DE2943228T1 - Laser beam welding apparatus - Google Patents
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Description
GEYER7HAGEMANNAPARrNER
Destouchesstraße 60 · Postfach 400745 · 8000 München 40 Telefon 089/304071* ■ Telex 5-216136 hage d -Telegramm hageypatent · Telekopierer 089/304071
The Glacier Metal 20.März 1980
Company Limited, Dr.G/2,10/qi
. (wörtliche übersetzung der Ursprung-Pat
48/1 0-80M _lichen_PCT=Anmeldeunterlagen)_
PCT/GB 79/00049
Diese Erfindung bezieht sich auf Laserstrahlschweißgeräte,
welche zur Ausführung einer Schweißung entlang einer kreisbogenförmigen Bahn, beispielsweise bei der Herstellung von halbzylindrischen Gleitlagern mit einem an ein Ende einer
halbzylindrischen Schale angeschweißten Abschlußflansch,
ausgebildet sind.
welche zur Ausführung einer Schweißung entlang einer kreisbogenförmigen Bahn, beispielsweise bei der Herstellung von halbzylindrischen Gleitlagern mit einem an ein Ende einer
halbzylindrischen Schale angeschweißten Abschlußflansch,
ausgebildet sind.
Es ist bekannt, Laserstrahlschweißgeräte zur Ausführung einer Schweißung entlang einer kreisbogenförmigen Bahn zu
vermitteln. Jedoch sind solche Geräte zum Anschweißen von
Flanschen an Lagerschalen in einem kontinuierlichen Hochgeschwindigkeitsyerfahren nicht geeignet, weil die Werkstücke gegenseitig und zum Strahl sehr genau positioniert werden
müssen, um die geforderten Toleranzniveaus zu erzielen, und diese Genauigkeit bei allen Endprodukten erzielt werden muß.
vermitteln. Jedoch sind solche Geräte zum Anschweißen von
Flanschen an Lagerschalen in einem kontinuierlichen Hochgeschwindigkeitsyerfahren nicht geeignet, weil die Werkstücke gegenseitig und zum Strahl sehr genau positioniert werden
müssen, um die geforderten Toleranzniveaus zu erzielen, und diese Genauigkeit bei allen Endprodukten erzielt werden muß.
Das Laserstrahlschweißgerät nach der vorliegenden Erfindung
weist Mittel zum Lenken eines Laserstrahls entlang einer Be-
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zugsachse zu einem Gehäuse, welches eine Laserdüse und
Reflektoren zur Zuleitung des Strahls zur Düse trägt, und einen Motor auf, welcher angeordnet ist, um das Gehäuse
und die Düse um die Bezugsachse zu drehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät weiterhin ein Spannmittel
enthält, welches angeordnet ist, um ein Werkstück in einer festen Position bezüglich der Bezugsachse zu halten.
Das Drehen um die Bezugsachse erfolgt zweekmaßigerweise
über einen Winkel von 180 , um die oben genannte halbkreisförmige Schweißung auszuführen, und es können Mittel
zur Einstellung der Position der Düse radial in Bezug auf die Bezugsachse entsprechend dem Radius der jeweils hervorzubringenden
Schweißung vorhanden sein.
Die oben geschilderte Lagerart weist häufig an jedem Ende
der halbzylindrischen Lagerschale einen Abschlußflansch auf, und demgemäß kann das Gerät ein zweites, ähnliches
Gehäuse aufweisen, welches vom ersten Gehäuse entlang der Bezugsachse versetzt ist, so daß das Werkstück zwischen
den beiden Düsen angeordnet werden kann," wobei jedes Gehäuse von seinem Motor angetrieben werden kann, um eine
Schweißung zwischen einem Plansch und dem entsprechenden Ende der halbzylindrischen Schale zu bewirken.
Es ist bevorzugt, die Schweißungen nicht simultan, sondern nacheinander auszuführen, und demgemäß kann derselbe
Strahl für beide Schweißungen benutzt werden, und zwar mit Hilfe von Mitteln zum abwechselnden Lenken des Strahles
zur Düse im einen Gehäuse und zur Düse im anderen Gehäuse. Solche Mittel umfassen zweckmäßigerweise einen zurückziehbaren
Spiegel, welcher in die Bahn des einkommenden Laserstrahls eingesetzt und aus dieser Bahn zurückgezogen
werden kann.
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Ein oder jedes Gehäuse kann in der Richtung der Bezugsachse einstellbar sein, um den Abstand zwischen den beiden
Düsen entsprechend den Dimensionen des Werkstückes zu verändern.
