is known. Such tailored blanks are usually deformed subsequently in order to form a molded part with different properties in sections in accordance with the sheets used. To a good quality
Schweissnaht zu bilden, muss der Spalt zwischen den Blechen vor dem Schweissen die vorgenannte geringe Breite aufweisen. In Figur 1 ist das Blech 1, welches als dickeres Blech als das Blech 2 dargestellt ist, zwischen einer Klemmbacke 5 und einer Unterlage 7 fixiert. Das dünnere Blech 2 ist ebenfalls zwischen einer Klemmbacke 6 und der Unterlage 7 fixiert. Erfindungsgemäss ist das eine Blech, im gezeigten Beispiel das dünnere Blech 2, mit einer Erhebung 4 versehen, welche in Figur 1 mit unterbrochenen Linien dargestellt ist. Ist diese Erhebung 4 unbelastet, so ist es in der Regel so, dass der Spalt 10 grösser ist, als der zulässige schmale Spalt für das Laserschweissen, da die Kanten der Bleche 1 und 2 nicht mehr mit der vorher erforderlichen Genauigkeit bearbeitet werden müssen. An einigen Stellen kann aber die erforderliche geringe Spaltbreite bereits eingehalten sein, bzw. die Bleche können sich berühren. Ausgehend von der Erhebung 4 wird beim Schweissen so vorgegangen, dass auf die Erhebung eine Kraft F entgegen der Ausformungsrichtung der Erhebung ausgeübt wird, so dass sich ein Hinunterdrücken der Erhebung ergibt, wie dies in Figur 1 mit ausgezogenen Linien als Erhebung 4' dargestellt ist. Aufgrund dieser auch als Niederhaltekraft bezeichenbaren Kraft F bewegt sich die freie, nicht eingespannte, gegen das dicke Blech hinweisende Kante des Bleches 2 zum dicken Blech hin, so dass der Spalt 10 geschlossen wird. Es ist somit möglich, durch das Vorsehen der Erhebung 4 und einer örtlich wirkenden Niederhaltekraft F den Spalt 10 so weit zu schliessen, dass ein einwandfreies Schweissen mittels Laser oder durch ein anderes Strahlschweissverfahren möglich wird. Die Niederhaltekraft F wird dabei vorzugsweise jeweils lokal auf die Erhebung 4 ausgeübt, kurz bevor der Schweissstrahl die Bleche an diesem Ort erreicht. Es ist aber auch möglich, die Niederhaltekraft gleichzeitig überall auf die Erhebung oder beim Vorsehen mehrerer Er- hebungen, was nachfolgend noch erläutert wird, bei allen Erhebungen gleichzeitig auszuüben.To form a weld seam, the gap between the sheets before welding must have the aforementioned small width. In Figure 1, the sheet 1, which is shown as a thicker sheet than the sheet 2, is fixed between a jaw 5 and a base 7. The thinner sheet 2 is also fixed between a jaw 6 and the base 7. According to the invention, the one sheet, in the example shown the thinner sheet 2, is provided with an elevation 4, which is shown in FIG. 1 with broken lines. If this elevation 4 is unloaded, it is usually the case that the gap 10 is larger than the permissible narrow gap for laser welding, since the edges of sheets 1 and 2 no longer have to be machined with the accuracy previously required. In some places, however, the required small gap width can already be maintained, or the sheets can touch. Proceeding from the elevation 4, welding is carried out in such a way that a force F is exerted on the elevation against the direction in which the elevation is shaped, so that the elevation is pressed down, as shown in FIG. 1 with solid lines as elevation 4 '. Because of this force F, which can also be designated as a hold-down force, the free, non-clamped edge of the plate 2 pointing towards the thick plate moves towards the thick plate, so that the gap 10 is closed. It is thus possible, by providing the elevation 4 and a locally acting hold-down force F, to close the gap 10 to such an extent that perfect welding by means of a laser or another beam welding method is possible. The hold-down force F is preferably exerted locally on the elevation 4 shortly before the welding beam reaches the metal sheets at this location. However, it is also possible to simultaneously apply the hold-down force simultaneously to all of the elevations, or if several elevations are provided, which will be explained below, in all elevations.
