DE102023003583A1

DE102023003583A1 - Niederhalter zum Anpressen zweier miteinander zu verschweißender Bauelemente sowie Schweißvorrichtung

Info

Publication number: DE102023003583A1
Application number: DE102023003583.1A
Authority: DE
Inventors: Dirk Steffens; Michael Stocker
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2023-09-01
Filing date: 2023-09-01
Publication date: 2024-06-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Niederhalter (6) zum Anpressen zweier miteinander zu verschweißender Bauelemente (2, 3), mit einem an einer Halteeinrichtung (7) translatorisch relativ zu der Halteeinrichtung (7) bewegbar gehaltenen Beaufschlagungselement (10), welches eine Anlagefläche (11) aufweist, über welche das Beaufschlagungselement (10) an zumindest einem der Bauelemente (2, 3) abstützbar ist, und mit einer Bewegungseinrichtung (12), welche wenigstens ein zumindest mittelbar gelenkig mit dem Beaufschlagungselement (10) gekoppeltes Hebelteil (13) aufweist, welches um wenigstens eine Schwenkachse (14) relativ zu der Halteeinrichtung (7) verschwenkbar ist, wobei das Beaufschlagungselement (10) durch das Verschwenken des Hebelteils (13) um die Schwenkachse (14) relativ zu der Halteeinrichtung (7) translatorisch bewegbar ist, um durch das Abstützten des Beaufschlagungselements (10) über die Anlagefläche (11) an einem ersten der Bauelemente (2) das erste Bauelement (2) zum Verschweißen der Bauelemente (2, 3) an das zweite Bauelement (3) zu pressen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Niederhalter zum Anpressen zweier miteinander zu verschweißender Bauelemente gemäß dem Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Schweißvorrichtung zum Verschweißen zweier Bauelemente.
Die EP 0 456 142 A1 offenbart eine voreinstellbare Spannvorrichtung mit einem Montageelement, einem darauf über eine Feder verschwenkbaren Tragkörper und einer daran befestigten Spannrolle, wobei ein Ende der Feder in einem gegenüber dem anderen Ende drehbaren Stellelement angeordnet ist, und wobei das Stellelement nach dem Spannen der Feder in eine individuelle, durch einen Messvorgang ermittelte Position befestigbar ist.
Des Weiteren ist aus der DE 31 20 424 A1 eine Folienpackmaschine mit einer Einrichtung zum Umschließen des Packguts mit einem Folienband als bekannt zu entnehmen, die einen Schweiß- und/oder Trennbalken aufweist.
Ferner offenbart die DE 20 2011 000 332 U1 eine Spanneinrichtung für ein Werkstück, wobei die Spanneinrichtung einen Niederhalter mit einem beweglichen Druckelement und einem Federelement aufweist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Niederhalter zum Anpressen zweier miteinander zu verschweißender Bauelemente sowie eine Schweißvorrichtung zum Verschweißen zweier Bauelemente zu schaffen, sodass die Bauelemente besonders zuverlässig miteinander verschweißt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Niederhalter zum Anpressen zweier miteinander zu verschweißender Bauelemente mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Schweißvorrichtung zum Verschweißen zweier Bauelemente mit wenigstens einem solchen Niederhalter gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Niederhalter zum Anpressen zweier miteinander zu verschweißender, insbesondere separat voneinander ausgebildeter, Bauelemente. Der Niederhalter ist separat von den Bauelementen ausgebildet.
Unter dem Anpressen der Bauelemente kann insbesondere ein Zusammendrücken der Bauelemente beziehungsweise Verspannen der Bauelemente und/oder ein Abstützen der Bauelemente, das heißt, ein Abstützen eines der Bauelemente an dem anderen der Bauelemente, verstanden werden. Unter dem Niederhalter kann insbesondere eine Haltevorrichtung und/oder eine Spannvorrichtung zum Halten, beispielsweise zum Verspannen beziehungsweise Anpressen, der Bauelemente, insbesondere für einen Schweißprozess beziehungsweise während des Schweißprozesses, verstanden werden. Unter den Bauelementen, welche beispielsweise als Bauteile bezeichnet werden können, kann insbesondere ein jeweiliges Werkstück verstanden werden.
Der Niederhalter ist beispielsweise zum Anpressen zweier mittels Laserschweißen miteinander zu verschweißender Bauelemente vorgesehen beziehungsweise ausgebildet, wodurch der Niederhalter beispielsweise als Laserschweißniederhalter bezeichnet werden kann.
Der Niederhalter weist wenigstens eine Halteeinrichtung auf. Ferner weist der Niederhalter wenigstens ein, insbesondere separat von der Halteeinrichtung ausgebildetes, an der Halteeinrichtung translatorisch relativ zu der Halteeinrichtung beziehungsweise relativ zu den Bauelementen bewegbar, insbesondere zumindest mittelbar oder direkt, gehaltenes Beaufschlagungselement auf. Dies bedeutet, dass das Beaufschlagungselement translatorisch relativ zu der Halteeinrichtung bewegbar an der Halteeinrichtung geführt beziehungsweise gelagert ist. In anderen Worten ist das Beaufschlagungselement translatorisch, beispielsweise zwischen wenigstens zwei, insbesondere voneinander unterschiedlichen, Stellungen, relativ zu der Halteeinrichtung bewegbar, wobei das Beaufschlagungselement zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an der Halteeinrichtung befestigt ist. Unter den Stellungen können insbesondere Hubstellungen verstanden werden. Insbesondere ist das Beaufschlagungselement aus einer ersten der Stellungen in die zweite Stellung und/oder aus der zweiten Stellung in die erste Stellung translatorisch, insbesondere relativ zu der Halteeinrichtung und/oder relativ zu den Bauelementen, bewegbar. Das Beaufschlagungselement kann insbesondere als Kontaktelement, Druckelement oder als Druckstück bezeichnet werden.
Das Beaufschlagungselement weist wenigstens eine Anlagefläche auf, über welche das Beaufschlagungselement, insbesondere während des Schweißprozesses, an zumindest einem der Bauelemente, insbesondere zumindest mittelbar oder direkt, abstützbar oder abgestützt ist. In anderen Worten ist das erste Bauelement über die Anlagefläche von dem Beaufschlagungselement mit wenigstens einer Kraft, insbesondere Druckkraft, beaufschlagbar beziehungsweise beaufschlagt, um das erste Bauelement, insbesondere zum Verschweißen der Bauelemente, an das zweite Bauelement, beispielsweise direkt, anzupressen. Dies bedeutet, dass das erste Bauelement über die Anlagefläche des Beaufschlagungselements an das zweite Bauelement gedrückt werden kann, wodurch die Bauelemente zusammengepresst beziehungsweise zusammengedrückt werden können.
