DE19919102A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Stumpfschweißen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stumpfschweißen mit folgenden Verfahrensschritten: Festlegen erster und zweiter Rohlinge (103, 111) aus Rohmaterial auf ersten bzw. zweiten Ladebasen durch Klemmvorrichtungen; Abscheren von Endflächen der ersten und zweiten Rohlinge (103, 111), um dadurch Verbindungsflächen zu bilden; Ausführen einer Stumpfverschweißung an jeder der Verbindungsflächen der ersten und zweiten Rohlinge (103, 111), während diese Rohlinge in ihrem fixierten Zustand gehalten sind, indem die Rohlinge durch die Klemmvorrichtungen festgepreßt bzw. niedergedrückt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stumpfschweißen gemäß Anspruch 1 bzw. Anspruch 2.

Im einzelnen betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stumpfschweißen welche es möglich machen, Deformationen von abgescherten ersten und zweiten Rohmateria­ lien zu verhindern oder zumindestens zu vermindern. Ferner machen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung es möglich, die abgescherten ersten und zweiten Rohmaterialteile selbst dann stumpf zu verschweißen, wenn die Ausrichtung der Verbindungsflächen der ersten abgescherten Rohlinge aufgrund von Restspannungen nach dem Abscheren der Rohlinge beeinträchtigt worden ist.

Bei bekannten Methoden wird zum Zwecke der Herstellung von äußeren Seitenteilen, die ein Automobilteil darstellen, zuge­ schnittenes Rohmaterial zuvor durch Verbinden einer Mehrzahl von Rohmaterialien durch Stumpfverschweißung ihrer Verbin­ dungsflächen in einer Stumpfschweißmaschine oder in einer Laserschweißmaschine hergestellt. Hierbei treten unterschiedliche Fälle auf, wie beispielsweise der Fall, daß die Mehrzahl der Rohmaterialteilen die gleiche Dicke und Materialqualität aufweisen oder auch andere Fälle, bei denen die Rohmaterialien Unterschiede sowohl in der Dicke als auch in der Materialqualität haben. Das zugeschnittene Rohmaterial wird nachfolgend in einem Preßvorgang oder in einem Stanzvorgang in einer Presse mit geeigneten Formen oder Gesenken weiter verarbeitet und wird schließlich zu dem äuße­ ren Seitenteil des Automobils verarbeitet.

Da bei einem aufgerollten Stahlblech eine Restspannung vor­ liegt, wenn das Rohmaterial in einer Metallform einer Presse abgeschert worden ist, passiert es manchmal, daß die Rest­ spannung gelöst wird, so daß die Ausrichtung der Verbindungsflächen des Rohmaterials verschlechtert wird. Wie in Fig. 12 dargestellt, kann hierbei ein relativ großer ausge­ nommener Abschnitt im Mittelteil jeden Rohmaterials 503, 511 vorgesehen werden, und Verbindungsflächen 503A, 503B bzw. 511A und 511B sind an beiden Seiten des Rohmaterials vorgesehen, wobei die Verbindungsflächen an einem nach vorne gerichteten Endabschnitt jeden Bereiches ausgebildet sind, der in drei Richtungen abgeschert worden ist. Daher wird die Ausrichtung der Verbindungsflächen in großem Maße verschlechtert und dies ergibt das Problem, daß beim Aneinanderlegen der Verbindungs­ flächen 503A, 503B des ersten Rohlings und den Verbindungs­ flächen 511A, 511B des zweiten Rohlings eine relativ große Lücke zwischen diesen aneinander gelegten Flächen gebildet wird, so daß mit hoher Wahrscheinlichkeit wulstige Schweiß­ nähte erzeugt werden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stumpfschweißen zu schaffen, die es möglich machen, Verformungen der abgescherten ersten und zwei­ ten Rohmaterialien bzw. Rohlinge zu ermöglichen, und die es ferner möglich machen, die abgescherten ersten und zweiten Rohmaterialien selbst dann stumpf zu verschweißen, wenn die Ausrichtung der Verbindungsflächen der ersten und zweiten Roh­ materialien aufgrund von Restspannungen nach dem Abscheren verschlechtert ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des An­ spruches 1 bzw. des Anspruches 2.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden folgende Verfahrens­ schritte ausgeführt: Pressen der ersten und zweiten Rohmate­ rialien auf erste bzw. zweite Ladebasen mittels Klemmvorrich­ tungen, um sie zu fixieren; Abscheren von Stirnflächen der ersten und zweiten Rohmaterialien (Rohlinge), um dadurch Ver­ bindungsflächen zu schaffen; Ausführen des Stumpfverschweißens jeder der Verbindungsflächen der ersten und zweiten Rohlinge, während die Rohlinge im fixierten Zustand gehalten werden in dem die ersten und zweiten Rohlinge durch die Klemmvorrich­ tungen festgelegt bzw. festgedrückt werden.

