DE10232524A1 - Method for welding two sheet metal parts involves making flanges along edges and shortening same to equal flange length before welding - Google Patents

Method for welding two sheet metal parts involves making flanges along edges and shortening same to equal flange length before welding Download PDF

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Abstract

The method involves making flanges (3, 4) along the edges of the sheet metal parts (1, 2) and before welding same one or both flanges are shortened so that they have exactly the same flange length so as to avoid any stagger between the end sides which run parallel to each other. The flanges are pressed together by a tensioning device (5, 6). Independent claim describes machine tool for welding the two metal parts and having a tool arm with machining tool for shortening the flanges and at a fixed distance from this a welding tool which is mounted behind the machining tool seen in the direction of movement of the tool arm.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen zweier Blechteile gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Werkzeugmaschine gemäß Patentanspruch 4.The present invention relates to a method of welding two sheet metal parts according to the generic term of claim 1 and a machine tool according to claim 4th

Kraftstoffbehälter für Fahrzeuge werden neuerdings aus Emissionsgründen wieder aus Stahlblech hergestellt. Aus der DE 198 48 523 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters bekannt. In einem ersten Schritt werden zwei Kraftstoffbehälterhälften mittels eines Presswerkzeugs hergestellt. Die Kraftstoffbehälterhälften weisen jeweils einen umlaufenden abstehenden Flansch auf. In einem nächsten Schritt werden die Kraftstoffbehälterhälften mit ihren Flanschen aneinander ausgerichtet und mittels einer Spannvorrichtung im Flanschbereich zusammengedrückt. Anschließend werden die Flansche von ihren Stirnseiten her miteinander verschweißt.Fuel tanks for vehicles have recently been made from sheet steel again for emission reasons. From the DE 198 48 523 C2 a method for producing a fuel tank is known. In a first step, two halves of the fuel tank are manufactured using a pressing tool. The fuel tank halves each have a circumferential projecting flange. In a next step, the fuel tank halves are aligned with their flanges and pressed together in the flange area by means of a clamping device. The flanges are then welded together from their end faces.

Insbesondere bei Flüssigkeitsbehältern wie z. B. Kraftstoffbehältern muss die Schweißnaht umlaufend dicht sein und eine hohe Nahtqualität aufweisen. Ein Problem beim Verschweißen der beiden Flansche besteht darin, dass die Stirnseiten der Flansche einen gewissen Versatz zueinander aufweisen können. Der Versatz kann hervorgerufen sein durch Toleranzen beim Beschneiden der Behälterhälften im Flanschbereich, durch Formtoleranzen beim Pressen der Behälterhälften sowie durch Fügetoleranzen beim Aneinandersetzen der Behälterhälften sowie durch Fügetoleranzen, die beim Zusammenspannen der Flansche entstehen.Especially with liquid containers such as. B. fuel tanks must the weld be tight all round and have a high seam quality. A problem with weld together of the two flanges is that the end faces of the flanges can have a certain offset to one another. The offset can be caused due to tolerances when trimming the container halves in the flange area Shape tolerances when pressing the container halves and through joining tolerances when Put together the container halves as well Joint tolerances, that arise when the flanges are clamped together.