Um die Bauelemente besonders zuverlässig, insbesondere mit besonders hoher Schweißqualität und/oder besonders sicher, miteinander verschweißen zu können, ist es vorgesehen, dass der Niederhalter wenigstens eine, insbesondere gelenkig mit dem Beaufschlagungselement, beispielsweise zumindest mittelbar oder direkt, gekoppelte, Bewegungseinrichtung aufweist, welche wenigstens ein zumindest mittelbar, insbesondere direkt, gelenkig mit dem Beaufschlagungselement gekoppeltes Hebelteil aufweist. In anderen Worten sind das Hebelteil und das Beaufschlagungselement über wenigstens ein Gelenk, beispielsweise zumindest mittelbar oder direkt, insbesondere gelenkig, miteinander verbunden. Dies bedeutet, dass das Hebelteil über das Gelenk zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Beaufschlagungselement gehalten beziehungsweise befestigt ist. Die Bewegungseinrichtung, insbesondere das Hebelteil, sind vorzugsweise separat von der Halteeinrichtung und/oder von dem Beaufschlagungselement ausgebildet.
Das Hebelteil ist um wenigstens eine Schwenkachse relativ zu der Halteeinrichtung und/oder relativ zu den Bauelementen, beispielsweise zwischen wenigstens zwei Schwenkstellungen, verschwenkbar. Dies bedeutet, dass das Hebelteil um die Schwenkachse aus einer ersten der Schwenkstellung in die zweite Schwenkstellung und/oder aus der zweiten Schwenkstellung in die erste Schwenkstellung verschwenkbar ist. Unter den Schwenkstellungen können insbesondere voneinander unterschiedliche Schwenkstellungen verstanden werden. Das Hebelteil ist beispielsweise als Gelenkstange ausgebildet.
Um die Bauelemente besonders zuverlässig, insbesondere mit besonders hoher Schweißqualität und/oder besonders sicher, miteinander verschweißen zu können, ist es vorgesehen, dass das Beaufschlagungselement durch das Verschwenken des Hebelteils um die Schwenkachse relativ zu der Halteeinrichtung beziehungsweise zu den Bauelementen translatorisch bewegbar ist, um durch das Abstützen des Beaufschlagungselements über die Anlagefläche an dem ersten Bauelement das erste Bauelement zum Verschweißen der Bauelemente, beispielweise mittels Laserstrahlschweißen, insbesondere direkt, an das zweite Bauelement mittels einer vordefinierten Kraft zu pressen, das heißt, das Anpressen des ersten Bauelements an das zweite Bauelement beziehungsweise das Zusammendrücken der Bauelemente mittels einer vordefinierten Kraft zu bewirken. Dies bedeutet, dass das translatorische Bewegen des Beaufschlagungselements durch das Verschwenken des Hebelteils um die Schwenkachse bewirkbar ist beziehungsweise bewirkt wird, wodurch das Beaufschlagungselement über die Anlagefläche an dem ersten Bauelement abstützbar beziehungsweise abgestützt ist, um zum Verschweißen der Bauelemente das erste Bauelement an das zweite Bauelement, beispielsweise flächig, zu pressen, das heißt, das erste Bauelement, insbesondere direkt, an dem zweiten Bauelement abzustützen.
Darunter kann insbesondere Folgendes verstanden werden: Beim Verschwenken des Hebelteils, insbesondere aus der zweiten Schwenkstellung, in die erste Schwenkstellung geht das translatorische Bewegen des Beaufschlagungselements, insbesondere aus der zweiten Stellung, in die erste Stellung einher. Alternativ oder zusätzlich geht beim Verschwenken des Hebelteils um die Schwenkachse, insbesondere aus der ersten Schwenkstellung, in die zweite Schwenkstellung das translatorische Bewegen des Beaufschlagungselements, insbesondere aus der ersten Stellung, in die zweite Stellung einher. Dies bedeutet, dass sich das Beaufschlagungselement in der ersten Stellung befindet, wenn sich das Hebelteil in der ersten Schwenkstellung befindet, und sich das Beaufschlagungselement in der zweiten Stellung befindet, wenn sich das Hebelteil in der zweiten Schwenkstellung befindet.
Unter dem Pressen des ersten Bauelements an das zweite Bauelement zum Verschweißen der Bauelemente kann insbesondere ein Fixieren der Bauelemente aneinander, insbesondere während des Schweißprozesses, verstanden werden, damit die, insbesondere aneinander gehaltenen, Bauelemente, beispielweise mittels eines Laserstrahls, miteinander verschweißt werden können.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Beaufschlagungselement, insbesondere bezogen auf die Stellungen ausschließlich in der zweiten Stellung, beispielsweise direkt, über die Anlagefläche an dem ersten Bauelement anliegt, also über die Anlagefläche an dem ersten Bauelement abgestützt ist. Dadurch ist über die Anlagefläche die Kraft, insbesondere Druckkraft, von dem Beaufschlagungselement zumindest teilweise auf das erste Bauelement übertragbar, um die Bauelemente zum Verschweißen beziehungsweise beim Verschweißen aneinander zu pressen beziehungsweise zusammenzudrücken, beispielsweise mittels einer wiederherstellbaren bzw. nachbildbaren Flächenkraft. Dies bedeutet, dass die Bauelemente, insbesondere das erste Bauelement, in der zweiten Stellung über die Anlagefläche mit der Kraft, insbesondere Druckkraft, beaufschlagbar sind beziehungsweise beaufschlagt ist. Beispielsweise sind die Bauelemente, insbesondere das erste Bauelement, in der ersten Stellung von dem Beaufschlagungselement, insbesondere von der Anlagefläche, beabstandet. In anderen Worten unterbleibt in der ersten Stellung das Abstützen des Beaufschlagungselements über die Anlagefläche an dem Bauelement, wodurch in der ersten Stellung insbesondere das Anpressen beziehungsweise Zusammendrücken der Bauelemente unterbleibt.
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Beim Schweißen, insbesondere Laserstrahlschweißen, von sich überlappenden Bauteilen kann ein technischer Nullspalt, beispielsweise über einen gesamten zu schweißenden Bereich, welcher insbesondere als Schweißbereich bezeichnet werden kann, erforderlich sein, da ein verbleibender Spalt anderenfalls Nahtimperfektionen begünstigen kann. Bei einem herkömmlichen Niederhalter ist es möglich, dass die Bauelemente unter Umständen unzureichend und gegebenenfalls einseitig und nicht vollumfänglich zusammengedrückt werden können, sodass ein möglicher Spalt zwischen den Bauelementen bestehen bleiben kann. Alternativ oder zusätzlich können bei dem herkömmlichen Niederhalter gefederte Druckstücke vorgesehen sein, welche üblicherweise eine besonders schlechte beziehungsweise unzureichende Zugänglichkeit für einen insbesondere als Schweißlaserstrahl bezeichneten Laserstrahl aufweisen können. Ferner kann sich aufgrund der eingesetzten Federn bei unterschiedlichen Bauteilhöhen der Bauelemente eine über den Niederhalter auf die Bauelemente aufgebrachte Anpresskraft ändern, welche dadurch unter Umständen nicht mehr ausreichend groß sein kann.
