WO2011104129A1 - Fertigungseinrichtung zur montage eines magnetventils; verwendung eines laserringschweissverfahren zur herstellung einer ringschweissnaht an einem magnetventil - Google Patents

Fertigungseinrichtung zur montage eines magnetventils; verwendung eines laserringschweissverfahren zur herstellung einer ringschweissnaht an einem magnetventil Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing device for mounting a
  • Solenoid valves are known from the prior art, for example in motor vehicles for controlling a fluid in ABS / TCS / ESP systems. In the previously used manufacturing facilities, the supplied solenoid valves in
  • Component e.g. a sleeve, to a body.
  • Component e.g. a sleeve
  • the base body for example, recorded on a rotary table
  • the solenoid valve can remain at rest
  • Manufacturing facility comprises a laser welding station, which a
  • the laser welding station comprises a rotation device for rotating the laser beam and / or the magnetic valve about an axis which corresponds to a center axis of the magnetic valve, or an optical device which converts the laser beam into a conical laser beam.
  • a rotation device for rotating the laser beam and / or the magnetic valve about an axis which corresponds to a center axis of the magnetic valve, or an optical device which converts the laser beam into a conical laser beam.
  • the weld joint produced in the laser welding station is between a base body and a thin-walled component of the
  • Solenoid valve provided.
  • the laser welding station and other stations are the laser welding station and other stations.
  • Manufacturing facility arranged in series. This results in a particularly simple construction of the manufacturing device without long transport routes between individual stations.
  • the ring mirror is a 360 ° ring mirror, so that a complete ring weld can be produced with the ring mirror.
  • the ring mirror is an interrupted ring mirror with a
  • Circumferential length less than 360 °, preferably with a circumferential length of 265 °.
  • the ring mirror can be interrupted once or several times.
  • the laser welding station further comprises a first lifting device to lift the magnetic valve to be welded and to arrange and align in the center of the annular mirror.
  • the laser welding station comprises a second lifting device to lower the ring mirror via the magnetic valve to be mounted and after the welding operation lift again.
  • a second lifting device to lower the ring mirror via the magnetic valve to be mounted and after the welding operation lift again.
  • the base body is a pole core and the thin-walled component is a valve sleeve, which is welded to the pole core.
  • the present invention relates to the use of a
  • Laser ring welding process for producing a ring weld on a solenoid valve, wherein the annular weld between a base body, in particular a pole core, and a thin-walled component, in particular a valve sleeve is produced.
  • the ring weld can be produced in one step or by rotation of the laser source and / or the solenoid valve.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a manufacturing device according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a schematic sectional view of a manufacturing device according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a manufacturing device 1 for mounting a solenoid valve 10.
  • a solenoid valve 10 Such solenoid valves are used for example in vehicles in ESP, TCS or ABS systems.
  • Manufacturing device 1 comprises a plurality of stations, wherein in Figure 1 in detail only one laser welding station L is shown and by the reference numeral 8 a preceding station and designated by the reference numeral 9, a subsequent station.
  • the illustrated laser welding station L comprises a
  • Laser source 2 which generates a laser beam 3. Furthermore, the
  • Laser welding station an annular mirror 4, which has a central opening 4b and an inclined at an angle of 45 ° mirror surface 4a.
  • the laser beam
  • the laser welding station L further comprises a holding device 5 for holding a solenoid valve 10 and a lifting device 6, which raises the solenoid valve together with the holding device, as indicated by the double arrow A, and lowered again.
  • the solenoid valve 10 includes a plurality of individual components, wherein in Figure 1, the solenoid valve is shown only schematically and as individual parts only one
  • Base body 1 1 a valve sleeve 12, a pole core 13 and a valve member 14 are designated.
  • the valve sleeve 12 is connected in the illustrated laser welding station by means of the laser beam 3 with a ring weld seam 7 with the main body 1 1.
  • the weld 7 is formed by 360 ° along the circumference of the valve sleeve 12. Accordingly, the annular mirror 4 is formed with a 360 ° mirror surface 4a.