Figur 2 zeigt in ähnlicher Darstellung eine Ausführungsform, bei welcher die Unterlage 7 durch eine Magnetplatte 7' ersetzt ist, so dass die Klemmbacken 5 und 6 entfallen können. Ansonsten ist das Vorgehen dasselbe wie bei Figur 1 und gleiche Bezugszeichen bezeichnen wiederum gleiche Teile bzw. Positionen.Figure 2 shows a similar representation of an embodiment in which the base 7 is replaced by a magnetic plate 7 ', so that the jaws 5 and 6 can be omitted. Otherwise, the procedure is the same as in Figure 1 and the same reference numerals again designate the same parts or positions.
Figur 3 zeigt eine schaubildliche Ansicht einer Schweissvorrichtung ähnlich derjenigen von Figur 1 oder 2, wobei die Halterung der Bleche 1 und 2 nicht dargestellt ist, gleiche Bezugszeichen aber wiederum gleiche Elemente bezeichnen. Die Erhebung 4 ist im gezeigten Bei- spiel von Figur 3 durch eine ununterbrochene Sicke 4 im Blech 2 geschaffen, welche Sicke im wesentlichen randparallel zur gegen das dickere Blech 1 hin weisende Kante des Bleches 2 verlauft. Gezeigt ist in Figur 3 ferner, dass die Bleche 1 und 2 entlang gekrümmter Kanten aneinander anstossen, was als eine Ausfuhrungsform sogenannter nichtlinearer tailored blanks für die bekannten Spaltschliessungsverfahren nur schwierig beherrschbar ist. Es wird in Figur 3 nun weiter gezeigt, dass die Niederhalte- kraft F durch eine Niederhalterolle 12 ausgeübt wird, welche geringfügig dem Schweissstrahl 3 ' vorlaufend die Erhebung 4 beaufschlagt und damit, wie vorstehend anhand der Figuren 1 und 2 erläutert, den Spalt zwischen den Blechen auf zulassige Werte schliesst und für das Schweissen geschlossen halt. Das Verformen des Bleches durch die Niederhaltekraf F erfolgt dabei und auch bei den anderen gezeigten Ausfuhrungsformen in der Regel nur elastisch und nicht plastisch. Die Rolle 12 wird dabei durch einen nicht gezeigten Antrieb, der der selbe An- trieb sein kann, wie der zur Fuhrung des Laserstrahles entlang des Werkstuckes verwendete, gefuhrt. Durch einen nur angedeuteten Aktuator 12 ' wird die Niederhaltekraft erzeugt, z.B. pneumatisch oder hydraulisch.FIG. 3 shows a perspective view of a welding device similar to that of FIG. 1 or 2, the holding of the sheets 1 and 2 not being shown, but the same reference numerals, however, denoting the same elements. The elevation 4 is shown in the 3 created by an uninterrupted bead 4 in the sheet 2, which bead runs substantially parallel to the edge of the sheet 2 pointing towards the thicker sheet 1. It is also shown in FIG. 3 that the sheets 1 and 2 abut one another along curved edges, which, as an embodiment of so-called non-linear tailored blanks, is difficult to control for the known gap closure methods. It is further shown in FIG. 3 that the hold-down force F is exerted by a hold-down roller 12 which acts slightly on the elevation 4 leading the welding beam 3 'and thus, as explained above with reference to FIGS. 1 and 2, the gap between the Sheet metal closes to admissible values and holds closed for welding. The sheet metal is deformed by the hold-down force F and, in the case of the other embodiments shown, generally only elastically and not plastically. The roller 12 is guided by a drive, not shown, which can be the same drive as that used to guide the laser beam along the workpiece. The hold-down force is generated, for example pneumatically or hydraulically, by an actuator 12 'which is only indicated.
