DE10004676A1 - Einspannvorrichtung zum Schweißen von Blechen - Google Patents

Abstract

Eine Einspannvorrichtung zum Schweißen von Blechen hat zwei Auflageflächen und einen dazwischen angeordneten Strahlkanal, der den Bereich der Schweißnaht freistellt. Erfindungsgemäß sind an der Oberseite mindestens einer Auflagefläche Öffnungen vorgesehen, die mit einem Anschluß für eine Unterdruckeinrichtung verbunden sind. DOLLAR A Diese Einspannvorrichtung dient dazu, mindestens zwei Bleche auf einer Auflagefläche zu positionieren und vorzugsweise mittels eines Laserstrahls zu einer Einheit zu verschweißen. Die lagegenaue Positionierung wird hierbei dadurch erreicht, daß die Bleche mittels Unterdruck an der Auflagefläche festgesaugt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung zum Schweißen von Blechen mit einer ersten Auflagefläche, einer zweiten Auflagefläche und einem dazwischen angeordneten Strahlkanal, der den Bereich der Schweißnaht freistellt.

Derartige Bleche werden als Dünnbleche bei der Herstellung von Karosserien moderner Personenkraftwagen verwendet. Hierzu werden Karosserieteile durch Tiefziehen und andere Umformverfahren aus Dünnblechen hergestellt. Formen, Werkstoffe und Oberflächen der Preßteile sind entsprechend der in der Fahrzeugkarosserie vorliegenden Belastungen und Anforderungen gewählt.

In der Vergangenheit war es üblich, Preßteile einer Kfz-Karosserie aus einteiligen Blechzuschnitten einer vorbestimmten Dicke, Werkstoffart und Oberflächenqualität herzustellen. Derartige Preßteile aus einteiligen Platinen verfügen an jeder Stelle über die gleiche Blechdicke, die nur im Umformbereich leicht variiert, obwohl meist nur an einem besonderen Punkt des Preßteils diese Eigenschaften erforderlich sind. Das heißt, die örtlich maximal vorliegende Belastung bestimmt die Dicke, Werkstoffwahl und Oberfläche für das gesamte Preßteil und führt dazu, dass ein derartiges Preßteil an Stellen mit geringer Beanspruchung überdimensioniert ist und statisch unwirksame Massen beinhaltet.

Um Preßteile für Kfz-Karosserien herzustellen, die eine über den Querschnitt entsprechend der örtlichen Belastungssituation optimierte Festigkeit, Dicke und Oberfläche aufweisen, werden mehrere Vorplatinen zu einem "Tailored Blank" zusammengeschweißt. Als Schweißverfahren für die Herstellung der Tailored Blanks wurde in der Vergangenheit zunächst das Quetschnahtschweißen eingesetzt, welches heute aber fast vollständig durch das Laserstrahlschweißen verdrängt worden ist.

Die heute eingesetzten Tailored Blanks sind überwiegend aus zwei oder mehr rechteckigen oder rechteckähnlichen Vorplatinen zusammengesetzt und durch geradlinige Schweißnähte miteinander verschweißt. Diese Platinen werden daher auch als Lineare Tailored Blanks bezeichnet.

Es werden jedoch auch als nichtlineare Tailored Blanks bezeichnete mehrteilige Platinen mit nichtlinearer Schweißnaht gefertigt.

Gerade für das Laserschweißen von Nichtlinearen Tailored Blanks bestehen extrem hohe Anforderungen an das zu verschweißende Vormaterial und an das Einhalten eines genau definierten Fügespaltes, um eine zuverlässige Verschweißung zu gewährleisten. Deshalb müssen die zu verschweißenden Vorplatinen absolut paßgenau gefertigt werden und lagerichtig zueinander positioniert werden. Außerdem ist zu beachten, dass die Vorplatinen während des Schweißvorganges mit ausreichender Kraft gespannt sind, damit sie sich nicht während der Durchführung der Schweißung aufgrund einer Wärmedehnung oder - schrumpfung im Nahtbereich in ihrer Lage zueinander verändern.