  • the laser source 2 is rotated about a central axis X-X by means of a rotation device 15, so that the laser beam 3 executes a 360 ° rotation on the mirror surface 4 a of the ring mirror 4.
  • the central axis X-X is both the central axis of the
  • the laser beam 3 is deflected on the mirror surface 4 a of the annular mirror 4 in the horizontal direction, so that the deflected laser beam strikes the magnetic valve 10 perpendicular to the central axis X-X. This results in a laser welding on the impact point, so that the
  • Valve sleeve 12 is welded to the main body 1 1.
  • Rotation speed is chosen such that a weld with the desired quality can be produced.
  • the rotation can also be done slightly above 360 ° to achieve a secure weld on the entire circumference of the valve sleeve 12.
  • the solenoid valve can be rotated by rotating the holding device 5 by 360 ° to produce the radial weld on the solenoid valve.
  • interrupted welds for example by interrupted mirror surfaces on the ring mirror.
  • the ring mirror itself may be interrupted or at the corresponding points of the mirror surface, the ring mirror may be formed such that the laser beam is scattered or is deflected away from the workpiece. More preferably, a stop 16 is provided, which the lifting height of
  • Solenoid valve remain alone, which previously required in the prior art process steps can be omitted or can be significantly simplified. Also, a weld seam 7 of the highest quality can be produced in the laser welding station according to the invention. Furthermore, a
  • connection technology and the associated mounting device can be achieved, especially in solenoid valves, the only one
  • FIG. 2 shows a production device 1 according to a second embodiment
  • the manufacturing device of the second embodiment has at the laser welding station L in addition to an optical device 20, which generates a conical laser beam 3 'from a supplied from a laser source 2 laser beam 3. As can be seen in FIG. 2, the cone-shaped one hits
  • Laser ring welding process is not limited to solenoid valves, but in principle all types of valves, which have a completely circumferential or partially formed annular weld between a base body and a thin-walled component can be used.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fertigungseinrichtung (1) zur Montage eines Magnetventils (10) mit einer Laserschweißstation (L), umfassend: eine Laserquelle (2) zur Erzeugung eines Laserstrahls (3), einen Ringspiegel (4) zur Ablenkung des Laserstrahls (3) in Richtung auf das Magnetventil (10), und eine Rotationseinrichtung (15), um die Laserquelle (2) und/oder das Magnetventil (10) um eine zentrale Achse (X-X) zu rotieren, oder eine optische Einrichtung (20), welche den Laserstrahl (3) in einen kegelförmigen Laserstrahl (3) überführt, wobei in der Laserschweißstation (L) eine Schweißverbindung (7) zwischen einem Grundkörper (11) und einem dünnwandigen Bauteil (12) des Magnetventils (10) erzeugt wird.

Description

Beschreibung
Titel
FERTIGUNGSEINRICHTUNG ZUR MONTAGE EINES MAGNETVENTILS ; VERWENDUNG EINES LASERRINGSCHWEISSVERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER RINGSCHWEISSNAHT AN EINEM MAGNETVENTIL
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fertigungseinrichtung zur Montage eines
Magnetventils.
Magnetventile sind aus dem Stand der Technik beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Steuerung eines Fluids in ABS-/TCS-/ESP-Systemen bekannt. Bei den bisher verwendeten Fertigungseinrichtungen werden die zugeführten Magnetventile in
Rotation versetzt und ein stationärer Laser schweißt ein dünnwandiges
Bauelement, z.B. eine Hülse, an einen Grundkörper. Um möglichst kurze
Montagezyklen zu ermöglichen, wird das Magnetventil mit der losen Hülse und
dem Grundkörper beispielsweise auf einen Rundtakttisch aufgenommen,
ausgerichtet und dann auf eine erforderliche Winkelgeschwindigkeit
beschleunigt. Anschließend erfolgen der Schweißvorgang sowie eine Entnahme des geschweißten Magnetventils. Hierbei ist insbesondere der
Handhabungsaufwand und der Abstimmungsaufwand zwischen den einzelnen
Positionen erheblich und die nötige Montageausrüstung ist sehr
kostenaufwendig.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Fertigungseinrichtung zur Montage eines Magnetventils
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass
während eines Laserschweißvorgangs das Magnetventil in Ruhe bleiben kann,
wodurch bisher im Stand der Technik notwendige Prozessschritte entfallen
können und andere Prozessschritte deutlich vereinfacht werden können.