Selbst wenn nach dem Abscheren der Stirnflächen der ersten und zweiten Rohlinge die Restspannung gelöst wird und dadurch eine Verformung auftritt, um die Ausrichtung der Verbindungsflächen zu verschlechtern, wird durch das Halten der ersten und zwei­ ten Rohlinge in dem fixierten Zustand auf den ersten und zwei­ ten Ladebasen mittels der Klemmvorrichtung die Tendenz zur Verschlechterung der Ausrichtung der Verbindungsflächen unter­ drückt und dementsprechend die Ausrichtung aufrecht erhalten.

Da die Verbindungsflächen im fixierten Zustand der Rohlinge miteinander stumpf verschweißt werden, wird das Aneinander­ legen der Verbindungsflächen mit hoher Präzision ausgeführt. Danach wird die Stumpfverschweißung mit ebenfalls hoher Präzi­ sion durchgeführt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist folgende Komponenten auf: eine erste Ladebasis (Ladesockel), die mit einer Klemm­ vorrichtung versehen ist, um ein erstes Rohmaterial (Rohling) festzuklemmen. Die Klemmvorrichtung kann den ersten Rohling in einem Zustand halten, in dem dieser Rohling auf die erste Ladebasis gepreßt und auf dieser fixiert wird. Ferner ist eine zweite Ladebasis vorgesehen, die eine Klemmvorrichtung zur Festklemmung des zweiten Rohlings aufweist. Die Klemmvorrich­ tung kann den zweiten Rohling ebenfalls in einem Zustand hal­ ten, in dem dieser Rohling auf der zweiten Ladebasis durch ein Festpressen fixiert wird. Eine erste Schermaschine ist vorge­ sehen, um eine Stirnfläche des ersten Rohlings, der auf der ersten Ladebasis fixiert ist, abzuscheren und dadurch eine Verbindungsfläche zu bilden. Eine zweite Schermaschine schert eine Stirnfläche des zweiten Rohlings ab, der auf der zweiten Ladebasis fixiert ist und bildet dadurch eine Verbindungs­ fläche. Eine Stumpfschweißmaschine führt die Stumpfver­ schweißung der Verbindungsflächen des ersten und zweiten Roh­ lings aus, die von den ersten und zweiten Ladebasen aneinander gelegt werden, wobei der Zustand der Fixierung der ersten und zweiten Rohlinge auf der ersten bzw. zweiten Ladebasis auf­ recht erhalten wird.

Die Verformung, die aufgrund von Restspannungen nach dem Ab­ scheren der ersten und zweiten Rohlinge auftritt, wird durch die gepreßten und von der Klemmvorrichtung fixierten Rohlinge unterdrückt.

Demgemäß ist es möglich, eine Stumpfverschweißung der Verbin­ dungsflächen der ersten und zweiten Rohlinge mit hoher Präzi­ sion und damit mit hoher Qualität auszuführen.

Wenn die ersten und zweiten Ladebasen mit jeweils einer Posi­ tionierungsvorrichtung für den Rohling versehen sind, die die Endbereiche der Rohlinge auf den Ladebasen positionieren kann, ragen die Endbereiche der Rohlinge von jedem der Endränder der Ladebasen vor.

Wenn die Endbereiche der Rohlinge abgeschert werden, um die Verbindungsflächen zu bilden, kann demgemäß der Bereich in der Nachbarschaft des abgescherten Abschnittes des Rohlings mit­ tels eines Rohlinghalters heruntergedrückt und fixiert werden, der an der Schermaschine vorgesehen ist. Als Ergebnis hiervon kann der Schervorgang mit hoher Präzision ausgeführt werden.

Wenn das Herunterdrücken und Fixieren der ersten und zweiten Rohlinge mittels der Klemmvorrichtung an einer Stelle nahe der Scherfläche durchgeführt wird, um das Auftreten von Falten aufgrund des Einflusses einer plastischen Verformung zum Zeit­ punkt der Ausführung des Abschervorganges zu verhindern, wird die Faltenbildung an der Position in der Nachbarschaft des Abscherbereiches vermindert, wodurch die Präzision der Aus­ richtung zum Zeitpunkt des Abschervorganges aufrecht erhalten werden kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung er­ geben sich aus nachfolgender Beschreibung anhand der Zeichnun­ gen.

Es zeigt

Fig. 1A, 1B, 1C Prinzipdarstellungen zur Erläuterung der Beziehung des Abstandes vom Klemm- zum Scherbereich;

Fig. 2A, 2B und 2C Prinzipdarstellungen zur Erläuterung des Vorganges der Vorbereitung von Rohlingen und der Aus­ führung des Stumpfverschweißens gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3A und 3B Prinzipdarstellungen zur Erläuterung eines Bei­ spieles der Funktionsweise einer zweiten Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 4A, 4B und 4C Prinzipdarstellungen zur Erläuterung eines Verfahrens zum Stumpfverschweißen gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer Draufsicht auf eine Vor­ richtung zum Ausführen des Verfahrens zum Stumpfver­ schweißen gemäß einer vierten Ausführungsform der Er­ findung;

Fig. 6 eine perspektivische Prinzipdarstellung zur Ver­ anschaulichung des Gesamtaufbaus einer Positionier- und Fördervorrichtung für einen Rohling;