Für die Herstellung einer sauberen Schweißnaht ist jedoch eine exakte Stoßgeometrie erforderlich. Das heißt, die Stirnseiten der Flansche müssen möglichst in einer Ebene liegen. Versuche haben gezeigt, dass lediglich ein geringer Flanschversatz von weniger als 0,5 mm tolerierbar ist. Dies ist nur mit einem hohen „Abstimmungsaufwand" in der gesamten Prozesskette realisierbar. Trotz erheblicher Anstrengungen ist es äußerst schwierig, eine hinreichend hohe Prozesssicherheit, d. h. eine Begrenzung des Ausschussanteils zu erreichen.For however, the production of a clean weld seam is an exact one impact geometry required. This means, the faces of the flanges must be as possible lie in one plane. Trials have shown that only one small flange misalignment of less than 0.5 mm is tolerable. This is only with a high "coordination effort" in the entire process chain realizable. Despite considerable efforts, it is extremely difficult a sufficiently high level of process reliability, d. H. a limit on the share of rejects to reach.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Werkzeugmaschine zur Herstellung einer qualitativ hochwertigen Schweißnaht zu schaffen, wobei das Verfahren und die Werkzeugmaschine für Großserieneinsatz geeignet sein sollen.The object of the invention is a Method and a machine tool for producing a qualitative high quality weld to create, the process and the machine tool for large-scale use should be suitable.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This task is due to the characteristics of claims 1 and 4 solved. Advantageous refinements and developments of the invention are the dependent claims refer to.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, vor dem Verschweißen der Flansche eine „Null-Versatzsituation" an den Flanschstirnseiten sicherzustellen. Dies wird dadurch erreicht, dass vor dem Verschweißen ein oder beide Flansche auf eine exakt gleiche Flanschlänge gekürzt werden.The basic principle of the invention is in it, before welding the flanges a "zero offset situation" on the flange faces sure. This is achieved by having one before welding or both flanges can be shortened to exactly the same flange length.

Hierzu kann beispielsweise ein Fräswerkzeug verwendet werden, das dem Schweißwerkzeug vorangeführt wird.For this purpose, for example, a milling tool be used, which leads the welding tool.

Vorzugsweise sind das Bearbeitungswerkzeug und das Schweißwerkzeug an einem bewegbaren Werkzeugarm angeordnet. Der Werkzeugarm ist entlang einer vorgegebenen Bahn, d. h. entlang der Stirnseiten der miteinander zu verschweißenden Flansche bewegbar. In Bewegungsrichtung gesehen ist das Bearbeitungswerkzeug, z. B. das Fräswerkzeug in einem festen Abstand vor dem Schweißwerkzeug angeordnet. Somit können durch Verfahren des Werkzeugarms entlang der Flanschstirn seiten in einem einzigen Prozessschritt die Flansche auf gleiche Länge gekürzt und miteinander verschweißt werden.Preferably, the machining tool and the welding tool arranged on a movable tool arm. The tool arm is along a predetermined path, d. H. along the end faces of each other flanges to be welded movable. Seen in the direction of movement is the processing tool, z. B. the milling tool arranged at a fixed distance in front of the welding tool. Consequently can by moving the tool arm along the flange faces the flanges are shortened to the same length in a single process step and welded together become.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained below of an embodiment explained in connection with the drawing. Show it:

15 die beim Verschweißen von Flanschen auftretenden Probleme hinsichtlich der Stoßgeometrie; 1 - 5 problems related to the geometry of the flanges when welding flanges;

6 eine Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung. 6 a machine tool according to the invention.

1 zeigt zwei miteinander zu verschweißende Blechteile 1, 2. Die Blechteile 1, 2 weisen jeweils einen abstehenden Flansch 3, 4 auf. Die Flansche 3, 4 werden mittels Spannbacken 5 zusammengedrückt und anschließend mittels eines Schweißwerkzeugs 7 von der Stirnseite der Flansche 3, 4 her zusammengeschweißt. Im Bereich der Flanschstirnseiten ergibt sich somit eine umlaufende Schweißnaht 8. 1 shows two sheet metal parts to be welded together 1 . 2 , The sheet metal parts 1 . 2 each have a protruding flange 3 . 4 on. The flanges 3 . 4 are by means of jaws 5 pressed together and then using a welding tool 7 from the face of the flanges 3 . 4 welded together. A circumferential weld seam thus results in the area of the flange end faces 8th ,

