WO2003066273A1 - Spannvorrichtung und verfahren zum laserschweissen beschichteter bleche - Google Patents

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WO2003066273A1
WO2003066273A1 PCT/EP2002/014261 EP0214261W WO03066273A1 WO 2003066273 A1 WO2003066273 A1 WO 2003066273A1 EP 0214261 W EP0214261 W EP 0214261W WO 03066273 A1 WO03066273 A1 WO 03066273A1
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WO
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sheets
clamping
projections
sheet
clamping device
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PCT/EP2002/014261
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Bernd Barm
Werner Greule
Tobias Hiermer
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
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    • B23K26/20—Bonding
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    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Definitions

  • the invention relates to a clamping device for the precise spacing of two coated sheets in an edge overlap area according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for connecting two coated sheets and a connection area of two coated sheets for connection by means of laser beam welding according to the preambles of the claims 4 and 8.
  • degassing channels can be provided between the components to be welded, through which the vapors can escape.
  • degassing channels can be provided between the components to be welded, through which the vapors can escape.
  • a tensioning device is known, with which such a degassing gap between two sheets during Clamping the sheets can be provided.
  • the device comprises a welding table on which one of the two sheets is placed.
  • a spacer belonging to the clamping device is inserted between the overlying and the second sheet, and the sheets are then fixed by a clamping means from the side facing away from the welding table.
  • This device has the disadvantage that the spacer is connected to the tensioning device, but in terms of handling it is an element that can be operated independently of the tensioning means and that is pushed between the two sheets in a relatively cumbersome manner.
  • the invention has for its object to propose a clamping device and a method by means of which the laser beam welding of coated sheets can be carried out easily and reliably with a defined, reproducible degassing gap between the sheets.
  • a clamping device with two opposing clamping jaws is then provided, which have projections on the mutually facing surfaces. These projections extend through recesses which are provided in the metal sheets to be connected to one another, so that the projections on a clamping jaw protrude through the recesses of the first metal sheet adjacent to the clamping jaw and bear against the metal sheet opposite the clamping jaw. The sheets are held at a defined distance from each other by the clamping device.
  • the element of the clamping device that ensures the spacing of the two sheets - in this case the projections - is directly connected to the clamping jaws. This offers the advantage that there is no need to attach an additional spacer between the sheets, was manufactured, which makes the handling of the device according to the invention very simple.
  • the projections are formed in one piece with the clamping jaws. This results in a structurally very simple and inexpensive design of the clamping jaws, which in this case can be made from one piece (claim 2).
  • the height of the projections on the clamping jaws is adjustable. This increases flexibility in laser beam welding, since on the one hand the distance can be changed and on the other hand sheets of different thicknesses can be clamped (claim 3).
  • the method according to the invention for connecting two coated sheets with the aid of a laser beam welding device using the tensioning device provides for the sheets to be fixed at a defined distance relative to one another with the aid of the tensioning device and to guide a laser beam in the overlap area in an area facing away from the clamping point, so that the Sheets are connected to each other in the overlap area.
  • This method offers the advantage that no additional work step is required for fastening a spacer between the sheets (claim 4).
  • the clamping force required to fix the metal sheets is advantageously applied between the clamping jaws via a magnetic field. This offers the possibility of welding metal sheets together even in confined spaces, since no large clamping mechanism has to be accommodated (claim 5).
  • the clamping force required to fix the sheets can be applied via air-filled bodies that compress the clamping jaws from the outside. This procedure is coming in particular for use when welding seams are provided which delimit a closed space.
  • An application example is the laser beam welding of side members in a motor vehicle (claim 6).
  • the distance between the sheets is expediently between 0.1 and 0.3 mm. This distance is optimal insofar as the gap between the two sheets is narrow enough on the one hand to ensure a connection of the two sheets, but on the other hand wide enough to give the vapors generated during laser beam welding enough space to escape (claim 7).
  • connection area according to the invention of two coated sheets is characterized in that the sheets have recesses in the overlap area through which the projections provided on the clamping jaw of the clamping device can reach.
  • the cutouts in the sheet are advantageously produced by a stamping process. This is an inexpensive and large-scale process that can be carried out directly after the deep-drawing process (claim 9).
  • the cutouts can be opened towards the edge of the sheet. This allows the clamping device to be pushed onto the metal sheets from the edge, and the requirements for the precise fit of the projections on the clamping jaws are low. Furthermore, near-edge welding is made possible in this way (claim 10).
