DE102012213166B4 - Anordnung zum Abschirmen eines rückseitigen Schweißbereichs beim Laserschweißen von Werkstücken - Google Patents

Anordnung zum Abschirmen eines rückseitigen Schweißbereichs beim Laserschweißen von Werkstücken Download PDF

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Abstract

Anordnung (1) zum Abschirmen eines wurzelseitigen Schweißbereichs (2) beim Laserschweißen von Werkstücken (3, 4),mit einem gegenüber den Werkstücken (3, 4) bewegbaren Laserschweißkopf (5) zum Laserschweißen der Werkstücke (3, 4) mittels eines Laserstrahls (6) undmit einer Laserabschirmung (10), die auf der dem Laserschweißkopf (5) abgewandten Seite der Werkstücke (3, 4) zumindest weitgehend lichtdicht an den Werkstücken (3, 4) lösbar angeordnet ist und die während des Laserschweißens synchron zum Laserschweißkopf (5) mitbewegt ist,wobei die Laserabschirmung (10) mindestens zwei Magnetköpfe (31a, 31b) zum Anhaften an den Werkstücken (3, 4), eine Antriebseinheit (33) zum Erzeugen einer Bewegung in Schweißnahtrichtung sowie eine Steuereinheit (34) zum Ansteuern der Antriebseinheit (33) aufweist,dadurch gekennzeichnet,dass die mindestens zwei Magnetköpfe (31a, 31b) relativ zueinander in Schweißnahtrichtung bewegbar sind und schaltbare Elektromagnete (32a, 32b) aufweisen und dass die Steuereinheit (34) ausgebildet ist, sowohl die Antriebseinheit (33) zum Erzeugen einer linearen Relativbewegung der mindestens zwei Magnetköpfe (31a, 31b) untereinander anzusteuern als auch die Elektromagnete (32a, 32b) zu schalten.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Abschirmen eines wurzelseitigen bzw. rückseitigen Schweißbereichs beim Laserschweißen von Werkstücken.
  • Bei Schweißarbeiten mit dem Festkörperlaser (z. B. IR, 1064 nm) auf Werften oder anderen Großbaustellen, wo mit dem Laser große Werkstücke außerhalb von Schutzumhausungen geschweißt werden sollen, stellt nicht nur der Bereich auf der Bearbeitungsseite des Werkstücks ein sicherheitstechnisches Problem dar. Denn auch auf der Gegenseite, wo sich ggf. Menschen aufhalten können, besteht eine latente Gefährdung, wenn durch einen Fehler der Laser nicht nur in das Werkstück einschweißt, sondern durchschweißt und Laserstrahlung wurzelseitig, d. h. auf der der Bearbeitungsoptik (Laserschweißkopf) abgewandten Seite der zu schweißenden Werkstücke austritt. Dieses Problem ist insbesondere im Schiffbau relevant, wo der Laser auf der Baustelle außerhalb abgeschirmter Lasersicherheitsbereiche eingesetzt werden soll und z. B. Wände, Decken (Bodenplatten) oder ganze vorgefertigte Segmente mit dem Laser oder mittels Laser-Hybridverfahren verschweißt werden sollen und wo ein Absperren der gesamten Baustelle bzw. einer ausreichenden Sicherheitszone ausgeschlossen ist. Dies gilt gleichermaßen für I-Stoßverbindungen (Butt-Joints) wie für Kehlnähte (T-Joints).
  • Aus der JP 2008 - 068 316 A ist eine Vorrichtung zum Anwenden einer Laserstrahlbearbeitung durch Emittieren eines Laserstrahls mit einer langen Brennweite auf einen zu bearbeitenden Teil eines Werkstücks bekannt. Hierbei ist eine Strahlschattierungsplatte zum Abfangen eines streuenden Laserstrahls auf der Rückseite des Arbeitsteils des Werkstücks vorgesehen. Durch Anbringen von dem Werkstück zugewandten Seitenwänden an der Strahlabschattungsplatte kann eine die Rückseite des Arbeitsteils des Werkstücks umschließende Schutzgaszufuhrkammer gebildet werden.