Es ist einsehbar, daß das Gerät so konzipiert werden kann, daß es selbsttätig in ununterbrochenen Zyklen betrieben
werden kann, von denen jeder darin besteht, eine bestückte Spannvorrichtung in den Raum zwischen den Düsen zu
bringen, die Schweißung an einem Ende des Lagers durch Drehen einer Düse über 180 zu machen, und dann den Strahl
zur anderen Düse zu lenken, so daß die zweite Schweißung durch Drehen des Motors an jenem Ende gemacht werden kann,
wonach die Spannvorrichtung entladen wird. Eine zweckdienliche Anordnung mit zwei oder mehr Spannvorrichtungen auf
einem Tisch oder beweglichen Arm ermöglicht es, eine Spannvorrichtung von einem geschweißten Lager zu befreien und
mit neuen Komponenten zu bestücken, während die Komponenten der anderen Spannvorrichtung verschweißt werden.
Die Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung eines halbzylindrischen Lagers, welches eine Schale mit einem
Flansch an einem Ende aufweist, bei welchem Verfahren ein Laserstrahl entlang einer Bezugsachse zu einem Gehäuse gelenkt
wird, der Strahl zu einer vom Gehäuse getragenen Laserdüse reflektiert wird, und das Gehäuse sowie die Düse
über 180° um die Bezugsachse gedreht werden, um den Flansch an das eine Ende der Schale anzuschweißen, gekennzeichnet
durch Halten des Werkstücks in Spannmitteln in einer festen Position bezüglich der Bezugsachse.
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Die einzige Figur ist ein schematischer Aufriß eines Laserstrahlschweißgerätes,
welches zum Anschweißen halbringförmiger Abschlußflansche an eine halbzylindrische
Lagerschale, wie in der britischen Patentanmeldung Nr.
46 708/76 (Fall 637) beschrieben, ausgebildet ist.
Lagerschale, wie in der britischen Patentanmeldung Nr.
46 708/76 (Fall 637) beschrieben, ausgebildet ist.
Ein von einer Quelle 11 projizierter Laserstrahl wandert
durch ein Rohr 12, um auf einen Spiegel 15 auftreffen zu
können, welcher den Strahl durch ein weiteres Rohr 14 zu
einem Spiegel 15 reflektiert, von wo er durch ein längenveränderliches
Rohr 16 zu einem drehbaren Gehäuse 17 reflektiert wird, welches eine Laserdüse 18 und ein Paar
von zusammenwirkenden Reflektoren 19 und 21 enthält, ferner einen Motor 22 und ein Getriebe 23» welche angeordnet sind, um das Gehäuse um die Achse des Strahles (die Bezugsachse 4-1) im Rohr 16 zu drehen. Das Gehäuse 17 kann sich in einem Lager 24 drehen, durch welches das Rohr 16 den
Laserstrahl lenkt, und welches selbst durch ein Paar von Armen 25 von einem Sattel 26 an einem Tragebalken 27 getragen wird, welcher sich über die Länge des Gerätes erstreckt und an seinem linken Ende ein Gehäuse 28 für den Spiegel 13 trägt, ferner das Rohr 14-, um den Laserstrahl zum Spiegel 15 zu führen. Der Sattel 26 ist tatsächlich
am Balken über einen hydraulischen Stellmotor 29 angebracht, welcher ausgefahren werden kann, um den Sattel 26, das Lager 24 und das Gehäuse 17 mit seiner Laserdüse 18 in der Zeichnung nach links zu bewegen, und zwar von einer extremen Position, welche durch einen Anschlag 31 definiert ist, und in welcher die Düse 18 sich im wesentlichen auf der Mittellinie 32 des Gerätes befindet, in eine Position, in wel-
von zusammenwirkenden Reflektoren 19 und 21 enthält, ferner einen Motor 22 und ein Getriebe 23» welche angeordnet sind, um das Gehäuse um die Achse des Strahles (die Bezugsachse 4-1) im Rohr 16 zu drehen. Das Gehäuse 17 kann sich in einem Lager 24 drehen, durch welches das Rohr 16 den
Laserstrahl lenkt, und welches selbst durch ein Paar von Armen 25 von einem Sattel 26 an einem Tragebalken 27 getragen wird, welcher sich über die Länge des Gerätes erstreckt und an seinem linken Ende ein Gehäuse 28 für den Spiegel 13 trägt, ferner das Rohr 14-, um den Laserstrahl zum Spiegel 15 zu führen. Der Sattel 26 ist tatsächlich
am Balken über einen hydraulischen Stellmotor 29 angebracht, welcher ausgefahren werden kann, um den Sattel 26, das Lager 24 und das Gehäuse 17 mit seiner Laserdüse 18 in der Zeichnung nach links zu bewegen, und zwar von einer extremen Position, welche durch einen Anschlag 31 definiert ist, und in welcher die Düse 18 sich im wesentlichen auf der Mittellinie 32 des Gerätes befindet, in eine Position, in wel-
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cher sie sich dicht neben dem Gehäuse des Spiegels 15 befindet,
und in welcher Position das Rohr 16 kontrahiert ist.