Zur Erzielung einer qualitativ hochwertigen Schweißnaht 8 ist es erforderlich, dass die Flanschstirnseiten vor dem Verschweißen möglichst exakt aneinander ausgerichtet sind, d. h. dass sie möglichst in einer Ebene liegen. Nur so kann ein gleichmäßiger Wärmeeintrag und eine homogene Schweißnaht sichergestellt werden. Bei der Herstellung der Blechteile 1, 2 müssen die Flansche 3, 4 beschnitten werden. Dies ist nur mit einer prozesstechnisch vorgegebenen Toleranz „x" möglich (2). Die Blechteile 1, 2 werden üblicherweise mittels eines Presswerkzeugs hergestellt. Dies ist mit einer gewissen Formtoleranz „y" der Flanschgeometrie verbunden (3). Ferner entsteht beim Aneinandersetzen der Blechteile 1, 2 bzw. beim Verspannen der Flansche eine Fügetoleranz „z", was schematisch in 4 dargestellt ist.To achieve a high quality weld 8th it is necessary that the flange end faces are aligned with one another as precisely as possible before welding, ie that they lie as far as possible in one plane. This is the only way to ensure even heat input and a homogeneous weld seam. In the manufacture of sheet metal parts 1 . 2 need the flanges 3 . 4 be circumcised. This is only possible with a process-specific tolerance "x" ( 2 ). The sheet metal parts 1 . 2 are usually manufactured using a press tool. This is associated with a certain shape tolerance "y" of the flange geometry ( 3 ). Furthermore, when the sheet metal parts are placed against one another 1 . 2 or when tightening the flanges a joining tolerance "z", which is shown schematically in 4 is shown.

Insgesamt addieren sich sämtliche Toleranzen zu einem Gesamtversatz „v" (5) zwischen den beiden Stirnseiten 9, 10 der beiden Flansche 3, 4. Insbesondere wenn der Gesamtversatz v größer als 0,5 mm ist, treten erhebliche Probleme hinsichtlich der Schweißnahtqualität auf. Ein Flanschversatz von weniger als 0,5 mm ist jedoch nur mit erheblichem fertigungstechnischen Aufwand darstellbar.Overall, all tolerances add up to a total offset "v" ( 5 ) between the two faces 9 . 10 of the two flanges 3 . 4 , In particular if the total offset v is greater than 0.5 mm, considerable problems arise with regard to the weld seam quality. A flange offset of less than 0.5 mm can, however, only be achieved with considerable manufacturing effort.

6 zeigt das Grundprinzip einer Werkzeugmaschine, mit der dieses Problem bewältigbar ist. Die beiden Flansche 3, 4 werden mittels Spannbacken 5, 6 zusammengedrückt. Vor dem Verschweißen der Flansche 3, 4 werden die Stirnseiten 9, 10 mittels eines Bearbeitungswerkzeugs, z. B. mittels eines Fräsers 11 auf eine exakt gleiche Flanschlänge gekürzt. Wie aus 6 ersichtlich ist, liegen nach der Fräsbearbeitung die Flanschstirnseiten 9, 10 in einer Ebene. Anschließend werden die Flansche 3, 4 mittels eines Schweißwerkzeugs 12 von den Stirnseiten 9, 10 her miteinander verschweißt. Da die Stirnseiten der Flansche in einer gemeinsamen Ebene liegen, ergibt sich beim Schweißen ein gleichmäßiger Wärmeeintrag in die Flansche 3, 4, was zu einer qualitativ hochwertigen Schweißnaht 8 führt. 6 shows the basic principle of a machine tool with which this problem can be overcome. The two flanges 3 . 4 are by means of jaws 5 . 6 pressed together. Before welding the flanges 3 . 4 become the end faces 9 . 10 by means of a processing tool, e.g. B. using a router 11 shortened to exactly the same flange length. How out 6 it can be seen that the flange faces lie after milling 9 . 10 in one level. Then the flanges 3 . 4 using a welding tool 12 from the end faces 9 . 10 welded together here. Since the end faces of the flanges lie in a common plane, there is even heat input into the flanges during welding 3 . 4 , resulting in a high quality weld 8th leads.

Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Fräswerkzeug 11 in einem festen Abstand vom Schweißwerkzeug 12 angeordnet. Das Fräswerkzeug 11 und das Schweißwerkzeug 12 werden gemeinsam mit einem hier nicht dargestellten Werkzeugarm in Bearbeitungsrichtung 13 bewegt.In the embodiment shown here is the milling tool 11 at a fixed distance from the welding tool 12 arranged. The milling tool 11 and the welding tool 12 are together with a tool arm, not shown here, in the machining direction 13 emotional.