  • Aus der JP S63 - 273 583 A ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Punktschweißen bekannt.
  • Die DE 10 2011 050 832 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fügen von Werkstücken mittels eines Laserstrahls. Die Vorrichtung umfasst hierzu eine Scanneroptik zum Führen des Laserstrahls; ein Andruckelement, das während des Fügeprozesses zum Fixieren der Werkstücke entlang einer Andruckrichtung auf zumindest eines der Werkstücke gepresst wird, wobei das Andruckelement einen Teil eines Gehäuses bildet und relativ zu einem übrigen Gehäuse mit mindestens einem Bewegungsfreiheitsgrad bewegbar ist.
  • Aus der JP 2012 - 030 252 A ist ein Verfahren zum Schweißen eines Stoßteils zwischen einer Deckplatte und einem Flansch bekannt. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, beim Laserschweißen mit dem Festkörperlaser außerhalb von Schutzumhausungen die Gefahr zu reduzieren, dass im Falle einer Durchschweißung durch das Werkstück Laserlicht auf der anderen Seite des Werkstücks in ungeschützte Bereiche dringen und dort eine Gefährdung darstellen kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Laserabschirmanordnung mit einem gegenüber den Werkstücken bewegbaren Laserschweißkopf zum Laserschweißen der Werkstücke mittels eines Laserstrahls und mit einer Laserabschirmung, die auf der dem Laserschweißkopf abgewandten Seite der Werkstücke zumindest weitgehend lichtdicht an den Werkstücken lösbar angeordnet ist, insbesondere lösbar befestigt ist, und die während des Laserschweißens synchron zum Laserschweißkopf mitbewegt wird, wobei die Laserabschirmung mindestens zwei Magnetköpfe zum Anhaften an den Werkstücken, eine Antriebseinheit zum Erzeugen einer Bewegung in Schweißnahtrichtung sowie eine Steuereinheit zum Ansteuern der Antriebseinheit aufweist, wobei die mindestens zwei Magnetköpfe relativ zueinander in Schweißnahtrichtung bewegbar sind und schaltbare Elektromagnete aufweisen und wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, sowohl die Antriebseinheit zum Erzeugen einer linearen Relativbewegung der mindestens zwei Magnetköpfe untereinander anzusteuern als auch die Elektromagnete zu schalten.
  • Erfindungsgemäß deckt die synchron zum Laserschweißkopf mitbewegte Laserabschirmung den wurzelseitigen Bereich der Schweißstelle zumindest weitestgehend lichtdicht ab und läuft mit dem Laserbearbeitungskopf wurzelseitig im Abstand von einigen Millimetern bis Zentimetern mit.
  • Durch die schaltbaren Elektromagnete kann die Laserabschirmung nicht nur am Boden, sondern auch senkrecht an Wänden oder über Kopf eingesetzt werden. Vorteilhaft erfolgt der Vorschub der Laserabschirmung mit der Vorschubgeschwindigkeit des Laserschweißkopfs, damit sich die Laserabschirmung stets auf gleicher Höhe wie der Laserstrahl befindet.
  • Die Laserabschirmung weist bevorzugt einen flexiblen Lichtschutz aus laserbeständigem Material auf, mit dem die Laserabschirmung an den Werkstücken lichtdicht oder zumindest weitgehend lichtdicht anliegt. Dieser flexible Lichtschutz kann beispielsweise als eine randseitig umlaufende Bürste oder als flexible Schutzlappen aus bestrahlungsfestem Gewebe oder Leder ausgeführt sein.
  • Die Halterung der Laserabschirmung an den Werkstücken erfolgt vorzugsweise magnetisch, so dass die Laserabschirmung Permanentmagnete oder, insbesondere im Falle der mitlaufenden Laserabschirmung, schaltbare Elektromagnete zum Anhaften an den Werkstücken aufweist.