Demgegenüber können die zuvor genannten Nachteile mittels des erfindungsgemäßen Niederhalters überwunden werden. Insbesondere können die Bauelemente dabei besonders zuverlässig, insbesondere mit besonders hoher Schweißqualität und/oder besonders prozesssicher, miteinander verschweißt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Niederhalter kann eine, beispielsweise mittels Zylinder und/oder Druckkissen, insbesondere Luftdruckkissen, aufgebrachte Niederhaltekraft, insbesondere mittels des Hebelteils, umgelenkt werden, sodass die Niederhaltekraft homogen und eine Schweißzone, insbesondere umlaufend, vorzugsweise mittels vertikalem Hub, auf die Bauelemente übertragen werden kann, wodurch ein möglicher Spalt zwischen den Bauelementen prozesssicher, das heißt besonders sicher, geschlossen werden kann. Die Bauelemente können mittels des erfindungsgemäßen Niederhalters also besonders homogen aneinander gepresst werden. In anderen Worten weist der erfindungsgemäße Niederhalter einen Hubmechanismus auf, über welchen die Niederhaltekraft besonders homogen um den gesamten Schweißbereich aufgebracht werden kann, sodass der mögliche Spalt besonders prozesssicher, insbesondere komplett, geschlossen werden kann, wodurch beispielsweise Verbesserungen hinsichtlich eines Geradeauslaufs erzielt werden können.
Der Niederhalter ist besonders gut zum Laserstrahlschweißen, insbesondere Laserstrahlscannerschweißen, von sich in Überlappung befindenden Bauelementen geeignet. Insbesondere kann der Niederhalter zum Verschweißen von sämtlichen Werkstoffen und Bauteilgeometrien verwendet werden, beispielsweise beim Verschweißen von metallischen Werkstoffen. Ferner kann eine besonders flexible Ausformung des auch als Druckstücks bezeichneten Beaufschlagungselements möglich sein, wodurch Schweißnahtkonturen besonders flexibel gestaltet werden können. Insbesondere kann eine besonders homogene Krafteinleitung über alle Druckstücke hinweg, auch bei unterschiedlichen Bauteilhöhen und/oder bei auftretenden Toleranzen ermöglicht werden. Beispielsweise kann sich bei Bauteilhöhenversatz aufgrund einer Federkennlinie der auf die Bauteile wirkende Anpressdruck durch veränderte Abstände ändern. Vorzugsweise ist der Niederhalter trivial, das heißt besonders aufwandsarm, in herkömmliche Schweißsysteme integrierbar und mit herkömmlicher Systemtechnik kombinierbar, beispielsweise mit Laserschweißequipment und/oder Qualitätssicherungssystemen und/oder mit einer Anbindung der Halteeinrichtung an einen Roboter oder an Portalachsen.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Beaufschlagungselement relativ zu der Halteeinrichtung beziehungsweise relativ zu den Bauelementen entlang einer Bewegungsrichtung translatorisch bewegbar ist, welche zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Anlagefläche und/oder zu einer Stützfläche des ersten Bauelements verläuft. Das Beaufschlagungselement ist vorzugsweise über die Anlagefläche, insbesondere in der zweiten Stellung, an der Stützfläche des ersten Bauelements abstützbar beziehungsweise abgestützt. Vorzugsweise berührt die Anlagefläche die Stützfläche direkt. Unter der Halteeinrichtung kann daher beispielsweise eine Vertikalführung für das Beaufschlagungselement verstanden werden. Durch die Vertikalführung kann beispielsweise stets sichergestellt werden, dass die Druckkraft über das Beaufschlagungselement, insbesondere die Anlagefläche, senkrecht auf die Bauelemente, insbesondere auf das erste Bauelement, aufgebracht werden kann. Dadurch kann ein Verkippen der Bauelemente relativ zueinander besonders sicher vermieden werden. Dadurch können die Bauelemente besonders zuverlässig miteinander verschweißt werden. Dies ist insbesondere besonders vorteilhaft gegenüber einem herkömmlichen Niederhalter, bei welchem das zuvor genannte Verkippen, welches insbesondere als Bauteilverkippung bezeichnet werden kann, beispielsweise auftreten kann.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der Niederhalter, insbesondere das Hebelteil, wenigstens eine Krafteinleitungsstelle aufweist, über welche das Hebelteil zum Verschwenken des Hebelteils um die Schwenkachse mit wenigstens einer Kraft beaufschlagbar ist. In anderen Worten ist das Verschwenken des Hebelteils um die Schwenkachse durch das Beaufschlagen des Hebelteils über die Krafteinleitungsstelle mit der Kraft bewirkbar beziehungsweise bewirkt, wobei die Kraft vorzugsweise über das Hebelteil auf das Beaufschlagungselement übertragbar ist, um das Beaufschlagungselement über die Anlagefläche zum Anpressen der Bauelemente an dem ersten Bauelement abzustützen. Dies bedeutet, dass das Anpressen der Bauelemente über die Krafteinleitungsstelle und der Vermittlung des Hebelteils mittels Hebelwirkung bewirkbar ist beziehungsweise bewegt wird. Dadurch können die Bauelemente besonders aufwandsarm und/oder besonders homogen beziehungsweise besonders präzise aneinander gepresst werden beziehungsweise aneinander abgestützt werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Krafteinleitungsstelle auf einer ersten Seite der Schwenkachse angeordnet ist und das Gelenk, über welches das Hebelteil zumindest mittelbar, insbesondere direkt, mit dem Beaufschlagungselement gekoppelt ist, auf einer von der ersten Seite unterschiedlichen, insbesondere der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite der Schwenkachse angeordnet ist. In anderen Worten ist die Schwenkachse zwischen der Krafteinleitungsstelle und dem Gelenk angeordnet. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter, insbesondere besonders aufwandsarmer und/oder besonders zuverlässiger, Hebelmechanismus bewirkt werden.
Unter der jeweiligen Seite kann insbesondere eine jeweilige Seite bezogen auf die Schwenkachse verstanden werden. Darunter, dass das Hebelteil zumindest mittelbar mit dem Beaufschlagungselement über das Gelenk gekoppelt ist, kann insbesondere verstanden werden, dass das Hebelteil über das Gelenk zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Beaufschlagungselement, insbesondere gelenkig, gehalten beziehungsweise befestigt ist.