Schon eine geringe Lageveränderung hätte zur Folge, dass der Fügespalt einen für eine sichere Verschweißung zulässigen Wert von zirka 10 Prozent der Materialdicke überschreiten könnte oder eine Lageveränderung des Fügestoßes eintritt, so dass der Laserstrahl die Schweißnaht nicht mehr ordnungsgemäß ausbilden kann.

Neben der Festigkeit werden auch an die Geometrie des geschweißten Werkstückes hohe Anforderungen gestellt. Der maximal zulässige Kantenversatz in der Schweißnaht liegt bei etwa 10% der Materialdicke. Ausgehend von Dünnblechen, deren Dicke für Karosserieanwendungen zumeist bei zirka 0,5 bis 1,5 mm liegt, bedeutet dies, dass der zulässige Kantenversatz für die hergestellten Tailored Blanks bei zirka 0,05 bis 0,15 mm liegt. Dieser Wert kann nur durch eine feste Einspannung der zu verschweißenden Vorplatinen im Bereich der Schweißnaht erreicht werden.

Darüberhinaus ist bei der Herstellung der geschweißten Platinen darauf zu achten, dass die Oberfläche der Platinen nicht durch Kratzer, Riefen, Beulen und Schmutz beschädigt wird sondern die an dem Vormaterial vorhandene Oberflächengüte auch nach Durchführung des Laserstrahl­ verschweißens erhalten bleibt. Dies gilt insbesondere für Tailored Blanks, die in der Außenhaut der Kfz-Karosserie eingesetzt werden sollen.

Ausgehend von diesen Anforderungen liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Einspannvorrichtung und ein Verfahren zum Schweißen von Blechen vorzustellen, die den für die Verschweißung erforderlichen minimalen Fügespalt vor und während des Schweißvorganges sicherstellen.

Diese Aufgabe wird mit einer gattungsgemäßen Einspannvorrichtung gelöst, bei der an der Oberseite mindestens einer Auflagefläche Öffnungen vorgesehen sind, die mit einem Anschluß für eine Unterdruckeinrichtung verbunden sind.

Die Unterdruckeinrichtung erlaubt es, über die Öffnungen in der Auflagefläche unterhalb des zu bearbeitenden Blechteils Luft abzusaugen, so dass der atmosphärische Druck, der gegen die Blechoberfläche wirkt, das zu verschweißende Blech gegen die feinebene Oberfläche der Auflagefläche preßt. Es hat sich gezeigt, dass die blechtypischen Ebenheitsabweichungen im Bereich der Schweißnaht bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingeebnet werden. Weiterhin hat sich gezeigt, dass die aus dem atmosphärischen Druck resultierende Spannkraft einen für die Fixierung ausreichenden Wert darstellt, so dass die zu verschwei­ ßenden Bleche vor und während der Verschweißung sicher und ohne Lageveränderung zueinander gespannt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, dass die Oberflächen der Bleche bei Verwendung der beschriebenen Einspannvorrichtung in ihrer Qualität, ausgenommen in der Wärmeeinflußzone der Schweißnaht, erhalten bleiben und keine negativen Einflüsse wie zum Beispiel Riefen, Kratzer, Beulen oder Schmutz entstehen.

Die Einpannvorrichtung kann bei Metallen mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften, insbesondere unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften, verwendet werden und eignet sich somit für alle metallischen Konstruktionswerkstoffe.

Bei der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung werden oberhalb der zu verschweißenden Vormaterialien keine mechanischen Spann­ elemente benötigt, so dass der Bereich oberhalb der Vorrichtung sowohl für eine manuelle oder automatische Zuführung der Vor­ materialien als auch für die Abführung der geschweißten Platine frei ist.

Die Einspannvorrichtung erleichtert somit das Handling, beschleunigt den Produktionsablauf und erhöht die Qualität der geschweißten Platinen.