  • FIG. 2 is a plan view of two sheets fixed with the tensioning device according to the invention
  • Fig. 3 different embodiments of the overlap area of the sheets with a) semicircular, b) triangular, c) circular and d) trapezoidal recesses and
  • Fig. 4 two sheets fixed with the clamping device according to the invention in side view.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a clamping jaw 1 of a clamping device 2.
  • projections 4 are arranged, which in this exemplary embodiment have the shape of cuboids. They are formed in one piece with the clamping jaw 1 and have a relatively small cross section in relation to the inner surface 3. The projections 4 are located approximately halfway up the inner surface 3.
  • the clamping device 2 comprises two opposing clamping jaws 1, 1 ', both of which are provided with projections 4, 4'.
  • the clamping jaws 1, 1 ' have no projections 4, 4' which are integrally connected to them.
  • the projections 4, 4 'on the clamping jaw 1, 1' are realized here in an adjustable manner, in this case as screws 6 which are guided through the clamping jaw 1, 1 'from the side 7 facing away and from this side 7 with the aid of a securing element 8, which can be a circlip or a nut are.
  • the projection 4 consists of the part 9 of the screw 6 protruding from the clamping jaw 1.
  • FIG. 2 it can also be seen how the sheets 5, 5 'are fixed relative to one another at a defined distance 10 with the aid of the clamping device 2.
  • the projections 4 provided on the first clamping jaw 1 reach through recesses 11 in the first plate 5 adjacent to the clamping jaw 1, so that the first plate 5 can rest against the inner surface 3 of the clamping jaw 1.
  • the opposite second sheet 5 ' lies on the end faces 12 of the projections 4 and on the inner surface 3' of the opposite second clamping jaw 1 '.
  • the projections 4 'provided on the second clamping jaw 1' extend through the cutouts 11 'in the second sheet 5' lying thereon, so that the first sheet 5 both on the inner surface 3 and on the end faces 12 'of the projections 4' is applied. This creates the desired distance 10 between the two sheets 5,5 '.
  • the spacing 10 between the sheets 5,5 ' has the result that a gap 13 is formed between the sheets 5,5'.
  • the height of the projections 4, 4 'must therefore be selected such that it corresponds to the thickness of the sheet 5.5' resting on the associated clamping jaw 1,1 'plus the desired distance 10 between the two sheets 5,5'.
  • FIG. 3 shows exemplary embodiments of the sheet 5, which is to be connected to the second sheet 5 'by means of laser beam welding.
  • This sheet 5 is coated with a e.g. zinc-containing material to protect it from corrosion.
  • the material of the coating has a lower evaporation temperature than the melting temperature of the sheet material, which is why the gases / vapors generated during welding must be removed through the gap 13 in a targeted manner.
  • All of the embodiments of the sheet 5 shown in FIG. 3 have an angled border on the sheet edge 14 Flange 15, which in the clamped state forms an overlap area 16 together with the flange 15 'of the opposite sheet 5'.
  • the cutouts 11 are provided, which can have different geometries. They can have the shape of semicircles 18 and be open towards the edge of the sheet 14, as shown in FIG. 3a), or the shape of a triangle 19, as shown in FIG. 3b).
  • the geometry of a closed circle 20, which is shown in FIG. 3c), is also possible.
  • a trapezoidal geometry 21 can also be selected for the cutouts 11, as illustrated in FIG. 3d).
  • the recesses 11 must be arranged in shape and position on the flange 15 such that the corresponding projections 4 on the clamping jaw 1 can reach through the recesses 11 of the plate adjacent to the clamping jaw 1 in the clamped position of the two plates 5, 5 'to be connected ,
  • the recesses 11 in the sheet metal 5 can be produced, for example, by stamping after the deep-drawing process.
  • the sheets 5,5 ' are fixed as described above with a defined distance 10 between the clamping jaws 1,1'.
  • the geometry of the flanges 15, 15 'and the projections 4, 4' are coordinated with one another in such a way that a sufficiently large area 23 of the overlap area 16 remains free for the welding process between a clamping point 22 and the sheet metal edge 14, 14 '.
  • a laser beam 24 is then guided in this area 23. This can be done approximately parallel to the clamping point 22, for example. In this way, a continuous weld seam or individual weld spots can be created.
