WO2009138142A1 - Verfahren zum positionieren zweier bauteile mit heftbahnen, die die fügelinie kreuzen - Google Patents

Verfahren zum positionieren zweier bauteile mit heftbahnen, die die fügelinie kreuzen Download PDF

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  • the invention is based on a method for positioning two components to be connected to one another along a common joint line according to the preamble of claim 1.
  • connection process - also called joining process - to each other, the positioning must be maintained during the joining process. It is the
  • the method according to the invention for positioning the components with the features of the claim has the advantage that, by the inventive design of the stitching webs in such a way that they cross the joint line at least once, i. at an angle other than zero, the
  • 1 to 3 is a perspective view of two to be joined, plate-shaped components with different versions of the stitching webs for their positioning
  • FIGS. 4 and 5 each detail a same view as in Fig. 1 to 3 with two other versions of the stitching.
  • Fig. 1 two metallic plates 11, 12 of different size are shown, which lie on each other and cohesively connected by brazing, so be joined, to be.
  • Brazing process is automated and requires accurate positioning of the two plates 10, 11 to each other, which must be maintained unchanged during the entire soldering process.
  • the joint line as a visible boundary of the joining surface, at which the two plate-shaped components 11, 12 are to be soldered together, is denoted by 13.
  • the two components 11, 12 are stacked in exact position and this positioning fixed by generating stitching webs 14 so that it remains unchanged during the entire joining process.
  • the crossing angle can be chosen arbitrarily from an angle range between 90 ° and> 0.
  • the known remote welding is used to produce the welds, with a very high processing speed can be achieved.
  • the stitching sheets 14 are preferably mounted in groups in spaced areas of the joint line 13.
  • Each stitching web 14 has two legs 141, 142, of which one leg 141 extends in the component 11 and the other leg 142 in the component 12.
  • the two legs 141, 142 are aligned so that they lie in one plane.
  • the one leg can also be employed against the plane, as shown in Fig. 1 for those in the side area arranged stitching webs 14 (where the legs 142) is shown.
  • three stitching webs 14 are provided by way of example in each group and extend parallel to one another at a small distance from one another.
  • the stitching webs 14 are attached to the end faces of the components 11, 12.
  • the stitches are made so that the stitching webs 14 cross the seaming line 13 at an angle of 45 °.
  • the stitching paths 14 are designed in a straight line, with a track section 141 'in the component 11 and a track section 142' in the component 12.
  • stitching webs 14 can also be formed arcuate, as shown in Fig. 3.
  • the arch form is arbitrary and may e.g. be an open or closed arc.
  • three stitching webs 14 are provided by way of example, which have been introduced into the end faces of the two components 11, 12 at a small distance and separated from one another via the joint line 13 ,
  • the stitching webs 14 are executed in the spaced-apart areas of the joint line 13 as a continuous line which forms a zig-zag line in the embodiment of Fig. 4 and a sinusoidal wavy line in the embodiment of FIG ,
  • inventive method for positioning components is not limited to plate-shaped components.
  • hollow cylindrical components which are perpendicular to each other with their cylinder axes, are fixed to each other via the stitching webs 14 in the described different embodiments.
  • the type of stapling is not limited to the production of welds as stitching webs in metallic components. Similar stitching webs can also be used for the fixation of components prior to the thermal curing of adhesive bonds, which are used for joining the components.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Positionieren zweier längs einer gemeinsamen Fügelinie (13) miteinander zu verbindender Bauteile (11, 12) angegeben, bei dem die beiden Bauteile (11, 12) durch längenbegrenzte Heftbahnen (14), die die beiden Bauteile (11, 12) miteinander fest, insbesondere stoffschlüssig, verbinden, zueinander fixiert werden. Zur Erzielung einer während des Fügeprozesses zuverlässigen und beständigen Heftpositionierung der Bauteile (11, 12) ohne großen apparativen Fertigungsaufwand, der z.B. bei hochgenauer Einstellung der Fokuslage des Schweißlasers bezüglich der Fügelinie (13) erzwungen wird, werden die Heftbahnen (14) so ausgeführt, dass sie die Fügelinie (13) kreuzen.