Fig. 7 eine Prinzipdarstellung einer Beladebasis;

Fig. 8 eine Prinzipdarstellung einer Positionierungsvorrich­ tung für einen Rohling;

Fig. 9 eine Prinzipdarstellung eines Rohlinganschlages;

Fig. 10 eine Prinzipdarstellung einer Klemmvorrichtung;

Fig. 11 eine Prinzipdarstellung der Beziehung zwischen einer Abschermaschine und einer Klemmvorrichtung; und

Fig. 12 eine Prinzipdarstellung eines Rohlings, der mittels eines bekannten Abscher- und Verbindungsverfahrens verarbeitet worden ist.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der Erfin­ dung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen be­ schrieben. Gleiche Teile werden in den Figuren mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet.

Um ein zugeschnittenes Rohmaterial bzw. einen zugeschnittenen Rohling vorzubereiten, wird, wie in Fig. 2A dargestellt, ein Rohling 103 aus einem aufgerollten Stahlblech 101 unter Ver­ wendung eines Prägestempels oder einer Schneidmatrize ausge­ stanzt und dieser Rohling wird auf eine Palette 105 geladen. Wenn der Rohling 103 in der vorbeschriebenen Art und Weise ausgestanzt wird, weist der Rohling 103 abgescherte Endberei­ che 107 auf, die es Verbindungsflächen ermöglichen, exakt in einem darauffolgenden Verfahren zum Stumpfverschweißen anein­ ander gelegt zu werden, so daß mit anderen Worten eine Verbes­ serung der Verbindungsflächen möglich gemacht wird.

Wie in Fig. 2B dargestellt ist, wird der Rohling 103, der in der zuvor beschriebenen Art und Weise abgeschert worden ist, an einen anderen Rohling 111 mit Hilfe von Zusammensetz­ vorrichtungen 109 angelegt, worauf, wie in Fig. 2C darge­ stellt, die Rohlinge miteinander stumpf verschweißt werden, wozu ein Arbeitskopf 113 einer Stumpfschweißmaschine verwendet wird.

Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform erläutert, bei der der Abschervorgang modifiziert ist. Vor der Ausführung des Stumpfverschweißens gemäß der zuvor beschriebenen ersten Aus­ führungsform werden zum Zwecke der weiteren Verbesserung der Anlagepräzision der Verbindungsflächen zwischen einem ersten Rohling 203 und einem zweiten Rohling 211 gemäß den Fig. 3A und 3B diese in einer Gegenüberlage zueinander auf einer Ab­ schermaschine angeordnet, die mit einander gegenüber angeord­ neten unteren Schneiden 215A und 215B versehen ist. Dann wer­ den die Rohlinge 203, 211 gleichzeitig unter Verwendung einer oberen Schneide 217 abgeschert, wodurch die Anlageflächen aus­ gebildet werden. Wie bei der ersten Ausführungsform werden die Rohlinge 203 und 211 dann miteinander stumpf verschweißt, wozu der Arbeitskopf 113 der Stumpfschweißmaschine verwendet wird.

Bei der nachfolgend zu beschreibenden dritten Ausführungsform werden die ersten und zweiten Rohlinge zuverlässig fixiert, wenn der Abschervorgang und der Stumpfverschweißvorgang ausge­ führt wird. Zunächst wird das Verfahren des Stumpfver­ schweißens gemäß vorliegender Erfindung in seinem Konzept schematisch erläutert. Wie in Fig. 4A dargestellt ist werden Rohlinge 301, 303 zum Zwecke des Niederhaltens auf ersten und zweiten Ladebasen (Ladesockeln) 339, 340 mittels einer Klemm­ vorrichtung 305 niedergedrückt. Endbereiche der ersten und zweiten Rohlinge 301, 303 werden unter Verwendung einer Abscherschneide 307 abgeschert, wodurch Verbindungsflächen 301A, 301B, 303A und 303B ausgebildet werden.

Dann werden die ersten und zweiten Rohlinge 301, 303 zusammengepreßt und mittels der Klemmvorrichtung 305 fixiert, woraufhin die ersten und zweiten Rohlinge 301, 303 in einem darauffolgenden Verfahrensschritt (Fig. 4B) weiter gefördert werden. Dann werden die Verbindungsflächen 301A, 301B, 303A, 303B der abgescherten Rohlinge 301, 303 aneinander angelegt, wie dies in Fig. 4C dargestellt ist. Während die Verbindungsflächen 301A, 301B, 303A und 303B der ersten und zweiten Rohlinge 301 und 303 aneinander gedrückt werden, wird die Stumpfverschweißung vorgenommen.