Die Kraftausubung auf die Erhebung kann ent- lang derer mit stets derselben Kraft erfolgen, oder die Kraft F kann variieren. Vorzugsweise erfolgt vor der Ausübung der Kraft F auf die Erhebung eine Prüfung der Spaltbreite, was z.B. durch optische Mittel erfolgen kann, und die Niederhaltekraft wird aufgrund der festge- stellten Spaltbreite erhöht oder erniedrigt. Die in Figur 3 als durchgehend entlang der Kante verlaufende Sicke dargestellte Erhebung 4 kann auch teilweise unterbrochen sein, so dass sich Abschnitte mit einer Erhebung und Abschnitte ohne eine solche folgen. Der Verlauf der Erhe- bung 4 muss auch nicht überall randparallel erfolgen, sondern kann zum Teil abweichenden Verlauf von der Kante haben. Figur 4 zeigt in Draufsicht zwei Bleche 1 und 2, welche ebenfalls mit einer nichtlinearen, da abgewinkelten Kante aneinander angrenzen. In diesem Fall ist das Blech 2 mit mehreren einzelnen Erhebungen 4 versehen, welche als z.B. kreisförmige erhabene Bereiche ausgestal- tet sind. Auch diese Erhebungen 4 können durch eine Niederhalterolle 12 überfahren werden, um jeweils lokal ein Schliessen des Spaltes zwischen den Blechen 1 und 2 zu erreichen .The exertion of force on the elevation can always take place with the same force, or the force F can vary. Before the force F is exerted on the elevation, the gap width is preferably checked, which can be done, for example, by optical means, and the hold-down force is increased or decreased on the basis of the gap width determined. The elevation 4 shown as a continuous bead along the edge in FIG. 3 can also be partially interrupted, so that sections with an elevation and sections without one follow. The course of the elevation 4 also does not have to be parallel to the edge everywhere, but can in some cases have a different course from the edge. FIG. 4 shows a top view of two sheets 1 and 2, which also adjoin each other with a non-linear, since angled edge. In this case, the sheet metal 2 is provided with a plurality of individual elevations 4, which are designed as, for example, circular raised areas. These elevations 4 can also be run over by a hold-down roller 12 in order to locally close the gap between the sheets 1 and 2.
Mit der erfindungsgemässen Lösung ergibt sich somit ein örtliches Schliessen eines ungleichmässigenThe solution according to the invention thus results in local closure of an uneven one
Spaltes, in der Regel ohne plastische Verformung der Kanten. Es ist damit kein Präzisionsschnitt der Kanten erforderlich, was insbesondere bei nichtlinearen Blechkanten sehr aufwendig ist und wegen des Verzugs der -Platinen nach dem Stanzen durch sich lösende innere Spannungen (Relaxation) in der Regel auch nicht zu einem Nullspalt führt .Gaps, usually without plastic deformation of the edges. There is therefore no need to make a precise cut of the edges, which is very expensive, particularly with non-linear sheet metal edges, and because of the warping of the blanks after punching, internal stresses (relaxation) do not usually lead to a zero gap.