Beispielsweise weist der Niederhalter wenigstens ein Betätigungselement auf, über welches die Kraft zum Beaufschlagen der Krafteinleitungsstelle bewirkbar beziehungsweise bewirkt ist. Dies bedeutet, dass das Hebelteil mittels des Betätigungselements über die Krafteinleitungsstelle um die Schwenkachse verschwenkbar ist. Das Betätigungselement ist beispielsweise als, insbesondere translatorisch, beweglicher Zylinder und/oder als Luftkissen, insbesondere Druckluftkissen, ausgebildet. Dies bedeutet, dass beispielsweise der Zylinder oder das Luftkissen zur Einleitung der Kraft verbaut sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Hebelteil über das Gelenk mit einem translatorisch relativ zu der Halteeinrichtung bewegbaren Zwischenelement, insbesondere zumindest mittelbar oder direkt, gekoppelt ist. In anderen Worten sind das Hebelteil und das Zwischenelement über das Gelenk, insbesondere gelenkig, beispielsweise zumindest mittelbar oder direkt, miteinander verbunden. An dem Zwischenelement ist das Beaufschlagungselement, insbesondere mit dem Zwischenelement translatorisch mitbewegbar, angeordnet, insbesondere gehalten. In anderen Worten ist das Beaufschlagungselement unter Vermittlung des Zwischenelements über das Gelenk translatorisch relativ zu der Halteeinrichtung, insbesondere zwischen den Stellungen, bewegbar mit dem Hebelteil gekoppelt. Dies bedeutet, dass das translatorische Bewegen des Beaufschlagungselements durch das translatorische Bewegen des Zwischenelements bewirkbar ist beziehungsweise bewirkt wird, also, dass das Beaufschlagungselement mit den Zwischenelementen mitbewegbar ist. Dadurch kann beispielsweise auf eine direkte Anbindung des Gelenks an dem Beaufschlagungselement verzichtet werden, wodurch beispielsweise eine besonders einfache Führung des Beaufschlagungselements ermöglicht werden kann, was insbesondere als Druckstückführung bezeichnet werden kann. Dies ist beispielsweise besonders vorteilhaft für besonders kleine Schweißnahtgeometrien. Insbesondere kann eine Bauhöhe des Beaufschlagungselements besonders gering gehalten werden. Dabei können beispielsweise Taktzeiten beim Verschweißen besonders gering gehalten werden, wobei beispielsweise „Welding-on-the-fly“ ermöglicht werden kann. Insbesondere kann eine Behinderung des Laserstrahls zum Verschweißen der Bauelemente durch das Beaufschlagungselement besonders gering gehalten werden. Dies bedeutet, dass eine Zugänglichkeit des Laserstrahls besonders verbessert werden kann.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Beaufschlagungselement wenigstens eine Durchgangsöffnung aufweist, durch welche ein von einer Schweißvorrichtung, insbesondere einer Schweißeinrichtung, erzeugter Laserstrahl, insbesondere beim Abstützen des Beaufschlagungselements über die Anlagefläche an dem zumindest einen Bauelement, zum Verschweißen der Bauelemente hindurchführbar beziehungsweise hindurchgeführt ist, so dass der Laserstrahl auf zumindest ein zu verschweißendes Bauteil treffen kann. In anderen Worten ist das Beaufschlagungselement als Hohlkörper, beispielsweise als Hohlzylinder beziehungsweise als Hülse, welche insbesondere als Druckhülse bezeichnet werden kann, ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Beaufschlagungselement wenigstens einen Hohlraum aufweist, das heißt, innen hohl ausgebildet ist. Die Durchgangsöffnung beziehungsweise der Hohlraum mündet beispielsweise einenends, insbesondere in der zweiten Stellung, an das erste Bauelement und anderenends an eine von dem ersten Bauelement abgewandte Seite in eine Umgebung des Niederhalters. Darunter, dass der Laserstrahl durch die Durchgangsöffnung hindurchführbar ist, kann insbesondere verstanden werden, dass die Bauelemente über die Durchgangsöffnung beziehungsweise über den Hohlraum mittels des Laserstrahls miteinander verschweißbar sind beziehungsweise verschweißt werden. Dies bedeutet, dass der Laserstrahl zum Verschweißen der Bauelemente über die Durchgangsöffnung beziehungsweise über den Hohlraum durch das Beaufschlagungselement hindurch geführt beziehungsweise geschickt wird. Dadurch kann eine Behinderung des Laserstrahls durch das Beaufschlagungselement besonders vorteilhaft beziehungsweise sicher vermieden werden. Dies bedeutet, dass die Zugänglichkeit des Laserstrahls zum Verschweißen der Bauelemente besonders verbessert werden kann. Dadurch kann besonders zuverlässig, insbesondere besonders prozesssicher und/oder besonders aufwandsarm, geschweißt werden. Die Schweißeinrichtung ist beispielsweise Teil einer Schweißvorrichtung. Die Schweißeinrichtung ist beispielsweise als Schweißkopf ausgebildet.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Beaufschlagungselement zumindest bereichsweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, einen geschlossenen Querschnitt aufweist. Dadurch kann der Niederhalter beispielsweise besonders aufwandsarm hergestellt werden. Ferner kann eine mechanische Belastbarkeit des Niederhalters beispielsweise besonders erhöht werden. Beispielsweise weist das Beaufschlagungselement wenigstens eine Wandung auf, welche den Hohlraum zumindest in einem Längenbereich des Beaufschlagungselements, vollumfänglich, insbesondere direkt, begrenzt beziehungsweise umgibt. Dies bedeutet, dass die Durchgangsöffnung beispielsweise zumindest in dem Längenbereich vollumfänglich von der Wandung begrenzt beziehungsweise gebildet ist.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Beaufschlagungselement zumindest bereichsweise einen offenen Querschnitt aufweist, In anderen Worten weist das Beaufschlagungselement wenigstens eine Aussparung auf, welche vorzugsweise auf einer die Durchgangsöffnung in radialer Richtung des Beaufschlagungselements beziehungsweise der Durchgangsöffnung begrenzenden Seite des Beaufschlagungselements angeordnet ist. Dadurch kann die Zugänglichkeit des Laserstrahls zum Verschweißen der Bauelemente besonders verbessert werden. Dabei kann beispielsweise durch die Aussparung hindurch mittels des Laserstrahls geschweißt werden, was bedeutet, dass der Laserstrahl durch die Aussparung, und insbesondere durch die Durchgangsöffnung, hindurchgeführt werden kann, um die Bauelemente miteinander zu verschweißen. Insbesondere können die Taktzeiten dabei besonders gering gehalten werden, wobei beispielsweise Welding-on-the-Fly ermöglicht werden kann. Unter der Aussparung kann insbesondere eine Materialaussparung verstanden werden, welche beispielsweise als Ausnehmung oder als Ausformung bezeichnet werden kann. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass das Beaufschlagungselement in einem ersten Längenbereich den geschlossenen Querschnitt aufweist und in einem von dem ersten Längenbereich unterschiedlichen, beispielsweise sich zumindest mittelbar oder direkt, insbesondere in axialer Richtung des Beaufschlagungselements, an den ersten Längenbereich anschließenden, zweiten Längenbereich den offenen Querschnitt aufweist. Dies bedeutet, dass die Aussparung beispielsweise in dem zweiten Längenbereich, insbesondere bezogen auf den Längenbereich ausschließlich dem zweiten Längenbereich, angeordnet sein kann. Der erste Längenbereich ist also beispielsweise frei von der Aussparung.