Claims (5)

Verfahren zum Verschweißen zweier Blechteile (1, 2) mit folgenden Schritten: – Herstellen eines ersten und eines zweiten Blechteils (1, 2), die an ihren Rändern jeweils einen vom Blechteil (1, 2) abstehenden Flansch (3, 4) aufweisen, wobei die Flansche (3, 4) jeweils eine dem anderen Flansch (3, 4) zugeordnete Seite, eine gegenüberliegende Flanschaußenseite und eine Stirnseite (9, 10) aufweisen, – Ausrichten der Blechteile (1, 2), derart, dass die einander zugeordneten Seiten der Flansche (1, 2) aneinander anliegen und die Stirnseiten (9, 10) der Flansche (3, 4) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, – Zusammendrücken der Flansche (3, 4) mit einer Spannvorrichtung (5, 6), – Verschweißen der Flansche (3, 4) von der Stirnseite (9, 10) her, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verschweißen der Flansche (3, 4) ein oder beide Flansche (3, 4) derart gekürzt werden, dass die Flansche (3, 4) eine exakt gleiche Flanschlänge aufweisen, so dass ein eventuell bestehender Versatz der Stirnseiten (9, 10) beseitigt wird.Process for welding two sheet metal parts ( 1 . 2 ) with the following steps: - production of a first and a second sheet metal part ( 1 . 2 ), one at the edges of the sheet metal part ( 1 . 2 ) protruding flange ( 3 . 4 ), the flanges ( 3 . 4 ) one to the other flange ( 3 . 4 ) assigned side, an opposite flange outer side and a front side ( 9 . 10 ) - aligning the sheet metal parts ( 1 . 2 ), such that the mutually assigned sides of the flanges ( 1 . 2 ) lie against each other and the end faces ( 9 . 10 ) the flanges ( 3 . 4 ) run essentially parallel to each other, - compress the flanges ( 3 . 4 ) with a clamping device ( 5 . 6 ), - welding the flanges ( 3 . 4 ) from the front ( 9 . 10 ), characterized in that before welding the flanges ( 3 . 4 ) one or both flanges ( 3 . 4 ) are shortened so that the flanges ( 3 . 4 ) have exactly the same flange length, so that a possible offset of the end faces ( 9 . 10 ) is eliminated. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Flansche (3, 4) mittels eines Fräsers (11) auf gleiche Flanschlänge gekürzt werden.The method of claim 1, wherein the flanges ( 3 . 4 ) using a milling cutter ( 11 ) can be shortened to the same flange length. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kürzen eines oder beider Flansche (3, 4) und das Schweißen in einem einzigen Prozessschritt erfolgen, derart, dass einem Bearbeitungswerkzeug (11) zum Kürzen eines bzw. beider Flansche (3, 4) ein Schweißwerkzeug (12) nachgeführt wird.The method of claim 1 or 2, wherein shortening one or both flanges ( 3 . 4 ) and the welding take place in a single process step, such that a processing tool ( 11 ) to shorten one or both flanges ( 3 . 4 ) a welding tool ( 12 ) is tracked. Werkzeugmaschine zum Verschweißen zweier Blechteile (1, 2) mit einem entlang einer vorgegebenen Schweißbahn beweglich angeordneten Werkzeugarm, wobei der Werkzeugarm ein Bearbeitungswerkzeug (11) zum Kürzen von Stahlblechflanschen (3, 4) aufweist und ein in einem festen Abstand vom Bearbeitungswerkzeug (11) angeordnetes Schweißwerkzeug (12), wobei das Schweißwerkzeug (12) in Bewegungsrichtung des Werkzeugarms gesehen hinter dem Bearbeitungswerkzeug (11) angeordnet ist.Machine tool for welding two sheet metal parts ( 1 . 2 ) with a tool arm arranged movably along a predetermined welding path, the tool arm being a machining tool ( 11 ) for shortening sheet steel flanges ( 3 . 4 ) and one at a fixed distance from the processing tool ( 11 ) arranged welding tool ( 12 ), the welding tool ( 12 ) seen in the direction of movement of the tool arm behind the machining tool ( 11 ) is arranged. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, wobei das Bearbeitungswerkzeug (11) ein Fräswerkzeug ist.Machine tool according to claim 4, wherein the machining tool ( 11 ) is a milling tool.
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