Die Erhebungen bzw. die Sicke kann entweder vor dem Einspannen der Bleche in der Schweissvorrichtung so z.B. beim Stanzen der Blechteile eingebracht werden oder sie kann beim Spannen der Bleche in der Schweissvorrichtung vorgenommen werden, was nun anhand der Figuren 5-7 erläutert wird. Diese Figuren zeigen wiederum eine Ansicht ähnlich derjenigen von Figur 1, wobei wiederum gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen. Die Klemmbacke 6 und die Unterlage 7 sind dabei mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer Erhebung 4 und zur Ausübung des Druckes auf dieselbe ausgestaltet. Figur 5 zeigt dabei, dass das dünne Bleche zwischen der Unterlage 7 und der Klemmbacke 6 eingespannt ist, während das dik- kere Blech 2 von der Klemmbacke noch nicht eingespannt ist. In der Unterlage 7 und der Klemmbacke 6 ist dabei jeweils ein elastisch verformbares Profil 12 bzw. 13 eingelegt, welches z.B. jeweils ein Polyurethanprofil ist. Durch unter Druck setzbare Hohlkammern 14 bzw. 15 in den Profilen ist eine Verformung derselben erzielbar. Figur 5 zeigt, wie die Hohlkammer 15 des Profils 13 drucklos ist und die Hohlkammer 14 des Profils 12 unter Druck, insbesondere hydraulischen Druck gesetzt wird, so dass sich das Profil 12 über die Oberfläche der Unterlage 7 nach aussen wölbt und dadurch das dünnere Blech 2 mit einer Sicke versieht, indem das Blech 2 plastisch oder elastisch nach oben hin verformt wird, was aufgrund des drucklosen Hohlraumes 15 möglich ist, der eine entsprechende Verformung des Profils 13 erlaubt. Durch die Verformung des Bleches 2 zieht sich dessen freie Kante in Richtung des Pfeiles B zurück. Die Klemmbacke ist dabei so ausgeführt, dass sie im vorderen Teil das Blech nicht klemmt und die entsprechende Bewegung zulässt. Figur 6 zeigt nun, wie das dickere Blech 2 gemäss Pfeil C auf Anschlag an das dünnere Blech geschoben wird und ebenfalls eingespannt wird. Dabei sind im Falle der plastischen Verformung der Sicken die Hohlkammern drucklos, werden die Sicken nur im elastischen Bereich des Werkstoffes eingebracht, dann bleibt bei diesem Vorgang das untere Profil unter Druck. Die Bleche liegen nun aneinander an, aufgrund der mit geringer Präzision bearbeiteten Kanten ist aber die Breite des Spaltes zwischen den Blechen nicht genügend gering bzw. ungleichmässig breit, um die Strahlschweissung fehlerlos durchführen zu können. Gemäss Figur 6 wird deshalb nun die Niederhaltekraft auf die Er- hebung 4 ausgeübt, um die Blechkante des dünneren Bleches gegen die Kante des dickeren Bleches zu drücken. In die-' sem Fall ist der untere Hohlraum 14 des Profils 12 drucklos und es wird ein Druck, vorzugsweise hydraulischer Druck im oberen Hohlraum 15 des Profils 13 aufgebaut, und die vorher eingeformte Sicke im Blech 2 von deren konvexen Seite her mit der Niederhaltekraft belastet. Damit wird der Spalt geschlossen und die Blechkombination ist schweissbereit . Die Sicke wird je nach Breite des Spaltes mehr oder weniger tief rückgeformt, wobei die Rückformung in der Regel nur elastisch erfolgt. Der Hohlraum 15 kann dabei ein einziger Hohlraum sein, der auf seiner ganzen Länge gleichzeitig und mit demselben Druck füllbar ist, so dass die Sicke gleichzeitig auf ihrer ganzen Länge beaufschlagt wird. Es ist auch möglich, den Hohlraum 15 in mehrere Sektionen zu unterteilen, welche jeweils einzeln, gegebenenfalls zu verschiedener Zeit und mit verschiede- nem Druck unter Druck setzbar sind. Bei einer lediglich elastischen Verformung des Bleches durch den Druck im Hohlraum 14 kann es auch genügen, nur diesen Druck im Hohlraum 14 abzubauen, um eine elastische Rückformung zum Schliessen des Spaltes zu erzielen. Es kann auch ein hö- herer Druck im Hohlraum 15 aufgebaut werden, der gegen den Druck im Hohlraum 14 eine Rückformung zum Schliessen des Spaltes bewirkt.The elevations or the bead can either be introduced before the sheet metal is clamped in the welding device, for example when punching the sheet metal parts, or it can be carried out when the sheet metal is clamped in the welding device, which is now explained with reference to FIGS. 5-7. These figures in turn show a view similar to that of Figure 1, again with the same reference numerals designating the same parts. The clamping jaw 6 and the base 7 are designed with a device for generating an elevation 4 and for exerting the pressure thereon. FIG. 5 shows that the thin sheet is clamped between the base 7 and the clamping jaw 6, while the thicker sheet 2 is not yet clamped by the clamping jaw. In the base 7 and the clamping jaw 6, an elastically deformable profile 12 or 13 is inserted, which is, for example, a polyurethane profile. By means of pressurizable hollow chambers 14 and 15 in the profiles, deformation thereof can be achieved. Figure 5 shows how the hollow chamber 15 of the profile 