  • Alternativ kann die Laserabschirmung eine mit Abstand zum wurzelseitigen Schweißbereich angeordnete Abschirmplatte aufweisen, die je nach Geometrie des abzudeckenden Bereichs entweder als ebene Platte, zum Beispiel mit einer Länge von etwa einem 0,5 bis 1,5 m und einer Breite von etwa 100 bis 200 mm, oder, falls eine Ecke abzudecken ist, im Querschnitt winklig gestaltet sein kann. Die Abschirmplatte besteht aus einem bestrahlungsresistenten Material, vorzugsweise aus Aluminium, da dieses Material leicht ist und gleichzeitig auf Grund seiner Reflektivität einen gewissen Schutz vor dem Durchschweißen des Laserstrahls bietet. Anstelle einer solchen massiven Aluminiumplatte kann die Abschirmplatte auch aus mindestens zwei Metallplatten aufgebaut sein, die entweder direkt miteinander verbunden (z. B. verschraubt) oder in einem gewissen Abstand zueinander angeordnet sind. Dabei kann die dem Werkstück zugewandte Metallplatte dünner als die andere Metallplatte und beispielsweise aus Kupfer sein. Anstelle einer einzigen Abschirmplatte kann die Laserabschirmung auch mehrere Abschirmsegmente aufweisen, die unabhängig voneinander an den Werkstücken befestigt sind und lichtdicht oder zumindest weitgehend lichtdicht entlang der Schweißnaht aneinander anliegen oder einander dachziegelartig überdecken.
  • In einer ersten Variante ist die Antriebseinheit zum Erzeugen einer linearen Relativbewegung der mindestens zwei Magnetköpfe untereinander ausgebildet. Der Vorschub kann beispielsweise in einer spannerraupenartigen Bewegung erfolgen, bei der zuerst der vordere Magnetkopf gegenüber dem festgesetzten hinteren Magnetkopf vorgeschoben und dann der hintere Magnetkopf an den festgesetzten vorderen Magnetkopf nachgezogen wird.
  • In einer anderen bevorzugten Variante sind die mindestens zwei Magnetköpfe als Kettenglieder einer Gleiskette (wie bei einem Bagger) und die Antriebseinheit als Kettenantrieb für die Gleiskette ausgebildet.
  • Besonders bevorzugt weist die Laserabschirmung auch eine Einrichtung zur Detektion von Durchschweißungen auf, die im Falle einer detektierten Durchschweißung ein Abschaltsignal zum Abschalten des Laserstrahls ausgibt. Die Detektion des Durchschweißens kann auf verschiedenerlei Art und Weise erfolgen, nämlich beispielsweise durch:
    • - einen oder mehrere in Reihe geschaltete Thermosicherungen oder Temperaturschalter an der Abschirmplatte, die den Lasersicherheitskreis einer den Laserstrahl erzeugenden Laserstrahlquelle unterbrechen, wenn die Temperatur der Abschirmplatte einen durch die Thermosicherung vorgegebenen Wert überschreitet, was der Fall wäre, wenn die Abschirmplatte starker Bestrahlung ausgesetzt wäre.
    • - einen oder mehrere lichtempfindliche Sensoren, wie z. B. Fotosensoren, auf der den Werkstücken zugewandten Seite, die beim Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes die Laserstrahlquelle abschalten. Bei einer aus zwei beabstandeten Metallplatten gebildeten Abschirmplatte können die Sensoren auch im Zwischenraum angeordnet sein, um das Durchschweißen durch die den Werkstücken zugewandte Metallplatte zu detektieren.
    • - einen oder mehrere Oberflächentemperatursensoren (z. B. Thermopiles), welche die Oberflächentemperatur auf dem Werkstück messen und beim Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwerts ein Ausschaltsignal für die Laserstrahlquelle generieren.