In weiterer Ausgestaltung weist der Niederhalter wenigstens ein, insbesondere zumindest mittelbar oder direkt, an der Halteeinrichtung angeordnetes, insbesondere gehaltenes, beispielsweise gelenkig gehaltenes, zweites Hebelteil auf. In anderen Worten ist das zweite Hebelteil, insbesondere gelenkig, mit der Halteeinrichtung verbunden. Das zweite Hebelteil ist vorzugsweise separat von dem Hebelteil ausgebildet. Das zweite Hebelteil ist über ein Gelenk, welches insbesondere als zweites Gelenk bezeichnet werden kann, insbesondere zumindest mittelbar oder direkt, mit dem Hebelteil, insbesondere gelenkig, verbunden. In anderen Worten sind das Hebelteil und das zweite Hebelteil über das zweite Gelenk, insbesondere zumindest mittelbar oder direkt, insbesondere relativ miteinander verschwenkbar, miteinander gekoppelt. Über das zweite Gelenk ist das Hebelteil relativ zu der Halteeinrichtung beziehungsweise relativ zu den Bauelementen um die Schwenkachse verschwenkbar. In anderen Worten ist das Hebelteil über das zweite Gelenk verschwenkbar an dem zweiten Hebelteil gelagert, insbesondere um das Verschwenken des Hebelteils um die Schwenkachse relativ zu den Schwenkstellungen zu bewirken. Dadurch kann ein besonders aufwandsarmer und/oder besonders zuverlässiger Schwenkmechanismus beziehungsweise Hebelmechanismus geschaffen werden. Insbesondere können dabei die Bauelemente besonders homogen aneinander gepresst werden. Das erste und das zweite Gelenk sind vorzugsweise voneinander beabstandet. Das zweite Hebelteil ist beispielsweise als Gelenkstange ausgebildet.
Insgesamt ist erkennbar, dass beispielsweise eine Kraftumlenkung über Gelenkstangen und Gelenke auf ein gelagertes Druckstück bewirkbar ist beziehungsweise bewirkt wird, welches für die Zugänglichkeit des Laserstrahls beispielsweise innen hohl ausgebildet ist und/oder vertikal, insbesondere entlang einer auch als Z-Achse bezeichneten Hochachse, geführt ist beziehungsweise geführt wird. Es kann also ein Laserschweißniederhalter mit Hubmechanismus realisiert werden.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Beaufschlagungselement zum translatorischen Bewegen relativ zu der Halteeinrichtung beziehungsweise relativ zu den Bauelementen, insbesondere zumindest mittelbar oder direkt, gleitend, beispielsweise über wenigstens ein Gleitlager beziehungsweise mittels wenigstens eines Gleitlagers, an der Halteeinrichtung gelagert ist. In anderen Worten weist der Niederhalter wenigstens eine, beispielsweise als Gleitlager ausgebildete, Lagereinrichtung auf, über welche das Beaufschlagungselement translatorisch relativ zu der Halteeinrichtung bewegbar an der Halteeinrichtung gehalten ist. Dadurch kann das Beaufschlagungselement besonders aufwandsarm und/oder besonders präzise geführt werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung zum Verschweißen zweier Bauelemente. Die Schweißvorrichtung weist wenigstens einen Niederhalter gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf. Vorteil und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Vorzugsweise weist die Schweißvorrichtung wenigstens einen insbesondere als Laser bezeichneten Schweißkopf auf, mittels welcher wenigstens ein Laserstrahl zum Verschweißen der Bauelemente, insbesondere mittels Laserstrahlschweißen, erzeugbar ist beziehungsweise erzeugt wird. In anderen Worten ist der Laserstrahl mittels des Laserkopfes emittierbar, um die Bauelemente miteinander zu verschweißen. Dies bedeutet, dass zumindest eines der Bauelemente mittels des erzeugten beziehungsweise emittierten Laserstrahls beaufschlagbar ist beziehungsweise beaufschlagt wird, um das Verschweißen der Bauelemente zu bewirken. Unter dem Schweißkopf kann insbesondere eine Schweißeinrichtung verstanden werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale oder Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Niederhalter, welcher ein sich in einer ersten Stellung befindendes Beaufschlagungselement aufweist; und
2 eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Niederhalter, welcher ein sich in einer zweiten Stellung befindendes Beaufschlagungselement aufweist; und
3 eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Niederhalter gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
4 eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Niederhalter gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
5 eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
6 eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine Schweißvorrichtung 1 zum Verschweißen zweier, insbesondere separat voneinander ausgebildeter, Bauelemente 2, 3, insbesondere mittels Laserschweißen. Die Schweißvorrichtung 1 kann daher beispielsweise als Laserschweißvorrichtung bezeichnet werden.
In dem Ausführungsbeispiel weist die Schweißvorrichtung 1 wenigstens einen Schweißkopf 4 auf, mittels welchem wenigstens ein Laserstrahl zum Verschweißen der Bauelemente 2, 3 erzeugbar ist oder erzeugt wird. In anderen Worten ist es vorgesehen, dass die Bauelemente mittels des Laserstrahls 5 verschweißbar sind beziehungsweise verschweißt werden.
Die Bauelemente 2, 3 sind beispielsweise jeweils aus Metall gebildet, es handelt sich bei den Bauelementen 2, 3 also beispielsweise um metallische Bauelemente 2, 3. Die Bauelemente 2, 3 sind beispielsweise Teil eines Kraftfahrzeugs, das heißt, beispielsweise für das Kraftfahrzeug vorgesehen beziehungsweise ausgebildet. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, Nutzkraftwagen oder als Lastkraftwagen, ausgebildet.
Die Schweißvorrichtung 1 weist wenigstens einen Niederhalter 6 auf, welcher beispielsweise als Schweißniederhalter bezeichnet werden kann beziehungsweise ausgebildet ist. Der Niederhalter 6 ist zum Anpressen der miteinander zu verschweißenden Bauelemente 2, 3 vorgesehen beziehungsweise ausgebildet.
Der Niederhalter 6 weist wenigstens ein an einer Halteeinrichtung 7 translatorisch relativ zu der Halteeinrichtung 7, beispielsweise zwischen wenigstens zwei Stellungen 8, 9, bewegbar gehaltenes Beaufschlagungselement 10, auf. Das Beaufschlagungselement 10 kann insbesondere als Druckstück bezeichnet werden. In dem Ausführungsbeispiel ist das Beaufschlagungselement 10 zylinderförmig geformt beziehungsweise ausgebildet. Das Beaufschlagungselement 10 weist wenigstens eine Anlagefläche 11 auf, über welche das Beaufschlagungselement 10 an zumindest einem der Bauelemente 2, 3, insbesondere einem ersten Bauelement 2, beispielsweise direkt, abstützbar beziehungsweise abgestützt ist. Insbesondere ist das Beaufschlagungselement über die Anlagefläche unter Vermittlung des ersten Bauelements 2 an dem zweiten Bauelement 3 abstützbar beziehungsweise abgestützt, was bedeutet, dass die Anlagefläche 11 des Beaufschlagungselements 10 über das erste Bauelement 2 an dem zweiten Bauelement 3 abstützbar beziehungsweise abgestützt ist. Unter der Anlagefläche 11 kann insbesondere eine Auflagefläche verstanden werden.
Der Niederhalter 6 weist wenigstens eine Bewegungseinrichtung 12 auf, welche wenigstens ein zumindest mittelbar, insbesondere direkt, gelenkig mit dem Beaufschlagungselement 10 gekoppeltes Hebelteil 13 aufweist. In dem Ausführungsbeispiel weist die Bewegungseinrichtung 12 zwei separat voneinander ausgebildet, insbesondere voneinander beabstandete, Hebelteile 13 auf, welche, insbesondere zumindest mittelbar oder direkt, gelenkig mit dem Beaufschlagungselement 10 gekoppelt sind.