Wenn die Endbereiche der ersten und zweiten Rohlinge 301, 303 in einem Zustand abgeschert werden, in dem die Rohlinge von der Klemmvorrichtung 305 wie zuvor beschrieben herunter­ gedrückt und fixiert werden, besteht grundsätzlich die Ten­ denz, daß sich die Verbindungsflächen 301A, 301B, 303A und 303B nach dem Abscheren aufgrund des Nachlassens der Restspan­ nung verformen und als Ergebnis davon die Ausrichtung ver­ schlechtert wird. Bei dieser Ausführungsform befinden sich die ersten und zweiten Rohlinge 301, 303 jedoch in einem Zustand, in dem die Stellen in der Nachbarschaft der Verbindungsflächen mittels der Klemmvorrichtung 305 heruntergedrückt und fixiert werden, so daß Verformungen der Verbindungsflächen 301A, 301B, 303A und 303B verhindert werden können, wodurch die Ausrich­ tung der Verbindungsflächen 301A, 301B, 303A und 303B aufrecht erhalten werden können.

Daher wird die Anlage zwischen den Verbindungsflächen 301A, 301B, 303A und 303B der ersten und zweiten Rohlinge 301 und 303 mit hoher Präzision bewerkstelligt. Daher kann die Stumpf­ verschweißung in diesem Zustand mit hoher Präzision und Quali­ tät ausgeführt werden und es ist möglich, das Entstehen wulstiger Schweißnähte zu vermeiden.

Nachfolgend wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung er­ läutert, bei der der Abschervorgang und der Vorgang des Stumpfverschweißens teilweise gegenüber der dritten Ausfüh­ rungsform modifiziert ist.

Eine Draufsicht auf den Gesamtaufbau ist in Fig. 5 darge­ stellt. Gemäß Fig. 5 ist eine Stumpfverschweißvorrichtung 411 als eine Laserschweißmaschine ausgebildet, die einen Laser­ arbeitskopf 409 zur Bildung eines Laserstrahles, der von einem nicht dargestellten Laseroszillator erzeugt wird, und zum Aus­ senden des Laserstrahles in einer vertikal nach unten ausge­ richteten Richtung (eine Richtung senkrecht zur Zeichenebene gemäß Fig. 5) in einer Form aufweist, bei der der Arbeitskopf 409 in Horizontalrichtung frei bewegbar nach rechts und links (X-Richtung) vorgesehen ist. Daher wird die Stumpfschweiß­ vorrichtung bei dieser Ausführungsform als Laserschweiß­ vorrichtung 411 bezeichnet.

Die Laserschweißvorrichtung 411 ist mit einer Plasmaüber­ wachungsvorrichtung zum Beobachten des erzeugten Zustandes ei­ nes Plasmas in einem Laserstrahlbereich bezüglich der ver­ schweißten Bereiche der Rohlinge versehen. Ferner ist eine Schweißnahtprüfvorrichtung zum Überprüfen des Aufbaus der Schweißnaht vorgesehen. Da der Typ der Laserschweißmaschine 411 an sich bekannt ist, ist dessen detaillierte Beschreibung nicht nötig.

An Stellen in Vor- und Rückrichtung (Richtung der Y-Achse) der Laserschweißmaschine 411 sind eine sogenannte OK-Stufe 413 und eine NG-Stufe 415 an der Laserschweißmaschine 411 angeordnet. Es wird eine Bestimmung der Qualität der verschweißten Produkte gemäß den Ergebnissen der Beobachtung der Plasmaüberwachungsvorrichtung und den Ergebnissen der Schweißnahtprüfvorrichtung durchgeführt. Wenn das verschweißte Produkt als "gut" qualifiziert wird, wird es zur OK-Stufe 413 befördert und das Produkt wird nach der Verschweißung auf einer Palette P1 mittels eines Roboters R1 abgestapelt. Wenn das Produkt als "nicht gut" qualifiziert wird, wird es zur NG-Stufe 415 transportiert und dieses Produkt wird auf einer Palette P2 mittels eines Roboters R2 abgelegt.

Auf beiden Seiten der Laserschweißmaschine 411, in Rechts- Links-Richtung gesehen (X-Richtung), sind erste und zweite Schervorrichtungen 417A, 417B symmetrisch in Bezug auf einen Mittelpunkt der Laserschweißmaschine 411 angeordnet. Die ersten und zweiten Schervorrichtungen 417A, 417B sind derart angeordnet, daß erste und zweite Rohling-Positionier- und Fördervorrichtungen 419A, 419B den Schervorrichtungen 417A bzw. 417B gegenüber angeordnet sind.

An Positionen in der Nachbarschaft der ersten und zweiten Roh­ ling-Positionier- und Fördervorrichtungen 419A, 419B sind erste und zweite Speicher (Lager) 421A, 421B angeordnet, in denen die ersten und zweiten Rohlinge 401 bzw. 403 gestapelt sind. Ferner sind erste und zweite Transferroboter 423A, 423B zum Transportieren der Rohlinge 401, 403 von den ersten und zweiten Speichern 421A, 421B zu den ersten und zweiten Positionier- und Fördervorrichtungen 419A, 419B vorgesehen.