Zur Erleichterung der Positionierung der Auflageflächen relativ zueinander wird vorgeschlagen, dass die erste und die zweite Auflagefläche einstückig ausgebildet oder miteinander verbunden sind. Da zur Verschweißung von Dünnblechen die Auflageflächen in der Regel in der gleichen Ebene angeordnet sein müssen, können die Auflageflächen so miteinander verbunden sein, dass sie eine einheit­ liche Ebene bilden. Zum Verschweißen überlappender Bleche können die Auflageflächen mit einer Höhendifferenz im Wert des im Überlappstoß unten liegenden Bleches zueinander positioniert werden. Auch in diesem Fall ist eine einstückige Ausbildung oder ein festes Miteinanderverbinden der Auflageflächen vorteilhaft.

Der zwischen den Auflageflächen ausgebildete Strahlkanal verhindert das Verschweißen der Bleche mit den Auflageflächen. Eine Ausführungsform der Einspannvorrichtung sieht vor, dass dieser Strahlkanal unten geschlossen ausgebildet ist. Dies ermöglicht es, einerseits im Bereich des Strahlkanals die Auflageflächen miteinander zu verbinden und andererseits ein Gas in den Strahlkanal einzuführen, um die Wurzelseite der Schweißnaht während des Schweißvorganges durch ein in den Strahlkanal eingeleitetes Schweißgas zu schützen.

Um eine flächige Auflage insbesondere von Dünnblechen auf den Auflageflächen zu erzielen, wird vorgeschlagen, dass die Auflageflächen als Platte ausgebildet sind. Dies ermöglicht einerseits eine satte Auflage der Bleche auf den Auflageflächen und andererseits die Ausbildung einer Vielzahl an Öffnungen, um in einem größeren Bereich einen Unterdruck auszubilden. Da der vorliegende atmosphärische Druck nicht gesteigert werden kann und der erzeugte Unterdruck von der Absaugeinrichtung abhängt, wird die Anpreßkraft vor allem durch die Anzahl und die Querschnittsfläche der Öffnungen bestimmt. Zu große Öffnungen an der Oberseite der Auflagefläche führen zu einer Verformung der Bleche und daher ist vor allem die Anzahl, die Verteilung und die Formgebung der Öffnungen zur Erzielung einer hohen Anpreßkraft von Bedeutung.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass die Öffnungen als Kanäle ausgebildet sind. Kanäle erlauben es, den Unterdruck auf eine größere Fläche zu verteilen, ohne dass die Öffnungen so groß werden, dass Verformungen der Bleche zu befürchten wären. Hierbei kann auch ein Anschluß für eine Unterdruckeinrichtung für einen längeren Kanal verwendet werden.

Es ist daher auch vorgesehen, dass mehrere Kanäle miteinander verbunden werden können, so dass ein Kanalsystem entsteht, das mit einer oder mehreren Unterdruckeinrichtungen in Verbindung steht.

Da vor allem im Bereich des Strahlkanals eine hohe Flächenpressung gefordert ist, wird vorgeschlagen, dass insbesondere in diesem Bereich mehrere Kanäle parallel zueinander angeordnet sind. Das parallele Anordnen von Unterdruckkanälen ermöglicht eine feste Anlage auf einer größeren Fläche ohne das aufgelegte Blech zu verformen.

Um eine gute Auflage und eine Abdichtung zwischen den Kanälen zu erzielen, wird vorgeschlagen, dass die Oberseite außerhalb der Öffnungen eine plane Oberfläche aufweist. Diese Oberfläche kann als größere Ebene ausgebildet sein oder auf zwischen den Öffnungen verbleibende Stege mit einer planen Oberseite reduziert werden.

Je nach Einsatzbereich kann es vorteilhaft sein, dass an der Oberfläche Dichtelemente angeordnet sind. Derartige Dichtelemente verhindern das Eindringen von Luft in die Öffnungen und erhöhen somit den Unterdruck und dadurch die Haltekraft der Einspannvorrichtung.

Eine schnelle Arbeitsweise beim Auflegen der Bleche auf die Einspannvorrichtung wird dadurch erzielt, dass an der Oberseite Anschläge für die lagegenaue Positionierung der Bleche angeordnet sind. Diese Anschläge können derart fest mit der Oberfläche verbunden werden, dass die vorbereiteten Bleche nach Anlegen an die Anschläge genau positioniert sind.