In 1 befindet sich das Beaufschlagungselement 10 in einer ersten der Stellungen 8. 2 zeigt die Schweißvorrichtung 1, insbesondere den Niederhalter 6, in einer schematischen Perspektivansicht, wobei sich das Beaufschlagungselement 10 in 2 in der zweiten Stellung 9 befindet. Insbesondere ist in 2, also in der zweiten Stellung 9, das Beaufschlagungselement 10 über die Anlagefläche 11 an den Bauelementen 2, 3 abstützbar beziehungsweise abgestützt, wobei in 1, das heißt in der ersten Stellung 8, das Abstützen des Beaufschlagungselements 10 über die Anlagefläche 11 an den Bauelementen 2, 3 vorzugsweise unterbleibt.
Das jeweilige Hebelteil 13 ist um wenigstens eine jeweilige Schwenkachse 14 relativ zu der Halteeinrichtung 7 beziehungsweise den Bauelementen 2, 3, beispielsweise zwischen wenigstens zwei Schwenkstellungen 15, 16, verschwenkbar. In 1 befindet sich das jeweilige Hebelteil 13 in einer ersten der Schwenkstellungen 15. In 2 befindet sich das jeweilige Hebelteil 13 in der zweiten Schwenkstellung 16. Die jeweiligen Schwenkachsen 14 können auf einer Geraden angeordnet bzw. positioniert sein.
Um die Bauelemente 2, 3 besonders zuverlässig, insbesondere mit besonders hoher Schweißqualität und/oder mit besonders hoher Prozesssicherheit, miteinander verschweißen zu können, ist es vorgesehen, dass das Beaufschlagungselement 10 durch das Verschwenken des jeweiligen Hebelteils 13 und die jeweilige Schwenkachse 14 relativ zu der Halteeinrichtung 7 beziehungsweise relativ zu den Bauelementen 2, 3 translatorisch, insbesondere bezogen auf die Bauelemente 2, 3 vertikal, bewegbar ist, um durch das Abstützen des Beaufschlagungselements 10 über die Anlagefläche 11 an dem ersten Bauelement 2 das erste Bauelement 2 zum Verschweißen der Bauelemente 2, 3, insbesondere direkt, an das zweite Bauelement 3 zu pressen, also das Anpressen der Bauelemente 2, 3 zu bewirken. Dies bedeutet, dass das erste Bauelement 2, insbesondere bezogen auf die Stellungen 8, 9 ausschließlich, in der zweiten Stellung 9 über die Anlagefläche 11 von dem Beaufschlagungselement 10 mit einer Druckkraft F1 beaufschlagbar ist, um das erste Bauelement 3 zum Verschweißen der Bauelemente 2, 3 an das zweite Bauelement 3 zu pressen. Dadurch können die Bauelemente 2, 3, welche beispielsweise als jeweiliges Blech ausgebildet sind, beim Verschweißen, insbesondere bezogen auf die Stellungen 8, 9 ausschließlich, in der zweiten Stellung mittels des Beaufschlagungselements 10 zusammengedrückt werden. Dadurch kann ein etwaiger Spalt zwischen den Bauelementen 2, 3 besonders sicher vermieden werden, wodurch die Bauelemente 2, 3 besonders zuverlässig miteinander verschweißt werden können. Die Druckkraft F1 kann dabei über einen durch die Bewegungseinrichtung 12 bewirkbaren beziehungsweise bewirkten Hebelmechanismus auf das erste Bauelement 3, insbesondere auf die Bauelemente 2, 3, zum Anpressen beziehungsweise Zusammendrücken der Bauelemente 2, 3 übertragen werden. Durch den Hebelmechanismus, welcher insbesondere als Hubmechanismus bezeichnet werden kann, kann das erste Bauelement 3 besonders gleichmäßig mit der Druckkraft F1 beaufschlagt werden, wodurch die Bauelemente 2, 3 besonders gleichmäßig zusammengedrückt werden können.
In dem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass das jeweilige Hebelteil 13 wenigstens eine jeweilige Krafteinleitungsstelle 17 aufweist, über welche das jeweilige Hebelteil 13 zum Verschwenken des jeweiligen Hebelteils 13 um die jeweilige Schwenkachse 14 mit wenigstens einer Kraft F2 beaufschlagbar ist. Die über die jeweilige Krafteinleitungsstelle 17 an beziehungsweise in das jeweilige Hebelteil 13 eingebrachte Kraft F2 kann also mittels des jeweiligen Hebelteils 13 in die Druckkraft F1 umgewandelt werden, um die Bauelemente 2, 3 zusammenzudrücken. Unter der jeweiligen Kraft F2 kann insbesondere eine an der jeweiligen Krafteinleitungsstelle 17 das jeweilige Hebelteil 13 angreifende Kraft F2 verstanden werden.
In dem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die jeweilige Krafteinleitungsstelle 17 jeweils auf einer jeweiligen ersten Seite 18 der jeweiligen Schwenkachse 14 angeordnet ist und ein jeweiliges Gelenk 19, über welches das jeweilige Halteteil 13 zumindest mittelbar, insbesondere direkt, mit dem Beaufschlagungselement 10 gekoppelt ist, jeweils auf einer von der jeweiligen ersten Seite 18 unterschiedlichen jeweiligen zweiten Seite 20 der jeweiligen Schwenkachse 14 angeordnet ist. Das jeweilige Gelenk 19 kann insbesondere als jeweiliges erstes Gelenk 19 bezeichnet werden. Beispielsweise ist die jeweilige Krafteinleitungsstelle 17 einenends an dem jeweiligen Hebelteil 13 angeordnet und das jeweilige Gelenk 19 ist beispielsweise jeweils anderenends an dem jeweiligen Hebelteil 13 angeordnet.
Beispielsweise ist ein an der Halteeinrichtung 7 angeordnetes jeweiliges zweites Hebelteil 21 vorgesehen, welches über ein jeweiliges zweites Gelenk 22, über welches das jeweilige Hebelteil 13 relativ zu der Halteeinrichtung 7 um die jeweilige Schwenkachse 14 verschwenkbar ist, mit dem jeweiligen Hebelteil 13 verbunden beziehungsweise gekoppelt ist. Das jeweilige zweite Hebelteil 21 ist beispielsweise über ein jeweiliges drittes Gelenk 23, beispielsweise direkt, mit der Halteeinrichtung 7, insbesondere gelenkig, gekoppelt beziehungsweise verbunden. Die jeweiligen Gelenke 19, 22, 23 sind vorzugsweise voneinander beabstandet.
In dem in 1 und 2 schematisch gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Beaufschlagungselement 10, insbesondere direkt, an der Halteeinrichtung 7 gelagert beziehungsweise geführt. Dabei weist die Halteeinrichtung 7 beispielsweise wenigstens einen Führungsabschnitt auf, welcher das Beaufschlagungselement 10 zumindest teilweise, beispielsweise überwiegend oder vollständig beziehungsweise vollumfänglich, umgibt.