Die ersten und zweiten Schervorrichtungen 417A, 417B sind in der Nachbarschaft einer verlängerten Linie der Bewegungsbahn des Laserarbeitskopfes 409 der Laserschweißmaschine 411 in X-Richtung angeordnet. Jede der Schervorrichtungen 417A, 417B ist mit oberen und unteren Schneiden 417U, 417L zum Abscheren versehen und weisen ferner einen Rückanschlag zur Ausführung einer Positionierung des Werkstückes auf, so daß der Rück­ anschlag beweglich in Richtung nach vorne und nach hinten ist. Diese Konstruktion ist ein üblicher Typ, so daß eine detail­ lierte Beschreibung der ersten und zweiten Schervorrichtungen 417A und 417B entbehrlich ist.

Da die Konstruktion der ersten und zweiten Rohling-Positio­ nier- und Fördervorrichtungen 419A und 419B die gleichen sind, wird nachfolgend lediglich die erste Positionier- und Förder­ vorrichtung 419A beschrieben.

Gemäß Fig. 6 weist jede der ersten und zweiten Positionier- und Fördervorrichtungen 419A, 419B eine Führungsbasis (Führungstisch) 425 auf, die sich von einem Abscherbereich SH entsprechend der Schervorrichtung 417 zu einem Schweißbereich WE zum Ausführen der Stumpfverschweißung unter Verwendung der Laserschweißmaschine 411 erstreckt. Ferner ist eine Gleitbasis (Gleitschlitten) 429 vorgesehen, die hin- und herbeweglich zwischen dem Scherbereich SH und dem Schweißbereich WE entlang eines Führungseinrichtung (z. B. Führungsschienen oder -schlitze) 427 angeordnet ist, der auf der Führungsbasis 425 vorgesehen ist.

Auf der Gleitbasis 429 ist eine Palettenladevorrichtung 431 angeordnet. Die Palettenladevorrichtung 431 ist frei hin- und herbeweglich zwischen dem Abscherbereich SH und dem Schweißbereich WE zusammen mit der Gleitbasis 429 angeordnet. Wenn die Gleitbasis 429 im Scherbereich SH angeordnet ist, ist die Palettenladevorrichtung 431 auf einer Hilfsbasis (Tisch) 433 gleitbeweglich, die auf einer Seite angeordnet ist, die der Seite der Schervorrichtung 417A mit der Führungsbasis 425 im Mittelpunkt gegenüber angeordnet ist.

Wenn die Gleitbasis 429 in der Position des Scherbereiches SH angeordnet ist, sind die Führungseinrichtung 435, die auf der Gleitbasis 429 angeordnet ist, und die Führungseinrichtung 437, die auf der Hilfsbasis 433 angeordnet ist, linear zueinander ausgerichtet. Demgemäß ist die Palettenladevorrichtung 431 frei beweglich zwischen der Gleitbasis 429 und der Hilfsbasis 433 entlang den Führungseinrichtungen 435 und 437. Wenn die Palettenladevorrichtung 431 auf die Hilfsbasis 433 bewegt wird, wird der obere Teil über der Gleitbasis 429 freigemacht.

Wie in Fig. 7 dargestellt ist, ist auf der Gleitbasis 429 eine Ladebasis (Beladestation oder -einrichtung) 439 angeordnet, welche beim Halten des Rohlings 401 in einer Richtung (Y-Richtung) beweglich ist, in der sie sich auf die Schermaschine 417A zu- oder von dieser weg bewegt. Ferner sind Anschläge 441 zum Begrenzen der Bewegung der Ladebasis 439 zum Zeitpunkt des aneinander Anlegens der Rohlinge 401 vorgesehen. Die Hin- und Her-Bewegung der Ladebasis 439 wird mit Hilfe einer Betätigungsvorrichtung 443 ausgeführt, die eine Betätigungsvorrichtung für eine Hin- und Her-Bewegung, wie beispielsweise einen Pneumatikzylinder, aufweist.

Ferner sind Positioniervorrichtungen 445 zum Positionieren der Rohlinge 401 vorgesehen, die auf der Ladebasis 439 angeordnet sind. Wie in Fig. 8 dargestellt ist, sind an einer Mehrzahl von Positionen der Ladebasen 439 Führungsabschnitte 427 vorgesehen, die in einer Richtung (Y-Richtung) angeordnet sind, in der sie sich auf die Schervorrichtung 417 zu oder von dieser weg bewegen. Auf einem Gleitblock 449 ist hin- und herbeweglich entlang dieses Gleitabschnittes 447 eine untere Klemmvorrichtung 451 vorgesehen, die den Rohling 401 von der Unterseite her derart halten kann, daß die untere Klemmvorrichtung 451 horizontal drehbar ist. Ferner ist zum Hin- und Her-Bewegen des Gleitblocks 449 eine Betätigungsvorrichtung 453, wie beispielsweise ein Pneumatikzylinder, vorgesehen.