Insbesondere durch das Vermeiden der Rotation des Magnetventils während des Schweißvorgangs kann erfindungsgemäß eine Schweißnaht höchster Qualität erhalten werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die
Fertigungseinrichtung eine Laserschweißstation umfasst, welche eine
Laserquelle zur Erzeugung eines Laserstrahls und einen Ringspiegel zur Ablenkung des Laserstrahls in Richtung auf das Magnetventil aufweist. Ferner umfasst die Laserschweißstation eine Rotationseinrichtung, um den Laserstrahl und/oder das Magnetventil um eine Achse, welche einer Mittelachse des Magnetventils entspricht, zu rotieren, oder eine optische Einrichtung, welche den Laserstrahl in einen kegelförmigen Laserstrahl überführt. Bei der letztgenannten Alternative kann auf eine Rotation der Laserquelle bzw. des Magnetventils verzichtet werden und die gesamte Schweißnaht gleichzeitig in einem Schritt erzeugt werden. Die in der Laserschweißstation erzeugte Schweißverbindung ist zwischen einem Grundkörper und einem dünnwandigen Bauteil des
Magnetventils vorgesehen.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise sind die Laserschweißstation und weitere Stationen der
Fertigungseinrichtung in Reihe angeordnet. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau der Fertigungseinrichtung ohne lange Transportwege zwischen einzelnen Stationen.
Weiter bevorzugt ist der Ringspiegel ein 360°-Ringspiegel, so dass eine vollständige Ringschweißnaht mit dem Ringspiegel erzeugt werden kann.
Alternativ ist der Ringspiegel ein unterbrochener Ringspiegel mit einer
Umfangslänge kleiner als 360°, vorzugsweise mit einer Umfangslänge von 265°. Der Ringspiegel kann dabei einmal oder mehrfach unterbrochen sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Laserschweißstation ferner eine erste Hubeinrichtung, um das zu schweißende Magnetventil anzuheben und in der Mitte des Ringspiegels anzuordnen und auszurichten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Laserschweißstation eine zweite Hubeinrichtung, um den Ringspiegel über das zu montierende Magnetventil abzusenken und nach erfolgtem Schweißvorgang wieder anzuheben. Selbstverständlich ist es auch möglich, gleichzeitig das Magnetventil anzuheben und andererseits den Ringspiegel abzusenken.
Vorzugsweise ist der Grundkörper ein Polkern und das dünnwandige Bauteil ist eine Ventilhülse, welche an den Polkern angeschweißt wird.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines
Laserringschweißverfahrens zur Herstellung einer Ringschweißnaht an einem Magnetventil, wobei die Ringschweißnaht zwischen einem Grundkörper, insbesondere einem Polkern, und einem dünnwandigen Bauteil, insbesondere einer Ventilhülse, hergestellt wird. Die Ringschweißnaht kann dabei in einem Schritt oder durch Rotation der Laserquelle und/oder des Magnetventils hergestellt werden. Zeichnung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer Fertigungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 2 eine schematische Schnittansicht einer Fertigungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 eine Fertigungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Fertigungseinrichtung 1 für eine Montage eines Magnetventils 10. Derartige Magnetventile werden beispielsweise in Fahrzeugen in ESP-, TCS- oder ABS-Systemen verwendet. Die
Fertigungseinrichtung 1 umfasst mehrere Stationen, wobei in Figur 1 im Detail nur eine Laserschweißstation L dargestellt ist und mit dem Bezugszeichen 8 eine vorhergehende Station und mit dem Bezugszeichen 9 eine nachfolgende Station gekennzeichnet sind. Die gezeigte Laserschweißstation L umfasst eine
Laserquelle 2, welche einen Laserstrahl 3 erzeugt. Ferner umfasst die
Laserschweißstation einen Ringspiegel 4, welcher eine zentrale Öffnung 4b und eine in einem Winkel von 45° geneigte Spiegelfläche 4a aufweist. Der Laserstrahl
3 ist dabei auf die Spiegelfläche 4a gerichtet. Die Laserschweißstation L umfasst ferner eine Haltevorrichtung 5 zum Halten eines Magnetventils 10 sowie eine Hubvorrichtung 6, welche das Magnetventil samt der Haltevorrichtung, wie durch den Doppelpfeil A angedeutet, anhebt und wieder absenkt.