  • the flanges 15, 15 'of the two sheets 5.5' are connected to one another by this welding process.
  • the gases caused by the evaporation of the Develop coating material during the welding process escape through the gap 13 between the two sheets 5,5 'and thus do not impair the quality of the weld seam.
  • the distance 10 or the width of the gap 13 between the sheets 5,5 'must therefore be chosen so large on the one hand that the vapors can escape sufficiently quickly and on the other hand so small that a permanent connection between the sheets 5,5' is achieved can be.
  • An optimal gap width is in the range between 0.1mm and 0.3mm.
  • the force for clamping the sheets 5.5 'between the clamping jaws 1.1' can be generated in various ways: For example, it can be applied mechanically using conventional clamping technology. Furthermore, especially when using the method in narrow spaces, e.g. when welding longitudinal members in automobile construction, an inflatable element such as an air-filled balloon is used to compress the clamping jaws 1,1 '. A third possibility is to apply a magnetic field to the two clamping jaws 1, 1 '.
  • the clamping device 2 and the method for laser welding coated sheets 5, 5 ' are not limited to the exemplary embodiments shown above.
  • the formation of the overlap region 16 of the two sheets 5, 5 'in the form of angled flanges 15, 15' is not absolutely necessary.
  • Another version of this area 16 is also conceivable. For example, it need not be angled.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung (2) zum abstandsgenauen Fixieren zweier beschichteter Bleche (5,5,15,15) in einem randseitigen Überlappungsbereich mit zwei einander gegenüberliegenden Spannbacken (1,1) sowie ein Verfahren zum Laserschweissen beschichteter Bleche (5,5,15,15). Um gattungsgemässe Verfahren zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass jede Spannbacke (1,1) der Spannvorrichtung (2) auf einer der gegenüberliegenden Spannbacke (1,1) zugewandten Fläche Vorsprünge (4,4,9) aufweist, die durch Aussparungen (11,11) hindurchragen, welche in dem der Spannbacke (1,1) benachbarten Blech (5,5,15,15) vorgesehen sind. Dabei liegen die Vorsprünge (4,4,9) an dem gegenüberliegenden Blech (5,5 15,15) an, und die Höhe der Vorsprünge (4,4,9) entspricht der Dicke des der Spannbacke (1,1) benachbarten Blechs (5,5,15,15) zuzüglich dem gewünschten Abstand der Bleche (5,5,15,15).

Description

Spannvorrichtung und Verfahren zum Laserschweißen beschichteter
Bleche
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum abstandsgenauen Fixieren zweier beschichteter Bleche in einem randseitigen Überlappungsbereich gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Verbinden zweier beschichteter Bleche sowie einen Verbindungsbereich zweier beschichteter Bleche zur Verbindung mit Hilfe des Laserstrahlschweißens gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 4 und 8.
In der Automobilindustrie werden zum Verschweißen von Karosserieblechen verstärkt Laserschweißverfahren eingesetzt, da es sich um ein hochgenaues und unter Leichtbaugesichtspunkten vorteilhaftes Fügeverfahren handelt. Allerdings kommt es zu Problemen, wenn die zu fügenden Bleche mit einer Beschichtung versehen sind, die eine Verdampfungstemperatur aufweist, die deutlich niedriger als der Schmelzpunkt des Blechwerkstoffs ist: In diesem Fall verdampft der Beschichtungswerkstoff während des Schweißvorgangs, gelangt in die Metallschmelze und führt so zu einer porösen und qualitativ schlechten Schweißnaht.
Um eine qualitativ hochwertige Schweißung zu erhalten, können Entgasungskanäle zwischen den zu verschweißenden Bauteilen vorgesehen werden, durch die die Dämpfe entweichen können. Dabei ist es bei einer vorgegebenen Blechgeometrie vorteilhaft, diesen Spalt mit Hilfe von Spannwerkzeugen zu erzeugen.
Aus der EP 157 913 AI ist eine Spannvorrichtung bekannt, mit der ein solcher Entgasungsspalt zwischen zwei Blechen beim Einspannen der Bleche vorgesehen werden kann. Die Vorrichtung umfasst einen Schweißtisch, auf den eines der beiden Bleche aufgelegt wird. Zwischen das aufliegende und das zweite Blech wird ein zur Spannvorrichtung gehörender Abstandhalter eingebracht, und die Bleche werden dann von der dem Schweißtisch abgewandten Seite durch ein Spannmittel fixiert.
Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass der Abstandhalter zwar mit der Spannvorrichtung verbunden, jedoch in der Handhabung ein unabhängig von dem Spannmittel bedienbares Element ist, das relativ umständlich zwischen die beiden Bleche geschoben werden uss .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung sowie ein Verfahren vorzuschlagen, mit deren Hilfe einfach und prozesssicher das Laserstrahlschweißen beschichteter Bleche mit einem definierten, reproduzierbaren Entgasungsspalt zwischen den Blechen durchgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1, 4 und 8 gelöst. Danach wird eine Spannvorrichtung mit zwei einander gegenüberliegenden Spannbacken vorgesehen, die auf den einander zugewandten Flächen Vorsprünge aufweisen. Diese Vorsprünge greifen durch Aussparungen hindurch, die in den miteinander zu verbindenden Blechen vorgesehen sind, so dass die Vorsprünge auf einer Spannbacke durch die Aussparungen des der Spannbacke benachbarten ersten Blechs hindurchragen und an dem der Spannbacke gegenüberliegenden Blech anliegen. So werden die Bleche durch die Spannvorrichtung in einem definierten Abstand voneinander gehalten.
Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist dasjenige Element der Spannvorrichtung, das für die Beabstandung der beiden Bleche sorgt — in diesem Fall die Vorsprünge — direkt mit den Spannbacken verbunden. Dies bietet den Vorteil, dass kein zusätzlicher Abstandhalter zwischen den Blechen befestigt werden muss, sondern mit dem Spannvorgang auch gleichzeitig der Ab- stand hergestellt wird, was die Handhabung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr einfach macht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Vorsprünge einstückig mit den Spannbacken ausgebildet. So ergibt sich eine konstruktiv sehr einfache und preiswerte Ausführung der Spannbacken, die in diesem Fall aus einem Stück gefertigt werden können (Anspruch 2).
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Höhe der Vorsprünge auf den Spannbacken einstellbar. So wird beim Laserstrahlschweißen die Flexibilität erhöht, da einerseits der Abstand verändert werden kann und andererseits unterschiedlich dicke Bleche eingespannt werden können (Anspruch 3).
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verbinden zweier beschichteter Bleche mit Hilfe einer Laserstrahlschweißvorrichtung unter Verwendung der Spannvorrichtung sieht vor, die Bleche mit Hilfe der Spannvorrichtung auf einen definierten Abstand relativ zueinander zu fixieren und einen Laserstrahl im Überlappungsbereich in einem der Einspannungsstelle abgewandten Bereich zu führen, so dass die Bleche im Überlappungsbereich miteinander verbunden werden. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass kein zusätzlicher Arbeitsgang für die Befestigung eines Abstandhalters zwischen den Blechen erforderlich ist (Anspruch 4) .
Vorteilhafterweise wird die zum Fixieren der Bleche benötigte Einspannkraft über ein magnetisches Feld zwischen den Spannbacken aufgebracht. Dies bietet die Möglichkeit, auch bei beengten Platzverhältnissen Bleche miteinander zu verschweißen, da keine große Einspannmechanik untergebracht werden muss (Anspruch 5) .
Alternativ kann die zum Fixieren der Bleche benötigte Einspannkraft über luftgefüllte Körper aufgebracht werden, welche die Spannbacken von außen zusammendrücken. Dieses Verfahren kommt insbesondere dann zur Anwendung, wenn Schweißnähte vorgesehen sind, die einen abgeschlossenen Raum begrenzen. Ein Anwendungsbeispiel stellt das Laserstrahlschweißen von Längsträgern im Kraftfahrzeug dar (Anspruch 6) .
Zweckmäßigerweise beträgt der Abstand der Bleche zwischen 0,1 und 0,3 mm. Dieser Abstand ist insofern optimal, als der Spalt zwischen den beiden Blechen einerseits schmal genug ist, um eine Verbindung der beiden Bleche zu gewährleisten, andererseits aber breit genug, um den beim Laserstrahlschweißen entstehenden Dämpfen genügend Raum zum Entweichen zu geben (Anspruch 7).