13 is depressurized and the hollow chamber 14 of the profile 12 is put under pressure, in particular hydraulic pressure, so that the profile 12 bulges outwards over the surface of the base 7 and thereby provides the thinner sheet 2 with a bead by the sheet 2 plastically or elastically is deformed towards the top, which is possible due to the unpressurized cavity 15, which allows a corresponding deformation of the profile 13. Due to the deformation of the sheet 2, its free edge retracts in the direction of arrow B. The jaw is designed so that it does not clamp the sheet in the front part and allows the corresponding movement. FIG. 6 now shows how the thicker sheet 2 is pushed against the thinner sheet according to arrow C and is also clamped. In the case of plastic deformation of the beads, the hollow chambers are depressurized, if the beads are only inserted in the elastic area of the material, the lower profile remains under pressure during this process. The sheets now lie against each other, but due to the edges machined with low precision, the width of the gap between the sheets is not sufficiently small or unevenly wide to be able to carry out the beam welding without errors. According to FIG. 6, the hold-down force is therefore exerted on the elevation 4 in order to press the sheet edge of the thinner sheet against the edge of the thicker sheet. In this case, the lower cavity 14 of the profile 12 is depressurized and a pressure, preferably hydraulic pressure, is built up in the upper cavity 15 of the profile 13, and the convex side of the previously formed bead is loaded with the holding-down force from its convex side , This closes the gap and the sheet metal combination is ready for welding. Depending on the width of the gap, the bead is reshaped to a greater or lesser extent, the reshaping generally being carried out only elastically. The cavity 15 can be a single cavity that can be filled over its entire length simultaneously and with the same pressure, so that the entire length of the bead is applied simultaneously. It is also possible to subdivide the cavity 15 into several sections, each of which can be pressurized individually, optionally at different times and with different pressure. If the sheet metal is only deformed elastically by the pressure in the cavity 14, it may also suffice to relieve only this pressure in the cavity 14 in order to achieve an elastic recovery for closing the gap. A higher pressure can also be built up in the cavity 15, which brings about a reshaping against the pressure in the cavity 14 in order to close the gap.
Die Schweissung kann nun mit geschlossenem Spalt erfolgen, wobei die Sicke nach der Schweissung wie- der entlastet werden kann. Die Sicke wird beim späteren Umformen des so geschweissten tailored blank in der Regel wieder flachgestreckt und ist dann nicht mehr sichtbar. The welding can now be carried out with a closed gap, whereby the bead can be relieved again after the welding. The bead is usually stretched flat again when the tailored blank welded in this way is subsequently formed and is then no longer visible.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Schliessen des Spaltes zwi- sehen mittels Strahlschweissung, insbesondere Laser- schweissung, zu verschweissenden Teilen, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem der Teile, vorzugsweise aussermittig im Teil und vorzugsweise in Randnähe der zu verschweissenden Kante, mindestens eine Erhebung ein- gebracht wird, und dass bei zum Schweissen positionierten Teilen mindestens Abschnitte der Erhebung entgegen der Einbringungsrichtung beaufschlagt und/oder bewegt werden.1. Method for closing the gap between parts to be welded by means of beam welding, in particular laser welding, characterized in that in at least one of the parts, preferably off-center in the part and preferably near the edge of the edge to be welded, at least one elevation is brought, and that in the case of parts positioned for welding, at least sections of the elevation are acted upon and / or moved against the direction of introduction.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung von einer durchgehenden oder unterbrochenen, im wesentlichen kantenparallelen Sicke gebildet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the elevation is formed by a continuous or interrupted, substantially edge-parallel bead.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Erhebungen vorgesehen sind, insbesondere als einzelne, entlang der Kante angeordnete Erhe- bungen.3. The method according to claim 1, characterized in that a plurality of elevations are provided, in particular as individual elevations arranged along the edge.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis4. The method according to any one of claims 1 to