Das Magnetventil 10 umfasst mehrere Einzelbauteile, wobei in Figur 1 das Magnetventil nur schematisch dargestellt ist und als Einzelteile nur ein
Grundkörper 1 1 , eine Ventilhülse 12, ein Polkern 13 und ein Ventilglied 14 bezeichnet sind. Die Ventilhülse 12 wird in der gezeigten Laserschweißstation mittels des Laserstrahls 3 mit einer Ringschweißnaht 7 mit dem Grundkörper 1 1 verbunden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schweißnaht 7 um 360° entlang des Umfangs der Ventilhülse 12 ausgebildet. Entsprechend ist auch der Ringspiegel 4 mit einer 360°-Spiegelfläche 4a ausgebildet. Die Laserquelle 2 wird mittels einer Rotationseinrichtung 15 um eine zentrale Achse X-X rotiert, so dass der Laserstrahl 3 auf der Spiegelfläche 4a des Ringspiegels 4 eine 360°-Rotation ausführt. Die zentrale Achse X-X ist dabei sowohl die Mittelachse des
Ringspiegels 4 als auch die Mittelachse des Magnetventils 10.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, wird der Laserstrahl 3 auf der Spiegelfläche 4a des Ringspiegels 4 in horizontale Richtung abgelenkt, so dass der abgelenkte Laserstrahl senkrecht zur zentralen Achse X-X auf das Magnetventil 10 trifft. Dadurch erfolgt ein Laserschweißen auf den Auftreffpunkt, so dass die
Ventilhülse 12 mit dem Grundkörper 1 1 verschweißt wird. Die
Rotationsgeschwindigkeit wird dabei derart gewählt, dass eine Schweißnaht mit der gewünschten Qualität herstellbar ist. Gegebenenfalls kann die Rotation auch etwas über 360° erfolgen, um eine sichere Verschweißung am gesamten Umfang der Ventilhülse 12 zu erreichen. Es sei angemerkt, dass alternativ auch das Magnetventil durch Rotieren der Haltevorrichtung 5 um 360° rotiert werden kann, um die Radialschweißnaht am Magnetventil herzustellen. Ferner sei angemerkt, dass es auch möglich ist, unterbrochene Schweißnähte, beispielsweise durch unterbrochene Spiegelflächen auf dem Ringspiegel zu erzeugen. Alternativ kann der Ringspiegel auch selbst unterbrochen sein oder an den entsprechenden Stellen der Spiegelfläche kann der Ringspiegel derart ausgebildet sein, dass der Laserstrahl zerstreut wird oder vom Werkstück weggelenkt wird. Weiter bevorzugt ist ein Anschlag 16 vorgesehen, welcher die Hubhöhe der
Hubvorrichtung 5 begrenzt, so dass das Magnetventil immer an der gleichen Stelle positioniert wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die
Schweißnaht bei verschiedenen Magnetventilen immer an der gleichen Position erzeugt wird.
Somit können erfindungsgemäß sehr kurze Montagezyklen für das Magnetventil 10 erreicht werden. Ferner kann während des Schweißvorgangs das
Magnetventil selbst in Ruhe bleiben, wodurch bisher im Stand der Technik notwendige Prozessschritte entfallen können bzw. deutlich vereinfacht werden können. Auch kann in der erfindungsgemäßen Laserschweißstation eine Schweißnaht 7 höchster Qualität erzeugt werden. Weiterhin kann eine
Vereinfachung der Verbindungstechnik und der zugehörigen Montageeinrichtung erzielt werden, insbesondere bei Magnetventilen, die lediglich eine
unterbrochene Radialschweißnaht aufweisen.