Die Anschläge können auch mechanisch beweglich ausgeführt sein. Dies hat den Vorteil, dass die Anschläge die "Fein-Positionierung" der zu verschweißenden Bleche aktiv übernehmen könnten, d. h. für den automatisierten Betrieb, dass eine Handlingseinrichtung die zu verschweißenden Bleche zunächst nur grob positioniert und die beweglichen Anschläge die Fein-Positionierung der Vormaterialien übernehmen. Die beweglichen Anschläge können sowohl von außen angesetzt werden wie auch an die zur Verschweißung vorgesehenen Kanten angreifen. Für den zuletzt genannten Fall ist jedoch Voraussetzung, dass die Anschläge nach erfolgter Positionierung des ersten Bleches in die Spannplatte abtauchen sowie den Strahlengang freigeben.

Aus Kostengründen kann es von Vorteil sein, die Auflageflächen in geringerer Dicke auszuführen. Sofern die Steifigkeit der Auflageflächen nicht mehr ausreicht, die notwendige Ebenheit im Bereich des Strahlkanals zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, die Auflageflächen über Distanzhalter auf einer Basisplatte zu befestigen. Die Basisplatte kann dann in der Steifigkeit deutlich größer als die Auflageflächen ausgeführt sein. Präzise gefertigte Distanzhalter führen somit zur erforderlichen Ebenheit der Spannplatte. Die Positionierung der Distanzhalter sollte so ausgeführt sein, dass insbesondere im Bereich des Strahlkanals die notwendige Ebenheit gewährleistet ist.

Um eine Relativbewegung zwischen Einspannvorrichtung und Schweißeinrichtung zu bewirken, wird vorgeschlagen, dass oberhalb des Strahlkanals ein Führungssystem für eine Schweißeinrichtung, vorzugsweise ein Laserbearbeitungskopf, angeordnet ist. Dieses Führungssystem ermöglicht eine genaue Positionierung der Schweißeinrichtung relativ zur Einspannvorrichtung. Das Führungssystem kann jedoch auch einen Sensor aufweisen, der eine genaue Positionierung der Schweißeinrichtung relativ zum Schweißstoß ermöglicht.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch mit einem Verfahren zum Schweißen von Blechen gelöst, bei dem mindestens zwei Bleche auf einer Auflagefläche Positioniert werden und vorzugsweise mit einem Laserstrahl zu einer Einheit verschweißt werden. Erfindungsgemäß werden die Bleche mittels Unterdruck an der Auflagefläche festgesaugt.

Dies führt zu einer sicheren, materialschonenden Einspannung, die insbesondere im Bereich des Strahlkanals eine hohe Anpreßkraft ermöglicht, ohne den Bereich oberhalb der Auflageflächen für mechanische Spannelemente freihalten zu müssen.

Die Bleche werden hierbei auf den Auflageflächen nacheinander oder gleichzeitig so positioniert, dass diese mit den zu verschweißenden Kanten stumpf gegeneinander und mit minimalem Fügespalt liegen.

Anschließend wird die Luft zwischen der Auflagefläche und den Blechunterseiten abgesaugt, so dass ein Unterdruck entsteht und die Bleche durch den resultierenden atmosphärischen Druck gespannt werden.

Anstelle eines Fügespaltes kann auch ein Überlappungsbereich vorgesehen werden, wenn die Bleche auf den Auflageflächen so positioniert sind, dass sie im Fügebereich aufeinander aufliegen.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Spannplatte der Vorrichtung im Bereich des Überlappstoßes eine Höhendifferenz im Wert des unten liegenden Bleches aufweist.

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren sieht vor, dass zunächst ein Blech auf der Auflagefläche positioniert wird, dann aus dem Blech vorzugsweise durch Laserschneiden ein Ausschnitt entfernt wird, ein weiteres Blech als paßgenauer Zuschnitt in oder an den Ausschnitt gelegt wird und anschließend die Bleche zu einer Einheit verschweißt werden. Ungenauigkeiten bei der Positionierung der Bleche auf den Auflageflächen wirken sich somit genauso auf den Schneidvorgang wie auf den Schweißvorgang aus. Dies hat zur Folge, dass sich die Ungenauigkeiten zwar auf die Position der Schweißnaht nicht jedoch auf deren Qualität auswirken.