In dem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass das Beaufschlagungselement 10 eine Durchgangsöffnung 24 aufweist, durch welche der von der Schweißvorrichtung 1, insbesondere von dem Schweißkopf 4, erzeugte Laserstrahl 5 zum Verschweißen der Bauelemente 2, 3 hindurchführbar ist. Das Beaufschlagungselement 10 ist daher beispielweise als Hohlzylinder ausgebildet, wobei die Durchgangsöffnung 24 vorzugsweise als, insbesondere axiale, Öffnung des Hohlzylinders ausgebildet ist.
In dem in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Beaufschlagungselement 10 einen geschlossenen Querschnitt 25 auf. Der geschlossene Querschnitt 25 ist vorzugsweise als Kreisring ausgebildet. Insbesondere weist die Anlagefläche 11 den geschlossenen Querschnitt auf. Die Anlagefläche 11 ist vorzugsweise als Kreisring ausgebildet.
3 zeigt die Schweißvorrichtung 1, insbesondere die Niederhalter 6, in einer schematischen Perspektivansicht gemäß einer weiteren Ausführungsform, in welcher das Beaufschlagungselement 10 zumindest bereichsweise einen offenen Querschnitt 26 aufweist. Dabei weist das Beaufschlagungselement 10 in einem ersten Längenbereich vorzugsweise den geschlossenen Querschnitt 25 auf und in einem von dem ersten Längenbereich unterschiedlichen zweiten Längenbereich vorzugsweise den offenen Querschnitt 26 auf. Das Beaufschlagungselement 10 weist also bereichsweise den offenen Querschnitt 26 und bereichsweise den geschlossenen Querschnitt 25 auf. Unter dem offenen Querschnitt 26 kann insbesondere eine, vorzugsweise radiale, Aussparung in dem Beaufschlagungselement 10 verstanden werden, wodurch eine Zugänglichkeit des Laserstrahls 5 zu den Bauelementen 2, 3 beziehungsweise zum Verschweißen der Bauelemente 2, 3 besonders verbessert werden kann. Der offene Querschnitt 26 ist beispielweise als Kreissektor, insbesondere Kreisringsektor, ausgebildet.
4 zeigt die Schweißvorrichtung 1, insbesondere den Niederhalter 6 in einer schematischen Perspektivansicht gemäß einer weiteren Ausführungsform, in welcher das Hebelteil 13 über das Gelenk 19 mit einem translatorisch relativ zu der Halteeinrichtung 7 bewegbaren, und insbesondere separat von der Halteeinrichtung 7 ausgebildeten, Zwischenelement 27 gekoppelt ist, an welchem das Beaufschlagungselement 10 angeordnet ist. Das Beaufschlagungselement 10 ist also unter Vermittlung des Zwischenelements 27 über das Gelenk 19 mit dem Hebelteil 13 gekoppelt. Dadurch kann eine besonders einfache beziehungsweise aufwandsarme Führung des Beaufschlagungselements 10 ermöglicht werden, welche insbesondere für besonders kleine Schweißnahtgeometrien besonders vorteilhaft sein kann. Beispielsweise ist das Zwischenelement 27, insbesondere direkt, an dem Führungsabschnitt der Halteeinrichtung 7 angeordnet beziehungsweise geführt. Beispielsweise umgibt der Führungsabschnitt das Zwischenelement 27 zumindest bereichsweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, beispielsweise vollumfänglich.
Beispielsweise weist die Halteeinrichtung 7 wenigstens eine Anbindungsstelle 28 auf, über welche die Halteeinrichtung 7, und damit insbesondere der Niederhalter 6, an einen Roboter, insbesondere einen Roboterarm, oder an eine beispielsweise als Portalachse ausgebildete Achse anbindbar beziehungsweise angebunden ist. Unter der Anbindungsstelle 28 kann insbesondere eine Halterung verstanden werden.
Beispielsweise ist es vorgesehen, dass das Beaufschlagungselement 10 und/oder das Zwischenelement 27 zum translatorischen Bewegen relativ zu der Halteeinrichtung 7 gleitend, beispielsweise über wenigstens ein Gleitlager, an der Halteeinrichtung 7 gelagert ist. Somit sind Komponenten des Hubmechanismus, beispielsweise Hülse und Umfassung der Hülse, gleitend gelagert, beispielsweise mittels des Gleitlagers.
Das Beaufschlagungselement 10 ist beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, aus Metall oder aus Keramik gebildet. Dies bedeutet, dass ein Material des Beaufschlagungselements 10 Metall oder Keramik sein kann. Die Bewegungseinrichtung 12, welche insbesondere als Hubmechanismus bezeichnet werden kann, ist beispielsweise zumindest bereichsweise aus Metall, beispielsweise aus Stahl oder aus Aluminium, gebildet. Dies bedeutet, dass ein Material der Bewegungseinrichtung 12 beziehungsweise des Hubmechanismus Metall sein kann, beispielsweise Stahl oder Aluminium.
Eine Axialrichtung des Beaufschlagungselements 10 verläuft vorzugsweise in vertikaler Richtung, insbesondere bezogen auf die Bauelemente 2, 3. Die vertikale Richtung entspricht in einem in 1 veranschaulichten Koordinatensystem 29 einer mit „z“ veranschaulichten Hochrichtung Z der Schweißvorrichtung 1, insbesondere des Niederhalters 6.
Beispielsweise weist die Schweißvorrichtung 1, insbesondere der Niederhalter 6, wenigstens eine Absaugungseinrichtung auf, welche beispielsweise auch einfach nur als Absaugung bezeichnet werden kann. Die Absaugungseinrichtung ist vorzugsweise zum Absaugen von Dämpfen und/oder Rauch und/oder Partikeln vorgesehen beziehungsweise ausgebildet. Der Rauch und/oder der Dampf und/oder die Partikel sind beispielsweise beim Schweißen beziehungsweise während des Schweißprozesses entstanden. Beispielsweise ist die Absaugungseinrichtung in dem Beaufschlagungselement 10 integriert oder integrierbar. Die Absaugungseinrichtung ist daher beispielsweise innerhalb des Beaufschlagungselements 10, insbesondere innerhalb der Durchgangsöffnung 24, anordenbar oder angeordnet.
5 und 6 zeigt die Schweißvorrichtung 1 beziehungsweise den Niederhalter 6 in einer schematischen Perspektivansicht gemäß einer weiteren jeweiligen Ausführungsform, in welcher die Schweißvorrichtung 1 beispielsweise mehrere hierin beschriebene Niederhalter 6 aufweist. In 5 sind exemplarisch vier Beaufschlagungselemente 10 gezeigt. In 6 sind exemplarisch drei Beaufschlagungselemente 10 gezeigt. Die Niederhalter 6, insbesondere die Beaufschlagungselemente 10, sind beispielsweise baugleich ausgebildet. Obwohl in den 5 und 6 eine bestimmte Art von Beaufschlagungselemente 10 schematisch gezeigt ist, kann die Mehrzahl der Beaufschlagungselemente 10 auch die Merkmale der in Bezug zu 3 oder 4 beschriebenen Beaufschlagungselemente 10 aufweisen.