Figur 2 zeigt eine Fertigungseinrichtung 1 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.
Die Fertigungseinrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels weist an der Laserschweißstation L zusätzlich eine optische Einrichtung 20 auf, welche aus einem von einer Laserquelle 2 zugeführten Laserstrahl 3 einen kegelförmigen Laserstrahl 3' erzeugt. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, trifft der kegelförmige
Laserstrahl 3' in kreisförmiger Weise gleichzeitig auf die Spiegelfläche 4a des Ringspiegels 4, so dass in einem Schritt die gesamte Ringschweißnaht 7 entlang eines Umfangs von 360° geschweißt werden kann. Hierdurch ergibt sich im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel eine signifikante Reduzierung der Schweißzeit, da die gesamte Schweißnaht 7 in einem Schritt ohne Rotation von
Laser und/oder Werkstück erreicht wird. Beide beschriebenen Ausführungsbeispiele ermöglichen somit eine signifikante Reduzierung von Herstellungskosten von Magnetventilen, wodurch sich aufgrund der Tatsache, dass die Magnetventile Massenbauteile sind, signifikante
Fertigungsvorteile ergeben. Es sei angemerkt, dass die Verwendung des
Laserringschweißverfahrens nicht nur auf Magnetventile beschränkt ist, sondern grundsätzlich alle Arten von Ventilen, welche eine vollständig umlaufende oder teilweise ausgebildete Ringschweißverbindung zwischen einem Grundkörper und einem dünnwandigen Bauteil aufweisen, verwendet werden können.

Claims

Ansprüche
1 . Fertigungseinrichtung zur Montage eines Magnetventils (10) mit einer Laserschweißstation (L), umfassend:
eine Laserquelle (2) zur Erzeugung eines Laserstrahls (3), einen Ringspiegel (4) zur Ablenkung des Laserstrahls (3) in Richtung auf das Magnetventil (10), und
eine Rotationseinrichtung (15), um die Laserquelle (2) und/oder das Magnetventil (10) um eine zentrale Achse (X-X) zu rotieren, oder eine optische Einrichtung (20), welche den Laserstrahl in einen kegelförmigen Laserstrahl (3') überführt,
wobei in der Laserschweißstation (L) eine Schweißverbindung (7) zwischen einem Grundkörper (1 1 ) und einem dünnwandigen Bauteil (12) des Magnetventils (10) erzeugt wird.
2. Fertigungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschweißstation (L) und weitere Fertigungsstationen (8, 9) in Reihe angeordnet sind.
3. Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspiegel (4) eine 360°-Spiegelfläche (4a) aufweist.
4. Fertigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspiegel (4) ein unterbrochener Ringspiegel ist oder dass die Spiegelfläche (4a) unterbrochen ist oder dass der Ringspiegel Bereiche zur Zerstreuung des Laserstrahls (3) aufweist.
5. Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschweißstation (L) eine erste Hubeinrichtung (6) aufweist, um das Magnetventil (10) anzuheben und relativ zum Ringspiegel (4) auszurichten.
6. Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschweißstation (L) eine zweite Hubeinrichtung aufweist, um den Ringspiegel (4) über das zu montierende Magnetventil abzusenken.
7. Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquelle (2), der Ringspiegel (4) und das Magnetventil (10) auf einer gemeinsamen zentralen Achse (X-X) angeordnet sind.
8. Verwendung eines Laserringschweißverfahrens zur Herstellung einer Ringschweißnaht (7) an einem Magnetventil (10), wobei die
Ringschweißnaht zwischen einem Grundkörper (1 1 ) und einem
dünnwandigen Bauteil (12) hergestellt wird.
9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine 360°- Schweißnaht hergestellt wird.
10. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine einfach oder mehrfach unterbrochene Schweißnaht hergestellt wird.
PCT/EP2011/052007 2010-02-25 2011-02-11 Fertigungseinrichtung zur montage eines magnetventils; verwendung eines laserringschweissverfahren zur herstellung einer ringschweissnaht an einem magnetventil WO2011104129A1 (de)

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