Vorteilhaft ist es, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in einen zwischen den Auflageflächen angeordneten Strahlkanal ein Gas eingeleitet wird. Der Strahlkanal weist hierzu beispielsweise eine Tiefe von zirka 12 bis 30 mm auf, so dass er nach unten geschlossen ist und die Wurzelseite der Schweißnaht durch das eingeleitete Gas geschützt wird.

Das präzise Verschweißen der Bleche erfordert nicht nur eine genaue Positionierung der Einzelbleche sondern auch eine genau Positionierung der Schweißeinrichtung relativ zu den Blechen. Um hierbei die Präzision zu erhöhen wird vorgeschlagen, dass mittels eines Sensorsystems die Lage des Schweißstoßes ermittelt wird und ein Laserbearbeitungskopf entsprechend der gemessenen Lage des Schweißstoßes geführt wird. Dadurch entsteht ein Regelkreis, der entweder einmalig bei Beginn des Schweißvorganges oder während der gesamten Schweißzeit die Positionierung des Laserbearbeitungskopfes relativ zum Schweißstoß einstellt.

Letztlich wird vorgeschlagen, dass während des Schweißvorganges ein Zusatzwerkstoff zugegeben wird. Dieser Zusatzwerkstoff kann in Form eines Band-, Draht-, oder pulverförmigen Materials zugegeben werden. Dies ermöglicht es einen Fügespalt zu überbrücken oder gezielt die technologischen Eigenschaften der Schweißnaht zu beeinflussen.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Einspannvorrichtung mit einer einstückigen Auflagefläche,

Fig. 2a die Darstellung eines Abschnittes durch die Einspannvorrichtung nach Fig. 1 längs der Linie II-II,

Fig. 2b eine alternative Ausführungsform eines Distanzhalters

Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht einer Einspannvorrichtung gemäß Fig. 1 mit aufgelegten Blechen und

Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung einer Einspannvorrichtung mit zwei einzelnen Auflageflächen.

Die in Fig. 1 gezeigte Einspannvorrichtung 1 besteht aus einer relativ dicken Basisplatte 2, auf der in regelmäßigen Abständen vier mal fünf Distanzhalter 3 angeordnet sind. Diese Distanzhalter haben alle die gleiche Distanzlänge L und halten somit eine Auflagefläche 4 in einem definierten Abstand zur Basisplatte 2.

Die Basisplatte 2 hat eine deutlich größere Steifigkeit als die als Spanplatte 10 ausgebildete Auflagefläche 4, und die Oberfläche der Basisplatte 2 ist mit einer maximalen Ebenheitsabweichung von zirka 0,02 mm bearbeitet.

Die Distanzhalter sind über der Distanzlänge L mit einer Genauigkeit/­ Parallelität von zirka 0,02 mm gefertigt, so dass durch das Befestigen der Auflagefläche 4 mittels der Distanzhalter 3 gegen die feineben bearbeitete Oberfläche der Basisplatte 2 eine hohe Ebenheit der Auflagefläche 4 erzielt wird. Die Distanzhalter 3 sind so positioniert, dass die notwendige Ebenheit insbesondere im Bereich eines Strahlkanals 5 gewährleistet ist. Die Spannplatte ist im vorliegenden Fall über die präzise gefertigten Distanzhalter mit der Basisplatte 2 verschraubt.

Der Strahlkanal 5 ist ein definierter Spalt in der Auflagefläche 4. Die Breite dieses Spaltes beträgt zwischen 4 und 15 mm. Dieser Strahlkanal 5 stellt sicher, dass die zu verschweißenden Bleche 6 und 7 (vergleiche Fig. 3) im Bereich der Schweißnaht 9 nicht auf der Auflagefläche 4 aufliegen und ein für das Schweißen verwendeter Laserstrahl 8 bei unterseitigem Austritt aus der Schweißnaht 9 die Spannplatte 10 nicht beschädigt.