Um den Rohling 401 von der Oberseite her derart festzuklemmen, daß er der unteren Klemmvorrichtung 551 gegenüber angeordnet ist, ist ein Gleitabschnitt 455 vorgesehen, der in Y-Richtung an der Unterseite der Palettenladevorrichtung 431 angeordnet ist. Eine obere Klemmvorrichtung 459 ist horizontal beweglich am unteren Ende einer vertikalen Stange 457R einer Betäti­ gungsvorrichtung 457, wie beispielsweise einem Pneumatikzylin­ der, vorgesehen, der ein Beispiel für eine Betätigungsvorrich­ tung für eine Auf- und Ab-Bewegung darstellt, die eine Hin- und Her-Bewegung entlang des Führungsabschnittes 455 ausführt.

Ein Rohlinganschlag 461 reguliert das Maß des Vorstehens des Rohlings 401 vom stirnseitigen Rand der Ladebasis 439 zur Abschermaschine 417 beim Positionieren des Rohlings 401 mit­ tels der Positioniervorrichtung 445. Wie in Fig. 9 dargestellt kann der Rohlinganschlag 461 vom Stirnrand der Ladebasis 439 in Richtung auf die Schermaschine (in Fig. 9 nach rechts ge­ richtete Richtung) vorragen. Bei dieser Ausführungsform ist der Rohlinganschlag 461 auf der Ladebasis 439 vertikal schwenkbar angeordnet. Wenn der Anschlag 461 aufwärts ge­ schwenkt worden ist, ragt der Anschlag 461 vom stirnseitigen Rand der Ladebasis 439 vor, um dadurch die Bewegung des Roh­ lings 401 zu begrenzen.

Kurz gesagt dient der Anschlag 461 nur dazu, das Maß des Vor­ ragens des Rohlings 401 zu begrenzen, welches vom stirnseiti­ gen Rand der Ladebasis 439 aus gemessen wird. Es ist auch mög­ lich, eine Konstruktion vorzusehen, bei der zum Beispiel ein Anschlag an einem vorderseitigen Endbereich der Stange vorge­ sehen ist, der vom stirnseitigen Endbereich der Ladebasis 439 vorragen kann oder sich von diesem zurückziehen kann. Es ist auch möglich, verschiedene andere Konstruktionen vorzusehen.

Ferner ist eine Klemmvorrichtung 463 zum Festklemmen und Fixieren des Rohlings 401 auf der Ladebasis 439 vorgesehen, die durch die Positioniervorrichtung 445 und die Anschläge 461 positioniert worden ist. Wie im einzelnen aus Fig. 10 ersicht­ lich ist, ist auf einem Trägerteil 465, das im Hinblick auf die Palettenladevorrichtung 431 vorgesehen ist und sich in X-Richtung erstreckt, eine Mehrzahl von Betätigungsvorrichtungen 467 vorgesehen, die beispielsweise als Pneumatikzylinder aus­ gebildet sein können, und die als ein Beispiel für Kraft-Druck­ vorrichtungen dienen. Zusätzlich sind Klemmvorrichtungen 469 jeweils an den unteren Enden der Druckkolben 467R vorgese­ hen, die in vertikaler Richtung beweglich sind. Die Klemm­ vorrichtung 463 und die Positioniervorrichtung 445 sind so an­ geordnet, daß sie sich nicht gegenseitig behindern.

An der Stelle, die in der Nähe der Abscherfläche angeordnet ist, so daß nach dem Abscheren des Endbereiches des Rohlings 401 durch die Schervorrichtung 417 keine Falten im Material des Rohlings 401 aufgrund des Einflusses plastischer Verfor­ mung auftreten, drücken die Klemmvorrichtungen 469 den Rohling 401 auf die Ladebasis 439 und fixieren diesen dadurch.

Für die zweite Rohling-Positionier- und Fördervorrichtung 419B sind die gleichen Anordnungen für die Führungsbasis 425, die Gleitbasis 429, die Ladebasis 439, die Palettenladevorrichtung 431 und die Klemmvorrichtung vorgesehen, wie sie zuvor beschrieben worden sind, um den anderen Rohling 403 abzuscheren und zu positionieren.

Wenn bei den zuvor beschriebenen Anordnungen die Gleitbasis 429 der ersten Positionier- und Fördervorrichtung 419A im Scherabschnitt SH angeordnet ist und die Palettenladevorrich­ tung 431 auf der Hilfsbasis 433 angeordnet ist, wodurch die obere Zone oberhalb der Gleitbasis 429 geöffnet wird, wird der erste Rohling 401 auf der Ladebasis 439 durch den Transport­ roboter 423 plaziert.

Danach wird die Palettenladevorrichtung 431 auf der Gleitbasis 429 bewegt. Die obere Klemmvorrichtung 459 ist auf der Unter­ seite der Palettenladevorrichtung 431 vorgesehen und die un­ tere Klemmvorrichtung 451 ist auf der Ladebasis 439 vorgese­ hen, so daß beide einander gegenüber angeordnet sind, wodurch der Rohling 401 von der oberen und der unteren Klemmvorrich­ tung 459, 451 festgeklemmt wird. Durch den Betrieb der Betäti­ gungsvorrichtung 453 wird der Rohling 401 zur Abschervorrich­ tungsseite bewegt, um von dem stirnseitigen Rand der Ladebasis 439 vorzuragen. Dann wird der Endabschnitt des Rohlings 401 gegen eine Mehrzahl von Anschlägen 461 angelegt und dadurch positioniert.