    • - einen druckdicht abgeschlossenen, von der Abschirmplatte begrenzten Druckraum und einen Drucksensor oder -schalter, der bei einem Druckabfall im Druckraum das Abschaltsignal ausgibt. Der Druckraum kann beispielsweise durch den unter Druck gesetzten Zwischenraum zwischen zwei beabstandeten, gegeneinander abgedichteten Metallplatten der Abschirmplatte gebildet sein. Ein auf diesen Verbund treffender Laserstrahl würde sich ab einer gewissen Schwellintensität durch die dem Werkstück zugewandte Metallplatte bohren und den Druckraum öffnen, was einen Druckabfall im Druckraum bewirken würde, der wiederum mit einem Druckschalter detektiert und in ein Abschaltsignal für den Lasersicherheitskreis gewandelt wird.
  • Auch eine beliebige Kombination der genannten oder weiteren dem Fachmann bekannten Detektionseinrichtungen ist denkbar.
  • Im Falle einer synchron zum Laserschweißkopf mitlaufenden Laserabschirmung kann die Vorschubbewegung der Laserabschirmung entweder durch eine zentrale Steuerung gesteuert werden, die auch den Vorschub des Laserschweißkopfes steuert. Alternativ ist auch vorstellbar, dass die Laserabschirmung eine Einrichtung zur Detektion der Position des vom Laserstrahl an den Werkstücken erzeugten Schweißbades aufweist und sich selbständig mit dem Schweißbad mitbewegt. Dazu kann die Laserabschirmung auf ihrer den Werkstücken zugewandten Seite einen oder mehrere hitzeempfindliche Sensoren (z. B. in der Vorschubachse angeordnete Thermopiles) oder eine die Werkstückflächen abscannende Wärmebildkamera aufweisen, mittels derer die Position des Schweißbades anhand der durch das Werkstück dringenden Wärme detektiert wird. Mit diesen Detektoren kann auch die Absoluttemperatur auf der Wurzelseite abgeschätzt und ggf. schon vor dem Durchschweißen die Leistungszufuhr des Laserschweißkopfes rechtzeitig gedrosselt oder abgeschaltet werden.
  • Die Erfindung betrifft auch die Laserabschirmung für eine wie oben ausgebildete Laserabschirmanordnung.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
  • Es zeigen:
    • 1 eine nicht erfindungsgemäße erste Ausführungsform der Laserabschirmanordnung beim Laserschweißen einer Kehlnaht in einer Schnittansicht;
    • 2a, 2b eine in 1 gezeigte nicht erfindungsgemäße Laserabschirmung in einer perspektivischen Ansicht (2a) und in einer Seitenansicht (2b);
    • 3 eine nicht erfindungsgemäße Variante der Laserabschirmung in einer Ansicht analog zu 1;
    • 4 eine nicht erfindungsgemäße zweite Ausführungsform der Laserabschirmanordnung beim Laserschweißen einer I-Naht in einer Schnittansicht;
    • 5a, 5b eine in 4 gezeigte nicht erfindungsgemäße Laserabschirmung in einer perspektivischen Ansicht (5a) und in einer Seitenansicht (5b);
    • 6a-6d eine mitlaufende Laserabschirmung mit einer Bewegungseinheit zum Erzeugen einer linearen spannerraupenartigen Bewegung; und
    • 7a-7c eine mitlaufende Laserabschirmung mit einer Gleiskette, deren Kettenglieder als Elektromagnete ausgebildet sind.
  • Die in 1 gezeigte nicht erfindungsgemäße Laserabschirmanordnung 1 dient zum Abschirmen des wurzelseitigen bzw. rückseitigen Schweißbereichs 2 beim Laserschweißen einer Kehlnaht an einem T-Stoß zweier Werkstücke 3, 4 aus Stahl.