Die Spannplatte 10 weist im Bereich des Strahlkanals 5 eine hohe Ebenheit auf, wobei insbesondere über den Strahlkanal 5 gemessen die maximale Ebenheitsabweichung weniger als 0,03 mm beträgt. Die hohe Ebenheitsanforderung an die Spannplatte 10 stellt sicher, dass die Bleche 6, 7 über der Schweißnaht 9 mit minimalem Kantenversatz verschweißt werden können.

Im Bereich der Auflagefläche 4 der Spannplatte 10 sind mehrere Anschläge 11 für die lagerichtige Positionierung der zu verschweißenden Bleche 6 und 7 angeordnet. Im vorliegende Fall sind diese Anschläge rechteckige Blechteile, die auf die Spannplatte 10 aufgeschraubt sind.

In die Oberfläche der Spannplatte 10 sind Vakuumkanäle 12 als parallel zueinander verlaufende Linien angeordnet. Im vorliegenden Fall verlaufen im Bereich des Strahlkanals 5, jeweils beidseitig des Kanales 5, fünf parallele Kanäle. Auf jeder Seite des Strahlkanals 5 ist ein Anschluß 13 bzw. 14 vorgesehen, der mit den jeweils fünf Kanälen 12 in Verbindung steht. Die jeweils fünf miteinander verbundenen Vakuumkanäle 12 bilden den wirksamen Bereich 15 bzw. 16 der Auflagefläche 4, der jeweils mit einem Anschluß 13 bzw. 14 zusammenwirkt.

Die Breite der Vakuumkanäle 12 sollte 1,0 bis maximal 5,0 mm betragen, so dass auch bei Blechen mit geringer Dicke eine Deformation aufgrund des flächig wirkenden atmosphärischen Drucks vermieden wird.

Der in Fig. 2a gezeigte Schnitt durch die Einspannvorrichtung im Bereich des Strahlkanals 5 zeigt die kräftige Basisplatte 2 mit einem Vielfachen der Dicke der darüber angeordneten Spannplatte 10. Dazwischen liegen die Distanzhalter 3 und im Bereich des Strahlkanals 5 ist ein spezieller bandförmiger Distanzhalter 17 vorgesehen, der an seiner Oberseite eine u-förmige Kerbe 18 aufweist. Dieser spezielle Distanzhalter 17 stützt die Spannplatte 10 im Bereich des Strahlkanals 5. Die Kerbe 18 erhöht die Tiefe des Strahlkanals 5 auf etwa 12 bis 30 mm, so dass der Strahlkanal nach unten geschlossen ist.

An Stelle eines bandförmigen Distanzhalters 17 können auch mehrere der in Fig. 2b gezeigten Distanzhalter mit U-förmiger Ausnehmung vorgesehen sein.

Auf der linken Seite des Strahlkanals 5 ist in Fig. 2a die Anordnung und die Größe der einzelnen Kanäle 12 gezeigt, und auf der rechten Seite der Darstellung ist ein Querkanal 19 dargestellt, der die fünf einzelnen Kanäle 12 miteinander verbindet, so dass sie gleichermaßen mit dem Anschluß 13 verbunden sind.

Oberhalb der Auflagefläche 4 ist im Bereich des Strahlkanals 5 ein Laserbearbeitungskopf 20 angeordnet, der an einem Führungssystem 21 befestigt ist. Das Führungssystem 21 erlaubt es, den Laserbearbeitungskopf 20 auf einer vorgegebenen Bewegungsbahn über die Auflagefläche 4 zu führen. In Führungsrichtung vor dem Laserbearbeitungskopf 20 ist ein Sensorsystem 22 angeordnet, das mit dem Laserbearbeitungskopf 20 über die Auflagefläche bewegt wird und die Lage des Schweißstoßes 9 der Fläche 6 und 7 ermittelt. Die Lage des Schweißstoßes 9 wird an das Führungssystem 21 gemeldet und dient der Berechnung der Bewegungsbahn und Bewegungsgeschwindigkeit des Laserbearbeitunskopfes 20. Das Führungssystem ist beispielsweise als gesteuertes Portalsystem (nicht gezeigt) mit minimal drei Achsen aufgebaut und übernimmt die Bahnführung des Laserbearbeitungskopfes 20. Der Laserbearbeitungskopf 20 ist über das Führungssystem in den drei Raumkoordinaten beweglich. Weitere Achsen können je nach Ausführung des Führungssystems 21 vorgesehen werden.