Somit weist die Schweißvorrichtung 1 beispielsweise mehrere zum Anpressen zweier miteinander zu verschweißender Bauelemente 2, 3 ausgebildete Niederhalter 6 auf. Der jeweilige Niederhalter 6 weist beispielsweise jeweils ein an einer Halteeinrichtung 7 translatorisch relativ zu der Halteeinrichtung 7 bewegbar gehaltenes jeweiliges Beaufschlagungselement 10 auf, welches jeweils eine jeweilige Anlagefläche 11 aufweist, über welche das jeweilige Beaufschlagungselement 10 an zumindest einem der jeweiligen Bauelemente 2, 3 abstützbar beziehungsweise abgestützt ist. Ferner weist der jeweilige Niederhalter 6 beispielsweise jeweils eine jeweilige Bewegungseinrichtung 12 auf, welche jeweils ein zumindest mittelbar gelenkig mit dem jeweiligen Beaufschlagungselement 10 gekoppeltes jeweiliges Hebelteil 13 aufweist, welches jeweils um wenigstens eine jeweilige Schwenkachse 14 relativ zu der jeweiligen Halteeinrichtung 7 verschwenkbar ist. Das jeweilige Beaufschlagungselement 10 ist beispielsweise durch das Verschwenken des jeweiligen Hebelteils 13 um die jeweilige Schwenkachse 14 relativ zu der jeweiligen Halteeinrichtung 7 translatorisch bewegbar, um durch das Abstützen des jeweiligen Beaufschlagungselements 10 über die jeweilige Anlagefläche 11 an dem ersten Bauelement 2 das erste Bauelement 2 zum Verschweißen der Bauelemente 2, 3 an das zweite Bauelement 3 zu pressen.
In dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Niederhalter 6, insbesondere die Beaufschlagungselemente 10, versetzt zueinander angeordnet. In dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Niederhalter 6, insbesondere die Beaufschlagungselemente 10, in Reihe, das heißt auf einer, insbesondere gedachten, Geraden, angeordnet.
Insgesamt ist erkennbar, dass der auch als Laserschweißniederhalter bezeichnete Niederhalter 6, insbesondere mit Hubmechanismus, in Einzelausführung oder in Mehrfachausführung, welche insbesondere als Mehrfachniederhalter bezeichnet werden kann, ausgebildet sein kann, sodass mehrere Schweißbereiche mit einem, insbesondere genau einem, Aufsetzen sowie einmaliger Kraftaufbringung, beispielsweise über ein durchgängiges Luftkissen, insbesondere Druckluftkissen, in einem Takt, beispielsweise annähernd gleichzeitig, niedergehalten werden können.
Die hierin in Bezug auf einen Niederhalter beschriebenen Merkmale und deren Vorteile beziehen sich ebenso auf eine hierin beschriebene Schweißvorrichtung und umgekehrt.
Bezugszeichenliste

1: Schweißvorrichtung
2: erstes Bauelement
3: zweites Bauelement
4: Schweißkopf
5: Laserstrahl
6: Niederhalter
7: Halteeinrichtung
8: erste Stellung
9: zweite Stellung
10: Beaufschlagungselement
11: Anlagefläche
12: Bewegungseinrichtung
13: Hebelteil
14: Schwenkachse
15: erste Schwenkstellung
16: zweite Schwenkstellung
17: Krafteinleitungsstelle
18: erste Seite
19: erstes Gelenk
20: zweite Seite
21: zweites Hebelteil
22: zweites Gelenk
23: drittes Gelenk
24: Durchgangsöffnung
25: geschlossener Querschnitt
26: offener Querschnitt
27: Zwischenelement
28: Anbindungsstelle
29: Koordinatensystem
F1: Druckkraft
F2: Kraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0456142 A1 [0002]
DE 3120424 A1 [0003]
DE 202011000332 U1 [0004]

Claims

Niederhalter (6) zum Anpressen zweier miteinander zu verschweißender Bauelemente (2, 3), mit einem an einer Halteeinrichtung (7) translatorisch relativ zu der Halteeinrichtung (7) bewegbar gehaltenen Beaufschlagungselement (10), welches eine Anlagefläche (11) aufweist, über welche das Beaufschlagungselement (10) an zumindest einem der Bauelemente (2, 3) abstützbar ist, und mit einer Bewegungseinrichtung (12), welche wenigstens ein zumindest mittelbar gelenkig mit dem Beaufschlagungselement (10) gekoppeltes Hebelteil (13) aufweist, welches um wenigstens eine Schwenkachse (14) relativ zu der Halteeinrichtung (7) verschwenkbar ist, wobei das Beaufschlagungselement (10) durch das Verschwenken des Hebelteils (13) um die Schwenkachse (14) relativ zu der Halteeinrichtung (7) translatorisch bewegbar ist, um durch das Abstützten des Beaufschlagungselements (10) über die Anlagefläche (11) an einem ersten der Bauelemente (2) das erste Bauelement (2) zum Verschweißen der Bauelemente (2, 3) an das zweite Bauelement (3) zu pressen.
Niederhalter (6) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Krafteinleitungsstelle (17), über welche das Hebelteil (13) zum Verschwenken des Hebelteils (13) um die Schwenkachse (14) mit wenigstens einer Kraft (F2) beaufschlagbar ist.
Niederhalter (6) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafteinleitungsstelle (17) auf einer ersten Seite (18) der Schwenkachse (14) angeordnet ist und ein Gelenk (19), über welches das Hebelteil (13) zumindest mittelbar mit dem Beaufschlagungselement (10) gekoppelt ist, auf einer von der ersten Seite (18) unterschiedlichen zweiten Seite (20) der Schwenkachse (14) angeordnet ist.
Niederhalter (6) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelteil (13) über das Gelenk (19) mit einem translatorisch relativ zu der Halteeinrichtung (7) bewegbaren Zwischenelement (27) gekoppelt ist, an welchem das Beaufschlagungselement (10) angeordnet ist.
Niederhalter (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beaufschlagungselement (10) eine Durchgangsöffnung (24) aufweist, durch welche ein von einer Schweißvorrichtung (1) erzeugter Laserstrahl (5) zum Verschweißen der Bauelemente (2, 3) hindurchführbar ist.
Niederhalter (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beaufschlagungselement (10) zumindest bereichsweise einen geschlossenen Querschnitt (25) aufweist.
Niederhalter (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beaufschlagungselement (10) zumindest bereichsweise einen offenen Querschnitt (26) aufweist.
Niederhalter (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein an der Halteeinrichtung (7) angeordnetes zweites Hebelteil (21), welches über ein Gelenk (22), über welches das Hebelteil (13) relativ zu der Halteeinrichtung (7) um die Schwenkachse (14) verschwenkbar ist, mit dem Hebelteil (13) verbunden ist.
Niederhalter (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beaufschlagungselement (10) zum translatorischen Bewegen relativ zu der Halteeinrichtung (7) gleitend an der Halteeinrichtung (7) gelagert ist.
Schweißvorrichtung (1) zum Verschweißen zweier Bauelemente (2, 3) mit wenigstens einem Niederhalter (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.