3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung oder die Erhebungen örtlich zu unterschiedlichen Zeiten während des Schweissens beaufschlagt und/oder bewegt werden. 3, characterized in that the elevation or the elevations are acted upon and / or moved locally at different times during the welding.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung und/oder Bewegung synchron und vorlaufend zum Schweissstrahl erfolgt.5. The method according to claim 4, characterized in that the loading and / or movement takes place synchronously and in advance of the welding beam.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung und/oder Bewegung durch ein auf der Erhebung oder über die Erhebungen abrollendes Element erfolgt.6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the loading and / or movement takes place by an element rolling on the elevation or over the elevations.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagungskraft in Abhängigkeit von der vorgängig ermittelten Spaltbreite variiert wird. 7. The method according to claim 6, characterized in that the application force is varied as a function of the gap width previously determined.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis8. The method according to any one of claims 1 to
3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung oder die Er- hebungen im wesentlichen gleichzeitig beaufschlagt und/oder bewegt werden.3, characterized in that the survey or the survey Lifts are applied and / or moved essentially simultaneously.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis9. The method according to any one of claims 1 to
8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Erhe- bung in der für das Schweissen vorgesehenen Klemmanordnung für die Teile ausgeführt wird.8, characterized in that the elevation is carried out in the clamping arrangement provided for the parts for the welding.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis10. The method according to any one of claims 1 to
9, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil bei der Beaufschlagung im wesentlichen nur elastisch verformt wird oder dass es plastisch verformt wird.9, characterized in that the part is essentially only elastically deformed when loaded or that it is plastically deformed.
11. Einrichtung zum Schliessen des Spaltes zwischen zwei zu verschweissenden Teilen, gekennzeichnet durch eine Klemmanordnung für die Teile und eine Niederhalteanordnung zur Ausübung einer Niederhaltekraft auf mindestens eines der Teile oberhalb des Einspannbereichs der Klemmanordnung für das Teil.11. Device for closing the gap between two parts to be welded, characterized by a clamping arrangement for the parts and a hold-down arrangement for exerting a holding-down force on at least one of the parts above the clamping area of the clamping arrangement for the part.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhalteanordnung mindestens eine Rolle aufweist. 12. The device according to claim 11, characterized in that the hold-down arrangement has at least one roller.
13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausübung der Niederhaltekraft ein einstellbarer oder steuerbarer Aktuator vorgesehen ist.13. Device according to claim 11 or 12, characterized in that an adjustable or controllable actuator is provided to exert the hold-down force.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Anordnung zur Erzeugung einer Erhebung in mindestens einem der Blechteile umfasst.14. Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that it comprises an arrangement for generating an elevation in at least one of the sheet metal parts.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Erzeugung der Erhe- bung mit der Klemmanordnung kombiniert ist.15. Device according to claim 14, characterized in that the arrangement for generating the elevation is combined with the clamping arrangement.
16. Einrichtung nach -Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zum Erzeugen der Erhebung mit der Niederhalteanordnung kombiniert ist.16. Device according to claim 14 or 15, characterized in that the arrangement for generating the elevation is combined with the hold-down arrangement.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein verformbares Profil in einer Auflageplatte für das Teil und ein verformbares Profil in einer Klemmbacke umfasst. 17. Device according to one of claims 11 to 16, characterized in that it comprises a deformable profile in a support plate for the part and a deformable profile in a jaw.
18. Schweissvorrichtung, insbesondere Laser- schweissvorrichtung, mit einer Einrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 17. 18. Welding device, in particular laser welding device, with a device according to claims 11 to 17.
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