Die Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Einspann­ vorrichtung 30. Hier wird die Auflagefläche von zwei Spannplatten 31 und 32 gebildet, deren Oberseiten die Auflageflächen 33 und 34 darstellen. Zwischen diesen Spannplatten 31 und 32 liegt der Strahl­ kanal 35 der wiederum auf beiden Seiten von Vakuumkanälen 36 flankiert ist.

Die Spannplatten 31 und 32 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch kleiner ausgebildet. Die zu verschweißenden Bleche werden daher nur im Bereich der Schweißnaht auf die Spannplatten 31 und 32 aufgelegt, während die äußeren Bereiche der Bleche auf Distanzhaltern 37 aufliegen. Die Oberseiten der Distanzhalter 37 haben Anschläge 38, die eine genaue Positionierung der Bleche erleichtern. Im Übrigen ist die Einspannvorrichtung 30 analog der zuvor beschriebenen Einspann­ vorrichtung 1 aufgebaut.

Bei der Verwendung der beschriebenen Einspannvorrichtungen wird zunächst ein erstes Dünnblech 6 auf die Auflagefläche 4 gelegt und gegen die Anschläge 11 geschoben. Bei einer guten Anlage des Bleches 6 an den Anschlägen 11 wird am Anschluß 13 ein Unterdruck angelegt, der dazu führt, dass das Blech 6 durch den atmosphärischen Druck gegen die Auflagefläche 4 und somit auf die Spannfläche 10 gedrückt wird. Die Form des Bleches 6 und die Position der Anschläge 11 sind so aufeinander abgestimmt, dass eine Blechseite direkt oberhalb des Strahlkanals 5 zu liegen kommt. Durch die Vielzahl der parallelen Vakuumkanäle 12 im Bereich des Strahlkanals 5 wird das Blech 6 gerade in diesem Bereich mit großer Kraft an die Spannplatte 10 gedrückt und unverrückbar festgehalten.

Ein zweites Blechteil 7, dessen eine Kante in ihrer Form das Gegenstück zu der im Bereich des Strahlkanals 5 liegenden Kante des ersten Bleches 6 bildet, wird nun an das erste Blech herangeführt und so auf die Auflagefläche 4 gelegt, dass sich die Bleche 6 und 7 im Bereich des Strahlkanals 5 berühren oder einen minimalen Fügespalt bilden. Auch hier dienen zur Positionierung Anschläge 4, die die genaue Position des zweiten Bleches 7 festlegen.

Nach Überprüfung der Position des zweiten Bleches 7 wird am Anschluß 14 ein Unterdruck angelegt, der zu einer Evakuierung der Vakuumkanäle 12 im Anlagebereich 16 führt. Dadurch wird auch die zweite Platte 7 mittels des atmosphärischen Druckes fest an der Spannplatte 10 gehalten.

Die Größe der Anpreßkraft kann über den Wert des Vakuums und über die Größe der Vakuumspannflächenbereiche 15 bzw. 16 festgelegt werden.

Nach optimaler Einspannung der Bleche werden diese mittels des Laserbearbeitungskopfes miteinander verschweißt. Hierbei sorgt das Sensorsystem für eine genaue Führung des. Lasers entlang des Schweißstoßes 9.

Nach Abschluß des Schweißvorganges wird über die Anschlüsse 13 und 14 wieder Luft in die Vakuumkanäle geführt. Dadurch läßt die Anpreßkraft nach, so dass die zu einem Tailored Blank verschweißten Bleche von der Einspannvorrichtung entnommen werden können.