Der erfindungsgemäße Verbindungsbereich zweier beschichteter Bleche zeichnet sich dadurch aus, dass die Bleche im Überlappungsbereich Aussparungen aufweisen, durch die die auf der Spannbacke der Spannvorrichtung vorgesehenen Vorsprünge hindurchgreifen können. Dies ermöglicht die präzise und reproduzierbare Einspannung der Blechteile, so dass keine zusätzlichen Bauteile verwendet werden müssen. Ferner kann auf diese Weise die Schweißnaht sehr nah an den Rand des Überlappungsbereichs gelegt werden (Anspruch 8).
Vorteilhafterweise sind die Aussparungen in dem Blech durch ein Stanzverfahren erzeugt. Dies ist ein preiswertes und großserientaugliches Verfahren, das direkt im Anschluss an den Tiefziehvorgang durchgeführt werden kann (Anspruch 9) .
Weiterhin können die Aussparungen zum Rand des Blechs hin geöffnet sein. So lässt sich die Einspannvorrichtung vom Rand her auf die Bleche aufschieben, und die Anforderungen an die Passgenauigkeit der Vorsprünge auf den Spannbacken sind gering. Ferner wird auf diese Weise ein randnahes Schweißen ermöglicht (Anspruch 10) .
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung hervor. In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Spannbacke der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung,
Fig. 2 zwei mit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung fixierte Bleche in der Draufsicht,
Fig. 3 verschiedene Ausführungsformen des Überlappungsbereichs der Bleche mit a) halbkreisförmigen, b) dreieckförmigen, c) kreisförmigen und d) trapezförmigen Aussparungen sowie
Fig. 4 zwei mit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung fixierte Bleche in der Seitenansicht.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Spannbacke 1 einer Spannvorrichtung 2. Auf einer Innenfläche 3 sind Vorsprünge 4 angeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiel die Form von Quadern besitzen. Sie sind einstückig mit der Spannbacke 1 ausgebildet und besitzen im Verhältnis zu der Innenfläche 3 einen relativ kleinen Querschnitt. Die Vorsprünge 4 befinden sich etwa auf halber Höhe der Innenfläche 3.
In Fig. 2 sind zwei mit Hilfe der Spannvorrichtung 2 eingespannte Bleche 5,5' in einer Draufsicht dargestellt. Die Spannvorrichtung 2 umfasst zwei einander gegenüberliegende Spannbacken 1,1', die beide mit Vorsprüngen 4,4' versehen sind. In diesem Ausführungsbeispiel besitzen die Spannbacken 1,1' keine einstückig mit ihnen verbundenen Vorsprünge 4,4'. Vielmehr sind die Vorsprünge 4,4' auf der Spannbacke 1,1' hier einstellbar realisiert, in diesem Fall als Schrauben 6, die von der abgewandten Seite 7 durch die Spannbacke 1,1' hindurchgeführt werden und von dieser Seite 7 mit Hilfe eines Sicherungselementes 8, das ein Sicherungsring oder eine Mutter sein kann, fixiert sind. In diesem Fall besteht der Vorsprung 4 aus dem aus der Spannbacke 1 herausragenden Teil 9 der Schraube 6.
In Fig. 2 ist ferner zu sehen, wie die Bleche 5,5' mit Hilfe der Spannvorrichtung 2 relativ zueinander mit einem definierten Abstand 10 fixiert werden. Die an der ersten Spannbacke 1 vorgesehenen Vorsprünge 4 greifen durch Aussparungen 11 in dem der Spannbacke 1 benachbarten ersten Blech 5 hindurch, so dass das erste Blech 5 an der Innenfläche 3 der Spannbacke 1 anliegen kann. Das gegenüberliegende zweite Blech 5' liegt an den Stirnflächen 12 der Vorsprünge 4 und an der Innenfläche 3 ' der gegenüberliegenden zweiten Spannbacke 1' an. Ferner greifen die an der zweiten Spannbacke 1 ' vorgesehenen Vorsprünge 4 ' durch die Aussparungen 11 ' in dem daran anliegenden zweiten Blech 5 ' hindurch, so dass das erste Blech 5 sowohl an der Innenfläche 3 als auch an den Stirnflächen 12' der Vorsprünge 4' anliegt. So entsteht der gewünschte Abstand 10 zwischen den beiden Blechen 5,5'. Der Abstand 10 der Bleche 5,5' hat zur Folge, dass ein Spalt 13 zwischen den Blechen 5,5' ausgebildet ist.