  • Die Laserabschirmanordnung 1 umfasst einen gegenüber den Werkstücken 3, 4 bewegbaren Laserschweißkopf 5 zum Laserschweißen der Werkstücke 3, 4 mittels eines Laserstrahls 6 und eine Laserabschirmung 10, die auf der dem Laserschweißkopf 5 abgewandten Rückseite der Werkstücke 3, 4 allseitig lichtdicht oder zumindest weitgehend lichtdicht an den Werkstücken 3, 4 lösbar befestigt ist und während des Laserschweißens ortsfest an den Werkstücken 3, 4 gehalten ist. Die Laserabschirmung 10 ist durch eine mit Abstand zum wurzelseitigen Schweißbereich 2 angeordnete Abschirmplatte 11 aus Aluminium gebildet, die an ihren beiden abgewinkelten Längsrändern 12 Permanentmagnete 13 zum Anhaften an den beiden Werkstücken 3, 4 trägt. Die beiden Längsränder 12 bilden dabei miteinander einen Winkel von 90°.
  • Wie in 2a, 2b gezeigt, weist die Abschirmplatte 11 an ihren beiden Enden jeweils eine als rechtwinkliges Dreieck ausgeführte Stirnwand 14 auf, in der die Permanentmagnete 13 auch eingelassen sein können. Vom Bedienpersonal wird vor dem Laserschweißen die Abschirmplatte 11 mit ihren Längsrändern 12 und Stirnwänden 14 mithilfe von Handgriffen 15 auf den rückseitigen Schweißbereich 2 der beiden Werkstücke 3, 4 möglichst spaltfrei aufgesetzt, an denen sie durch die Permanentmagnete 13 haften bleibt. Wie in 2b für die Stirnwand 14 gezeigt, kann die Abschirmplatte 11 auf ihrer den Werkstücken 3, 4 zugewandten Seite einen randseitig umlaufenden flexiblen Lichtschutz 16 aus laserbeständigem Material, z. B. in Form einer Bürste, aufweisen, die an den Werkstücken 3, 4 lichtdicht anliegt. Anstelle von Permanentmagneten 13 können auch schaltbare Elektromagnete vorgesehen sein.
  • Wie in 1 gezeigt, ist in die Abschirmplatte 11 eine Einrichtung 17 zur Detektion von Durchschweißungen integriert, die im Falle einer detektierten Durchschweißung ein Abschaltsignal zum Abschalten des Laserstrahls 6 an einen Lasersicherheitskreis (nicht gezeigt) ausgibt. Bei der Detektionseinrichtung 17 kann es sich um einen oder mehrere Temperaturschalter, Fotosensoren oder Oberflächentemperatursensoren auf der den Werkstücken zugewandten Seite handeln, die beim Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes das Abschaltsignal ausgeben.
  • Anstelle der in 1 und 2 gezeigten massiven Aluminiumplatte kann die Abschirmplatte 11, wie in 3 gezeigt, ebenso nicht erfindungsgemäß auch aus zwei Metallplatten 11 a, 11b aufgebaut sein, die in einem gewissen Abstand zueinander angeordnet sind. Dabei kann die den Werkstücken 3, 4 zugewandte Metallplatte 11a dünner als die andere Metallplatte 11b und beispielsweise aus Kupfer gefertigt sein. Der zwischen den beiden Metallplatten 11a, 11b befindliche Zwischenraum 18 kann, sofern druckdicht ausgeführt, unter Druck gesetzt werden und bildet zusammen mit einem an den Zwischenraum 18 angeschlossenen Drucksensor oder -schalter 19 eine Detektionseinrichtung 17 zur Detektion von Durchschweißungen. Ein bei einer Durchschweißung auf diesen Metallplattenverbund treffender Laserstrahl bohrt sich ab einer gewissen Schwellintensität durch die dünnere Metallplatte 11a und öffnet den unter Druck stehenden Zwischenraum 18, was einen Druckabfall im Zwischenraum 18 bewirkt, der wiederum vom Druckschalter 19 detektiert und in ein Abschaltsignal für den Lasersicherheitskreis gewandelt wird.