Description

Beschreibung
Titel
VERFAHREN ZUM POSITIONIEREN ZWEIER BAUTEILE MIT HEFTBAHNEN, DIE DIE FÜGELINIE KREUZEN
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Positionieren zweier längs einer gemeinsamen Fügelinie miteinander zu verbindender Bauteile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bauteile, die z.B. durch Löten miteinander verbunden werden sollen, müssen für den Verbindungsprozess - auch Fügeprozess genannt - zueinander lagerichtig positioniert werden, wobei die Positionierung während des Fügeprozesses aufrechterhalten bleiben muss. Dabei ist die
Genauigkeit und Beständigkeit der Positionierung und der Spalt zwischen den zu fügenden Bauteilen längs der Fügelinie insbesondere beim automatisierten Fügeprozess für ein qualitativ gutes Prozessergebnis von entscheidender Bedeutung.
Es ist bekannt, z.B. durch Löten miteinander zu verbindende, metallische Bauteile, die keinen
Formschluss zueinander haben, mittels Schweißverfahren, z.B. Laserschweißen oder handgeführtes WIG- Schweißen, zu heften. Dabei werden entlang der Fügelinie kurze Schweißnähte als Kehlnähte oder I-Nähte erzeugt. Ebenfalls bekannt ist die Anbringung von einzelnen, manuell ausgeführten Schweißpunkten entlang der Fügelinie. Insbesondere Kehlnähte stellen in der Regel hohe Anforderungen an die Positionierung des Laserstrahls. Für die Laserpositionierung werden derzeit aufwendige taktile oder bildverarbeitende Systeme eingesetzt, die - da sie auf die spezifische Bauteilgeometrie und Oberflächenstruktur der zu fügenden Teile zugeschnitten sind - nicht universell für die Laserpositionierung, d.h. für die hochgenaue Einstellung der Fokuslage und der Fokus-/Einstrahlposition des Laserstrahls, eingesetzt werden können.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Positionieren der Bauteile mit den Merkmalen des Anspruchs hat den Vorteil, dass durch die erfindungsgemäße Ausführung der Heftbahnen in der Weise, dass sie die Fügelinie mindestens einmal kreuzen, d.h. unter einem Winkel, der ungleich Null ist, die
Fügelinie queren, eine zuverlässige Heftung zwischen den zu fügenden Bauteilen hergestellt wird, ohne dass hohe Anforderangen an die Positionierung des Schweißlasers bzw. an die Einstellung der Fokuslage des Schweißlasers bezüglich der Fügelinie gestellt werden müssen. Außerdem werden zwischen den Bauteilen vorhandene Fügespalte sehr gut von den Heftbahnen überbrückt.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 3 eine perspektivische Darstellung von zwei miteinander zu fügenden, plattenförmigen Bauteilen mit unterschiedlichen Ausführungen der Heftbahnen zu ihrer Positionierung,
Fig. 4 und 5 jeweils ausschnittweise eine gleiche Darstellung wie in Fig. 1 bis 3 mit zwei weiteren Ausführungen der Heftbahnen.
In Fig. 1 sind zwei metallische Platten 11, 12 unterschiedlicher Größe dargestellt, die aufeinander liegen und miteinander durch Hartlöten stoffschlüssig verbunden, also gefügt, werden sollen. Der
Hartlötprozess verläuft automatisiert und erfordert eine genaue Positionierung der beiden Platten 10, 11 zueinander, die während des gesamten Lötprozesses unverändert aufrechterhalten werden muss. Die Fügelinie, als sichtbare Begrenzung der Fügefläche, an welcher die beiden plattenförmigen Bauteile 11, 12 miteinander verlötet werden sollen, ist mit 13 bezeichnet. Für den Hartlötprozess werden die beiden Bauteile 11, 12 positionsgenau aufeinandergelegt und diese Positionierung durch Erzeugen von Heftbahnen 14 so fixiert, dass sie während des gesamten Fügeprozesses unverändert beibehalten bleibt. Hierzu werden die in ihrer Länge begrenzten Heftbahnen 14, die mittels eines Schweißlasers als Schweißnähte erzeugt werden, so ausgeführt, dass sie die Fügelinie 13 kreuzen. Der Kreuzungswinkel kann dabei beliebig aus einem Winkelbereich zwischen 90° und > 0 gewählt werden. Vorzugsweise wird zur Erzeugung der Schweißnähte das bekannte Remote- Schweißen eingesetzt, mit dem eine sehr hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit erreicht werden kann. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, werden die Heftbahnen 14 bevorzugt gruppenweise in voneinander beabstandeten Bereichen der Fügelinie 13 angebracht. Jede Heftbahn 14 weist zwei Schenkel 141, 142 auf, von denen der eine Schenkel 141 in dem Bauteil 11 und der andere Schenkel 142 in dem Bauteil 12 verläuft. Die beiden Schenkel 141, 142 sind so ausgerichtet, dass sie in einer Ebene liegen. Der eine Schenkel kann aber auch gegen die Ebene angestellt sein, wie dies in Fig. 1 für die im Seitenbereich angeordneten Heftbahnen 14 (dort die Schenkel 142) dargestellt ist. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind in jeder Gruppe beispielhaft drei Heftbahnen 14 vorhanden, die mit geringem Abstand voneinander parallel zueinander verlaufen.