Die in Fig. 4 gezeigte Einspannvorrichtung 30 wird entsprechend verwendet. Der einzige Unterschied liegt darin, dass das Blech 6 nur zum Teil auf der Auflagefläche 33 aufliegt und zum anderen Teil auf den Distanzhaltern 37, die mit ihren Anschlägen 38 die genaue Positionierung des Bleches erleichtern.

Die Ausführungen zeigen, dass sich die dargestellten Einspannvorrichtungen vor allem auch für die Herstellung nichtlinearer Tailored Blanks eignen. Die Dünnbleche können hierbei durch Stumpfschweißen miteinander verbunden werden. Es ist jedoch auch möglich die Bleche im Fügebereich etwas überlappen zu lassen und im Bereich des Überlappstoßes miteinander zu verschweißen. Hierzu wird eine der Auflageflächen um die Dicke des unten liegenden Bleches niedriger angeordnet, so dass die Bleche im Fügebereich plan aufeinander liegen.

Claims (18)

1. Einspannvorrichtung (1, 30) zum Schweißen von Blechen (6, 7) mit einer ersten Auflagefläche (33), einer zweiten Auflagefläche (34) und einem dazwischen angeordneten Strahlkanal (5), der den Bereich der Schweißnaht (9) freistellt, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite mindestens einer Auflagefläche (33, 34) Öffnungen (12) vorgesehen sind, die mit einem Anschluß (13, 14) für eine Unterdruckeinrichtung verbunden sind.

2. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Auflagefläche (4) einstückig ausge­ bildet oder miteinander verbunden sind.

3. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, dass der Strahlkanal (5) unten geschlossen ausgebildet ist.

4. Einspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageflächen (4, 33, 34) als Platte (10, 31, 32) ausgebildet sind.

5. Einspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen als Kanäle (12) aus­ gebildet sind.

6. Einspannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kanäle (12) miteinander verbunden sind.

7. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, dass insbesondere im Bereich des Strahl­ kanals (5) mehrere Kanäle (12) parallel zueinander angeordnet sind.

8. Einspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite außerhalb der Öff­ nungen (12) eine plane Oberfläche (4) aufweist.

9. Einspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche Dichtelemente angeordnet sind.

10. Einspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberseite Anschläge (11) für die lagegenaue Positionierung der Bleche (6, 7) angeordnet sind.

11. Einspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageflächen (4, 33, 34) über Distanzhalter (3, 37) auf einer Basisplatte (2) befestigt sind.

12. Einspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Strahlkanals (5) ein Führungssystem (21) für eine Schweißeinrichtung (20), vorzugs­ weise einen Laserbearbeitungskopf angeordnet ist.

13. Verfahren zum Schweißen von Blechen (6, 7), bei dem mindes­ tens zwei Bleche (6, 7) auf einer Auflagefläche (4, 33, 34) positioniert werden und vorzugsweise mit einem Laserstrahl zu einer Einheit verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (6, 7) mittels Unterdruck an der Auflagefläche (4, 33, 34) festgesaugt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (6, 7) auf den Auflageflächen (4, 33, 34) so positioniert werden, dass sie im Fügebereich überlappen.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein Blech (6) auf der Auflagefläche (4, 33) positio­ niert wird, dann aus dem Blech (6) vorzugsweise durch Laser­ schneiden ein Ausschnitt entfernt wird, ein weiteres Blech (7) als paßgenauer Zuschnitt in oder an den Ausschnitt gelegt wird und anschließend die Bleche (6, 7) zu einer Einheit verschweißt wer­ den.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, dass in einem zwischen den Auflageflächen (4, 33, 34) angeordneten Strahlkanal (5) ein Gas eingeleitet wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekenn­ zeichnet, dass mittels eines Sensorsystems (22) die Lage des Schweißstoßes (9) ermittelt wird und ein Laserbearbeitungskopf (20) entsprechend der gemessenen Lage des Schweißstoßes (9) geführt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekenn­ zeichnet, dass während des Schweißvorgangs ein Zusatzwerk­ stoff zugegeben wird.