  • Die in 4 gezeigte nicht erfindungsgemäße Laserabschirmanordnung 1 dient zum Abschirmen des wurzelseitigen bzw. rückseitigen Schweißbereichs 2 beim Laserschweißen einer I-Naht an einem Stumpfstoß zweier Werkstücke 3, 4 aus Stahl. Wie in 5a, 5b gezeigt, ist die Laserabschirmung 10 hier durch einen einseitig offenen Abschirmkasten 21 (z. B. aus Aluminium) gebildet, der mit seiner offenen Seite von oben auf die Stoßstelle der beiden Werkstücke 3, 4 möglichst spaltfrei gestellt ist und dadurch den rückseitigen Schweißbereich lichtdicht abdeckt. Um die Lichtdichtigkeit zu erhöhen, kann um die Kastenöffnung 22 herum ein flexibler Lichtschutz (nicht gezeigt) aus laserbeständigem Material umlaufen, der an den Werkstücken 3, 4 lichtdicht anliegt.
  • Im Unterschied zu den in 1 bis 5 gezeigten Laserabschirmungen 10, die ortsfest an den Werkstücken 3, 4 befestigt werden und daher entsprechend dem Vorschub des Laserschweißkopfes 5 manuell versetzt werden müssen, wird bei den in 6 und 7 gezeigten Laserabschirmanordnungen 1 die Laserabschirmung 10 synchron zum Laserschweißkopf 5 mitbewegt.
  • In 6 weist die Laserabschirmung 10 zwei relativ zueinander bewegbare Magnetköpfe 31a, 31b mit schaltbaren Elektromagneten 32a, 32b zum Anhaften an den Werkstücken 3, 4, eine Antriebseinheit 33 zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen den beiden Magnetköpfen 31a, 31b in Schweißnahtrichtung sowie eine Steuereinheit 34 zum Ein- und Ausschalten der Elektromagnete 32a, 32b und zum Steuern der Antriebseinheit 33 auf. Der Vorschub der Laserabschirmung 10 in Pfeilrichtung A erfolgt in einer spannerraupenartigen Bewegung wie folgt:
    • - Anfangs sind beide Elektromagnete 32a, 32b angeschaltet (ON) und dadurch beide Magnetköpfe 31a, 31b an den Werkstücken 3, 4 festgesetzt (6a);
    • - Dann wird der Elektromagnet 32a des in Vorschubrichtung A vorderen Magnetkopfes 31a ausgeschaltet (OFF) und die Antriebseinheit 33 aktiviert, die den vorderen Magnetkopf 31a gegenüber dem festgesetzten hinteren Magnetkopf 31b in Vorschubrichtung A vorschiebt (6b);
    • - Der vordere Magnetkopf 31a wird durch Anschalten (ON) seines Elektromagneten 32a an den Werkstücken 3, 4 festgesetzt, und danach wird der Elektromagnet 32b des hinteren Magnetkopfes 31b ausgeschaltet (OFF) und die Antriebseinheit 33 aktiviert, die den hinteren Magnetkopf 31b gegenüber dem festgesetzten vorderen Magnetkopf 31a in Vorschubrichtung A nachzieht (6c);
    • - Abschließend wird auch der hintere Magnetkopf 31b durch Anschalten (ON) seines Elektromagneten 32b an den Werkstücken 3, 4 festgesetzt (6d).