Nach Ausführung der Positionierung des Rohlings 401 wird eine Mehrzahl von Betätigungsvorrichtungen 467 betätigt, um den Rohling 401 fest auf die Ladebasis 439 unter Verwendung der Mehrzahl von Klemmvorrichtungen 469 zu drücken und dadurch zu fixieren. Danach wird der Anschlag 461 in die Ursprungsposi­ tion zurückbewegt.

Durch Betrieb der Betätigungsvorrichtung 443 wird danach die Basis 439 in Richtung auf die Schervorrichtung 417 bewegt. Dann wird der Endbereich des Rohlings 401, der von der Lade­ basis 439 vorragt, zwischen den oberen und unteren Schneiden 417U und 417L der Schermaschine 417 positioniert, wie das in Fig. 11 dargestellt ist. Dann wird der Endabschnitt unter Kraftaufbringung auf einen Tisch der Schervorrichtung 417 mit­ tels eines Plattenhalters 417P gedrückt und auf diesem fixiert, der an der Schervorrichtung 417 vorgesehen ist. Die Positionierung des Rohlings 401 bezüglich der Schervorrichtung 417 kann auf einfache Art und Weise und exakt durch Anlage des Endabschnittes des Rohlings 401 gegen den rückwärtigen An­ schlag an der Schervorrichtung 417 ausgeführt werden. Die Positionierung des Rohlings 401 bezüglich der Schervorrichtung 417 kann durch Anlage der Ladebasis 439 an den Anschlägen 441 ausgeführt werden.

Nach Ausführung der Positionierung des Rohlings 401 bezüglich der Schervorrichtung 417 wird der Schervorgang durch die obe­ ren und unteren Schneiden 417U, 417L ausgeführt. Wenn der Abschervorgang mittels der oberen und unteren Schneiden 417U, 417L wie zuvor beschrieben durchgeführt ist, wird die Ober­ fläche des Endbereiches des Rohlings 401 komprimiert, um eine gewellte Fläche nach Art einer Flagge zu bilden, und plastisch verformt und dann eingerissen, so daß die Abscherung erfolgt.

Aufgrund der Restspannung und plastischen Verformung des Mate­ rials des Rohlings 401, des Abscherens des Rohmaterials von einer Endseite aufgrund des Vorliegens eines Scherwinkels der oberen Scherschneide 417U usw. gibt es die Möglichkeit, daß ein geringes Maß an Faltenbildung und Verformung im Endbereich des Materials des Rohlings 401 auftritt, wie dies im vergrößerten Maßstab der Fig. 1B und 1C dargestellt ist.

Gemäß Fig. 1A preßt die Klemmvorrichtung 469 das Material des Rohlings 401 in der Nachbarschaft des stirnseitigen Randes der Ladebasis 439. Um zusätzliche Faltenbildung zu verhindern wird der Abstand von der Klemmvorrichtung 469 bis zur Scherfläche auf einen kleinen Wert eingestellt.

Nach dem Abscheren des Endbereiches des Rohlings 401 durch die Schervorrichtung 417, wie oben beschrieben, wird der Rohling 401 in dem Zustand gehalten, in dem der Rohling 401 auf die Ladebasis 439 mittels der Klemmvorrichtung 469 gedrückt und von dieser fixiert wird. Dann wird der Rohling 401 auf geeig­ nete Art und Weise von der Abschermaschine 417 abtranspor­ tiert. Danach wird die Gleitbasis 429 zum Schweißbereich WE bewegt.

Die zuvor beschriebene Betriebsweise wird sowohl bei der ersten wie bei der zweiten Positionier- und Fördervorrichtung 419A und 419B durchgeführt. Wenn die Gleitbasis 429 sowohl bei der ersten wie auch bei der zweiten Positionier- und Förder­ vorrichtung 419A und 419B im Schweißbereich WE positioniert wird, werden die ersten und zweiten Rohlinge 401 und 403 ein­ ander gegenüber an einer Stelle positioniert, die unterhalb des Laserarbeitskopfes 409 der Laserschweißmaschine 411 ange­ ordnet ist.

Wenn die entsprechenden Betätigungsvorrichtungen 443 zu dem Zeitpunkt in Betrieb genommen werden, zu dem die ersten und zweiten Rohlinge 401 und 403 einander gegenüber angeordnet sind und die jeweiligen Ladebasen 439 an den entsprechenden Anschlägen 441 anliegen, werden die abgescherten Verbindungs­ flächen der ersten und zweiten Rohlinge 401 und 403 mit hoher Präzision aneinander angelegt. In diesem Zustand, in dem die Verbindungsflächen der ersten und zweiten Rohlinge 401 und 403 auf diese Art und Weise aneinander anliegen, werden Laser­ strahlen auf die Verbindungsflächen vom Laserarbeitskopf 409 gerichtet und eine Laserverschweißung vorgenommen. Als Ergeb­ nis wird eine Stumpfverschweißung mit hoher Qualität erreicht.