Die Höhe der Vorsprünge 4,4' muss demnach so gewählt werden, dass sie der Dicke des an der zugehörigen Spannbacke 1,1' anliegenden Blechs 5,5' zuzüglich dem gewünschten Abstand 10 der beiden Bleche 5,5' entspricht.
In Fig. 3 sind beispielhaft Ausführungsformen des Blechs 5 dargestellt, das mit Hilfe des Laserstrahlschweißens mit dem zweiten Blech 5' verbunden werden soll. Dieses Blech 5 ist mit einer Beschichtung aus einem z.B. zinkhaltigen Werkstoff versehen, die es vor Korrosion schützen soll. Der Werkstoff der Beschichtung besitzt eine niedrigere Verdampfungstemperatur als die Schmelztemperatur des Blechwerkstoffs, weswegen die beim Schweißen entstehenden Gase/Dämpfe gezielt durch den Spalt 13 abgeführt werden müssen.
Alle in Fig. 3 dargestellten Ausführungsformen des Blechs 5 weisen einen an den Blechrand 14 grenzenden abgewinkelten Flansch 15 auf, der im eingespannten Zustand gemeinsam mit dem Flansch 15' des gegenüberliegenden Blechs 5' einen Überlappungsbereich 16 bildet. In einem dem Blechrand 14 zugewandten Randbereich 17 des Flansches 15 sind die Aussparungen 11 vorgesehen, die unterschiedliche Geometrien besitzen können. Sie können die Form von Halbkreisen 18 besitzen und zum Blechrand 14 hin geöffnet sein, wie in Fig. 3a) dargestellt, oder die Form eines Dreiecks 19, wie in Fig. 3b) gezeigt. Auch die Geometrie eines geschlossenen Kreises 20, die in Fig. 3c) gezeigt ist, ist möglich. Ferner kann für die Aussparungen 11 auch eine trapezförmige Geometrie 21 gewählt werden, wie in Fig. 3d) verdeutlicht. Die Aussparungen 11 müssen in Form und Lage derart an dem Flansch 15 angeordnet werden, dass die korrespondierenden Vorsprünge 4 auf der Spannbacke 1 in der eingespannten Position der beiden zu verbindenden Bleche 5,5' durch die Aussparungen 11 des der Spannbacke 1 benachbarten Blechs hindurchgreifen können. Die Aussparungen 11 im Blech 5 können nach dem Tiefziehvorgang beispielsweise durch Stanzen erzeugt werden.
In Fig. 4 ist die Spannvorrichtung 2 mit zwei darin fixierten Blechen 5,5' in der Seitenansicht zu sehen. Anhand dieser Figur kann das Verfahren zum Verbinden zweier beschichteter Bleche 5,5' wie folgt beschrieben werden:
Vor dem Schweißvorgang werden die Bleche 5,5' wie oben beschrieben mit einem definierten Abstand 10 zwischen den Spannbacken 1,1' fixiert. Die Geometrie der Flansche 15,15' und die Vorsprünge 4,4' sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass zwischen einer Einspannungsstelle 22 und dem Blechrand 14,14' ein ausreichend großer Bereich 23 des Überlappungsbereichs 16 für den Schweißvorgang frei bleibt. Anschließend wird in diesem Bereich 23 ein Laserstrahl 24 geführt. Dies kann beispielsweise näherungsweise parallel zur Einspannungsstelle 22 erfolgen. So können eine durchgehende Schweißnaht oder einzelne Schweißpunkte erzeugt werden. Durch diesen Schweißvorgang werden die Flansche 15,15' der beiden Bleche 5,5' miteinander verbunden. Gleichzeitig können die Gase, die sich durch das Verdampfen des Beschichtungsmaterials während des Schweißvorgangs entwickeln, durch den Spalt 13 zwischen den beiden Blechen 5,5' entweichen und beeinträchtigen so nicht die Qualität der Schweißnaht. Der Abstand 10 bzw. die Breite des Spalts 13 zwischen den Blechen 5,5' muss daher einerseits so groß gewählt werden, dass die Dämpfe ausreichend schnell entweichen können und andererseits so gering, dass noch eine dauerhafte Verbindung zwischen den Blechen 5,5' erzielt werden kann. Eine optimale Spaltbreite liegt im Bereich zwischen 0,1mm und 0,3mm.