  • In 7 weist die Laserabschirmung 10 eine Antriebseinheit 43 in Form einer Gleiskette, deren - hier lediglich beispielhaft acht - Kettenglieder als Magnetköpfe 411-418 mit schaltbaren Elektromagneten 421-428 zum Anhaften an den Werkstücken 3, 4 ausgebildet sind, sowie eine Steuereinheit 44 zum Ein- und Ausschalten der Elektromagnete 421-428 und zum Steuern eines Antriebsmotors 45 der Gleiskette 43 auf. Der Vorschub der Laserabschirmung 10 in Pfeilrichtung A erfolgt dabei wie folgt:
    • - Anfangs sind die vier Elektromagnete 421-424 angeschaltet (ON) und dadurch die vier Magnetköpfe 411-414 an den Werkstücken 3, 4 festgesetzt (7a);
    • - Dann wird der Elektromagnet 421 des in Vorschubrichtung A hinteren Magnetkopfes 411 ausgeschaltet (OFF) und die Antriebseinheit 43 aktiviert, die die Gleiskette 43 im Uhrzeigersinn dreht, wodurch der hintere Magnetkopf 411 von den Werkstücken 3, 4 abgehoben wird (7b);
    • - Die Gleiskette 43 wird weiter gedreht, bis schließlich der Magnetkopf 415 als nun vorderster Magnetkopf an den Werkstücken 3, 4 zur Anlage kommt und durch Anschalten seines Elektromagneten 421 an den Werkstücken 3, 4 festgesetzt wird (7c).
  • Im Falle der in 6 und 7 gezeigten, synchron zum Laserschweißkopf 5 mitlaufenden Laserabschirmung 10 kann die Vorschubbewegung der Laserabschirmung 10 entweder durch eine zentrale Steuerung (nicht gezeigt) gesteuert werden, die auch den Vorschub des Laserschweißkopfes 5 steuert. Alternativ kann auch die Steuerung 34, 44 selbst die Vorschubgeschwindigkeit der Laserabschirmung 10 anhand der Position des vom Laserstrahl 6 an den Werkstücken 3, 4 erzeugten Schweißbades 50 einstellen. Dazu weist die Laserabschirmung 10 eine Einrichtung 51 zur Detektion des Schweißbades 50 auf, also beispielsweise ein oder mehrere hitzeempfindliche Sensoren oder eine die Werkstückflächen abscannende Wärmebildkamera, deren Signal an die Steuerung 34, 44 weitergegeben wird. Die Laserabschirmung 10 bewegt sich in diesem Fall selbständig mit dem Schweißbad 51 und mit der gleichen Vorschubgeschwindigkeit wie der Laserschweißkopf 5.

Claims (11)

  1. Anordnung (1) zum Abschirmen eines wurzelseitigen Schweißbereichs (2) beim Laserschweißen von Werkstücken (3, 4), mit einem gegenüber den Werkstücken (3, 4) bewegbaren Laserschweißkopf (5) zum Laserschweißen der Werkstücke (3, 4) mittels eines Laserstrahls (6) und mit einer Laserabschirmung (10), die auf der dem Laserschweißkopf (5) abgewandten Seite der Werkstücke (3, 4) zumindest weitgehend lichtdicht an den Werkstücken (3, 4) lösbar angeordnet ist und die während des Laserschweißens synchron zum Laserschweißkopf (5) mitbewegt ist, wobei die Laserabschirmung (10) mindestens zwei Magnetköpfe (31a, 31b) zum Anhaften an den Werkstücken (3, 4), eine Antriebseinheit (33) zum Erzeugen einer Bewegung in Schweißnahtrichtung sowie eine Steuereinheit (34) zum Ansteuern der Antriebseinheit (33) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Magnetköpfe (31a, 31b) relativ zueinander in Schweißnahtrichtung bewegbar sind und schaltbare Elektromagnete (32a, 32b) aufweisen und dass die Steuereinheit (34) ausgebildet ist, sowohl die Antriebseinheit (33) zum Erzeugen einer linearen Relativbewegung der mindestens zwei Magnetköpfe (31a, 31b) untereinander anzusteuern als auch die Elektromagnete (32a, 32b) zu schalten.
  2. Laserabschirmanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserabschirmung (10) einen flexiblen Lichtschutz (16) aus laserbeständigem Material aufweist, mit dem die Laserabschirmung (10) an den Werkstücken (3, 4) lichtdicht oder zumindest weitgehend lichtdicht anliegt.