Bei gleich großen, plattenförmigen Bauteilen 11, 12, wie sie in Fig. 2 bis 5 dargestellt sind, sind die Heftbahnen 14 an den Stirnflächen der Bauteile 11, 12 angebracht. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind die Heftungen so vorgenommen, dass die Heftbahnen 14 die Fügelinie 13 unter einem Winkel von 45° kreuzen. Die Heftbahnen 14 sind geradlinig ausgeführt, wobei ein Bahnabschnitt 141 ' in dem Bauteil 11 und ein Bahnenabschnitt 142' in dem Bauteil 12 verläuft.
Anstelle der geradlinigen Ausführung der Heftbahnen 14 können diese auch bogenförmig ausgebildet werden, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die Bogenform ist beliebig und kann z.B. ein offener oder geschlossener Kreisbogen sein. Auch im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind in jeder Gruppe in jedem der voneinander beabstandeten Bereich der Fügelinien 13 beispielhaft drei Heftbahnen 14 vorgesehen, die mit geringem Abstand und voneinander getrennt über die Fügelinie 13 hinweg in die Stirnflächen der beiden Bauteile 11, 12 eingebracht worden sind.
In den Ausführungsbeispielen der Fig. 4 und 5 sind die Heftbahnen 14 in den voneinander beabstandeten Bereichen der Fügelinie 13 als zusammenhängende Linie ausgeführt, die im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 eine Zick-Zack-Linie und im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 eine sinusförmige Wellenlinie bildet.
Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Positionieren von Bauteilen nicht auf plattenförmige Bauteile beschränkt. So können auch z.B. hohlzylindrische Bauteile, die mit ihren Zylinderachsen senkrecht aufeinander stehen, miteinander über die Heftbahnen 14 in den beschriebenen unterschiedlichen Ausführungen miteinander fixiert werden.
Die Art des Heftens ist nicht auf das Herstellen von Schweißnähten als Heftbahnen in metallischen Bauteilen beschränkt. Ähnliche Heftbahnen können auch für die Fixierung von Bauteilen vor dem thermischen Aushärten von Klebeverbindungen verwendet werden, die zum Fügen der Bauteile eingesetzt werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Positionieren zweier längs einer gemeinsamen Fügelinie (13) miteinander zu verbindender Bauteile (11, 12), bei dem die beiden Bauteile (11, 12) durch längenbegrenzte Heftbahnen (14), die die beiden Bauteile (11, 12) miteinander fest, insbesondere stoffschlüssig, verbinden, zueinander fixiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Heftbahnen (14) so ausgeführt werden, dass sie die Fügelinie (13) kreuzen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreuzungswinkel der Heftbahnen (14) zur Fügelinie (13) aus einem Winkelbereich zwischen 90° und > 0° ausgewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heftbahnen (14) gruppenweise in voneinander beabstandeten Bereichen der Fügelinie (13) angebracht werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heftbahnen (14) einer Gruppe mit geringem Abstand voneinander parallel zueinander angebracht werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heftbahnen (14) als gerade oder bogenförmige Einzellinien ausgeführt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heftbahnen (14) einer Gruppe miteinander verbunden sind und als Zick-Zack- oder Wellenlinie ausgeführt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (11, 12) aus Metall bestehen und die Heftbahnen (14) als Schweißnähte ausgeführt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnähte durch Remote- Schweißen erzeugt werden.
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