Die Kraft zum Einspannen der Bleche 5,5' zwischen den Spannbacken 1,1' kann auf verschiedene Arten erzeugt werden: So kann sie beispielsweise mit konventioneller Spanntechnik mechanisch aufgebracht werden. Weiterhin kann gerade bei Verwendung des Verfahrens in engen Räumen, z.B. beim Verschweißen von Längsträgern im Automobilbau ein aufblasbares Element wie ein luftgefüllter Ballon zum Zusammendrücken der Spannbacken 1,1' verwendet werden. Eine dritte Möglichkeit bietet das Anlegen eines Magnetfeldes an die beiden Spannbacken 1,1'.
Die Spannvorrichtung 2 und das Verfahren zum Laserschweißen beschichteter Bleche 5,5' sind nicht beschränkt auf die oben dargestellten Ausführungsbeispiele.
Vielmehr können für die Vorsprünge 4,4' Geometrien vorgesehen werden, die von den hier aufgeführten abweichen. Auch die Verstellbarkeit der Vorsprünge 4,4' muss nicht über Schrauben 6 realisiert werden. Hier können auch andere Verstellelemente wie z.B. Stifte vorgesehen werden.
Weiterhin ist die Ausbildung des Überlappungsbereichs 16 der beiden Bleche 5,5' in Form von abgewinkelten Flanschen 15,15' nicht unbedingt erforderlich. Denkbar ist auch eine andere Ausführung dieses Bereichs 16. Er braucht beispielsweise nicht abgewinkelt zu sein.

Claims

Patentansprüche
1. Spannvorrichtung zum abstandsgenauen Fixieren zweier beschichteter Bleche in einem randseitigen Überlappungsbereich, wobei die Spannvorrichtung zwei einander gegenüberliegende Spannbacken umfasst, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jede Spannbacke (1,1') auf der der gegenüberliegenden Spannbacke (l',l) zugewandten Fläche (3,3') Vorsprünge (4,4') aufweist, die durch Aussparungen (11,11') hindurchragen, welche in dem der Spannbacke (1,1') benachbarten Blech (5,5') vorgesehen sind, wobei die Vorsprünge (4,4') an dem gegenüberliegenden Blech (5 ',5) anliegen und die Höhe der Vorsprünge (4,4') der Dicke des der Spannbacke (1,1') benachbarten Blechs (5,5') zuzüglich dem gewünschten Abstand (10) der Bleche (5,5') entspricht .
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vorsprünge (4,4') einstückig mit der Spannbacke (1,1') ausgebildet sind.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Höhe der Vorsprünge (4,4') einstellbar ist.
4. Verfahren zum Verbinden zweier beschichteter Bleche mit einem randseitigen Überlappungsbereich unter Verwendung einer Laserstrahlschweißvorrichtung und der Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit den folgenden Verfahrensschritten: a) die Bleche (5,5') werden mit Hilfe der Spannvorrichtung (2) im Überlappungsbereich (16) auf einen definierten Abstand (10) relativ zueinander fixiert, b) ein Laserstrahl (24) wird im Überlappungsbereich (16) in einem der Einspannungsstelle (22) abgewandten Bereich (23) geführt, so dass die Bleche (5,5') im Überlappungsbereich
(16) miteinander verbunden werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zum Fixieren der Bleche (5,5') benötigte Einspannkraft über ein magnetisches Feld zwischen den Spannbacken (1,1') aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zum Fixieren der Bleche (5,5') benötigte Einspannkraft über die Spannbacken (1,1') von außen zusammendrückende luftgefüllte Körper aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Abstand (10) zwischen 0,1mm und 0,3mm beträgt.
8. Verbindungsbereich zweier beschichteter Bleche mit einem randseitigen Überlappungsbereich zur Verbindung mit Hilfe des LaserstrahlSchweißens, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bleche (5,5') im Überlappungsbereich (16) Aussparungen (11,11') zur Aufnahme von Vorsprüngen (4,4') einer Spannvorrichtung (2) aufweisen, mit Hilfe derer die Bleche (5,5') während des Laserstrahlschweißens abstandsgenau zueinander positionierbar sind.
9. Verbindungsbereich nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Aussparungen (11,11') in dem Blech (5,5') durch ein Stanzverfahren erzeugt sind.
10. Verbindungsbereich nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Aussparungen (11,11') zum Rand (14,14') des Blechs (5,5') hin geöffnet sind.
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