  3. Laserabschirmanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserabschirmung (10) auf der dem Laserschweißkopf (5) abgewandten Seite der Werkstücke (3, 4) an den Werkstücken (3, 4) lösbar befestigt ist.
  4. Laserabschirmanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserabschirmung (10) mindestens eine mit Abstand zum wurzelseitigen Schweißbereich (2) angeordnete Abschirmplatte (11) aufweist.
  5. Laserabschirmanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abschirmplatte (11) durch eine einzige Metallplatte oder durch einen Verbund aus mindestens zwei Metallplatten (11a, 11b) gebildet ist.
  6. Laserabschirmanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserabschirmung (10) eine Einrichtung (17) zur Detektion von Durchschweißungen aufweist, die im Falle einer detektierten Durchschweißung ein Abschaltsignal zum Abschalten des Laserstrahls (6) ausgibt.
  7. Laserabschirmanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (17) durch mindestens einen Temperaturschalter, einen lichtempfindlichen Sensor oder einen Oberflächentemperatursensor gebildet ist, der beim Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes das Abschaltsignal ausgibt.
  8. Laserabschirmanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (17) durch einen druckdicht abgeschlossenen, von einer Abschirmplatte (11a) der Laserabschirmung (10) begrenzten Druckraum (18) und einen Druckschalter (19) gebildet ist, der bei einem Druckabfall im Druckraum (18) das Abschaltsignal ausgibt.
  9. Laserabschirmanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserabschirmung (10) eine Einrichtung (51) zur Detektion der Position des vom Laserstrahl (6) an den Werkstücken (3, 4) erzeugten Schweißbades (50) aufweist.
  10. Laserabschirmanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißbadposition-Detektiereinrichtung (51) durch mindestens einen hitzeempfindlichen Sensor oder eine die Werkstückflächen abscannende Wärmebildkamera gebildet ist.
  11. Laserabschirmung (10) für eine Laserabschirmanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9724789B2 (en) 2013-12-06 2017-08-08 Lincoln Global, Inc. Mobile welding system
US9266198B1 (en) 2014-09-05 2016-02-23 Lincoln Global, Inc. Cart for welding operation
CN114505565B (zh) * 2022-04-19 2022-06-28 徐州贝尔电气有限公司 一种用于管材的切割设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU566704A1 (ru) 1975-12-31 1977-07-30 Ордена Трудового Красного Знамени Центральный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Строительных Металлоконструкций Устройство дл формировани обратной стороны шва
JPS63273583A (ja) 1987-04-28 1988-11-10 Mitsubishi Electric Corp レ−ザスポツト溶接方法
JP2008068316A (ja) 2006-06-20 2008-03-27 Nissan Motor Co Ltd レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP2012030252A (ja) 2010-07-30 2012-02-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 溶接方法及び溶接装置
DE102011050832A1 (de) 2010-11-09 2012-05-10 Scansonic Mi Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Fügen von Werkstücken mittels Laserstrahls

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000000692A (ja) * 1998-06-16 2000-01-07 Yoyama Kogyosho:Kk 裏当金保持具および裏当金の接合方法
JP4382934B2 (ja) * 1999-10-28 2009-12-16 積水化学工業株式会社 溶接方法
JP2010120037A (ja) * 2008-11-18 2010-06-03 Ihi Corp 裏当て部材及び溶接方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU566704A1 (ru) 1975-12-31 1977-07-30 Ордена Трудового Красного Знамени Центральный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Строительных Металлоконструкций Устройство дл формировани обратной стороны шва
JPS63273583A (ja) 1987-04-28 1988-11-10 Mitsubishi Electric Corp レ−ザスポツト溶接方法
JP2008068316A (ja) 2006-06-20 2008-03-27 Nissan Motor Co Ltd レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP2012030252A (ja) 2010-07-30 2012-02-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 溶接方法及び溶接装置
DE102011050832A1 (de) 2010-11-09 2012-05-10 Scansonic Mi Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Fügen von Werkstücken mittels Laserstrahls

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