Wie aus den vorhergehenden Erläuterungen der Erfindung offen­ sichtlich ist, werden bei dieser Ausführungsform in dem Zustand, in dem die ersten und zweiten Rohlinge 401 und 403 festgepreßt und auf der Ladebasis 439 fixiert sind, die Endbereiche abgeschnitten, um dadurch die Verbindungsflächen zu bilden. Während der oben beschriebene Fixierzustand aufrecht erhalten wird, werden die Verbindungsflächen der ersten und zweiten Rohlinge 401 und 403 aneinander angelegt. Dies unterdrückt die Verformung beispielsweise aufgrund von Restspannung und es wird eine hohe Ausrichtgenauigkeit der Verbindungsflächen aufrecht erhalten, wodurch die Verbindungsflächen in diesem Zustand aneinander angelegt werden können. Dies macht es möglich, eine Stumpfverschweißung mit hoher Präzision durchzuführen und daher eine gute Qualität der Stumpfverschweißung sicherzustellen.

Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung P10-117317 (eingereicht am 27. April 1998) wird hierdurch durch Bezug­ nahme zum Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung gemacht.

Neben anderen Abwandlungen und Modifikationen, die im Rahmen vorliegender Anmeldung möglich sind, ist es beispielsweise möglich, die Stumpfschweißvorrichtung als Lichtbogenschweißvorrichtung, Punktschweißvorrichtung, Gasschweißvorrichtung oder Plasmaschweißvorrichtung auszubilden, die anders ausgebildet sind als die Laserschweißvorrichtung. Ferner kann die Schervorrichtung durch eine Laserschneidvorrichtung ersetzt werden.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die Erfindung ein Ver­ fahren zum Stumpfschweißen mit folgenden Verfahrensschritten umfaßt: Festlegen erster und zweiter Rohlinge aus Rohmaterial auf ersten bzw. zweiten Ladebasen durch Klemmvorrichtungen; Abscheren von Endflächen der ersten und zweiten Rohlinge, um dadurch Verbindungsflächen zu bilden; Ausführen einer Stumpf­ verschweißung an jeder der Verbindungsflächen der ersten und zweiten Rohlinge, während diese Rohlinge in ihrem fixierten Zustand gehalten sind, indem die Rohlinge durch die Klemm­ vorrichtungen festgepreßt bzw. niedergedrückt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Stumpfschweißen mit folgenden Verfahrens­ schritten:
Pressen erster und zweiter Rohlinge auf erste bzw. zweite Ladebasen durch Klemmvorrichtungen, wodurch die Rohlinge fixiert werden;
Abscheren von Endflächen der ersten und zweiten Rohlinge zur Bildung von Verbindungsflächen; und
Durchführen einer Stumpfverschweißung auf jeder der Ver­ bindungsflächen der ersten und zweiten Rohlinge, während die Rohlinge in ihrem fixierten Zustand gehalten werden, indem sie mittels der Klemmvorrichtungen festgepreßt wer­ den.

2. Vorrichtung zum Stumpfverschweißen

• - mit einer ersten Ladebasis, die eine Klemmvorrichtung zum Festklemmen des Rohlings aufweist, die den Rohling in einem Zustand hält, in dem der Rohling durch Pressung auf der Ladebasis fixierbar ist;
• - mit einer zweiten Ladebasis, die eine Klemmvorrichtung zum Festklemmen eines zweiten Rohlings aufweist, die den zweiten Rohling in einem Zustand hält, in dem dieser durch Festpressen auf der zweiten Ladebasis fixiert ist;
• - mit einer ersten Schervorrichtung zum Abscheren einer Endfläche des ersten Rohlings zur Bildung einer Verbin­ dungsfläche, wobei der Rohling auf der ersten Ladebasis fixiert ist;
• - mit einer zweiten Schervorrichtung zum Abscheren einer Endfläche des zweiten Rohlings zum Bilden einer Verbin­ dungsfläche, wobei der zweite Rohling auf der zweiten Ladebasis fixiert ist; und
• - mit einer Stumpfschweißvorrichtung zum Ausführen einer Stumpfverschweißung der Verbindungsflächen der ersten und zweiten Rohlinge, die aneinander mittels der ersten und zweiten Ladebasen in einem Zustand angelegt sind, in dem die ersten und zweiten Rohlinge auf der ersten bzw. zweiten Ladebasis fixiert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Ladebasis jeweils mit einer Roh­ ling-Positioniervorrichtung versehen sind, die Endbereiche der Rohlinge auf den Ladebasen derart ausrichten kann, daß jeder der Endbereiche der Rohlinge von jedem der stirn­ seitigen Ränder der Ladebasen vorragt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Fixierpositionen der ersten und zweiten Roh­ linge durch die Klemmvorrichtung an einer Stelle nahe der Scherfläche eingestellt ist, um eine Faltenbildung aufgrund des Einflusses einer plastischen Verformung zum Zeitpunkt des Abschervorganges zu verhindern.