Ein ähnlicher Satz von Komponenten ist auf der anderen Seite von der Mittellinie vorhanden, und in der Zeichnung
ist jener Satz von Komponenten mit voll gegen einen Anschlag 33 ausgefahrenem Stellmotor 29 dargestellt, und das Rohr 16,
dessen Mittellinie auf der Bezugsachse 41 liegt, ist voll kontrahiert wiedergegeben. Eine Mikrometervorrichtung 34· ermöglicht
es, die Position der Düse 18 axial genau einzustellen.
In dem links von der Mittellinie veranschaulichten Zustand ist der Laserstrahl von der Düse 18 zu einem Punkt hin gerichtet,
welcher die Mittellinie 32 im wesentlichen auf der Bezugsachse 41 schneidet, jedoch ist der Spiegel 21 an einem
Stellmotor angebracht, welcher bei 36 einen Schaft aufweist,
und kann er in die in Pig. 1 rechts gezeigte Position bewegt werden, in welcher die Düse 18 wesentlich von der Bezugsachse
41 weg versetzt ist.
Das Gerät ist zum Anschweißen eines halbringförmigen Flansches an jedes Ende einer halbzylindrischen Lagerschale auf
die in der britischen Patentanmeldung Nr. 46 708/76 (Pail 637) beschriebene Art und Weise ausgebildet, und zu diesem
Zweck werden die Komponenten in einem Spannmittel 38 gehalten, welches eine Anzahl von Spannvorrichtungen 39 aufweist,
im wesentlichen wie unter Bezug auf die britische Patentanmeldung Kr. 2 398/76 (Pail 648) beschrieben. Das Spannmittel
38 ist allgemein zwischen den beiden Düsen 18 angeordnet und bezüglich des Balkens 27 fixiert, so daß es auch bezüglich
der Bezugsachse 41 fixiert ist.
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Der Abstand zwischen den beiden Düsen kann durch Betätigung der beiden Stellmotoren 29 entsprechend der Breite der Anordnung
von Schale und Abschlußflanschen eingestellt werden, und der Radialversatz der Düsen 18 von der Bezugsachse 41
kann durch Betätigung der Stellmotoren 36 eingestellt werden, um mit dem Radius der Abschlußflansche überein zu stimmen,
wo die Laserstrahlschweißung gemacht werden soll.
Die Schweißlinie ist ein Halbkreis, und die Düse 18 kann über einen geeigneten Halbkreis durch Antrieb des Motors
22 gedreht werden. Anschläge (nicht dargestellt) sind vorgesehen, um die Bewegung der Düse 18 am Ende ihrer halbkreisförmigen
Bahn zu begrenzen.
Die Abschlußflansche werden mit der halbzylindrischen Schale in der Spannvorrichtung fest zusammengesetzt, und dann
wird der erste Flansch, welcher sich links von der Mittellinie 32 befindet, auf die oben geschilderte Art und Weise
mit der Schale verschweißt. Dann wird der Spiegel 13 durch
einen Stellmotor 51 aus der Zeichnungsebene herausbewegt,
so daß der Laserstrahl von der Quelle 11 nicht das Rohr 14
herunter reflektiert wird, sondern entlang des Rohres 42 zu einem Spiegel 43 in einem Gehäuse 44 reflektiert wird, welches
ebenfalls am Balken 2? angebracht ist und dem Gehäuse 28 entspricht. Betätigung des Motors 22 rechts von der Mittellinie
ermöglicht dann das Ausführen einer ähnlichen halbkreisförmigen Schweißung auf jener Seite der Lagerschale, so
daß das Verschweißen der drei Komponenten miteinander abgeschlossen ist.
Die beiden Schweißoperationen können sehr schnell unter automatischer Steuerung erfolgen, und dann kann die das
verschweißte Werkstück haltende Spannvorrichtung 39 aus der Schweißposition geschwenkt werden, um eine ähnliche
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Spannvorrichtung 39» welche zuvor mit drei weiteren Lagerkomponenten
bestückt worden ist, in die Schweißposition zum Verschweißen dieser Komponenten miteinander schwenken
zu können, während die bereits verschweißte Lageranordnung von ihrer Spannvorrichtung als fertiger Artikel entfernt
wird und drei weitere Komponenten in die nunmehr leere Spann-; vorrichtung 39 eingebracht werden können.
In Verbindung mit den in der Anmeldung Nr. 2 398/76 beschriebenen Spannvorrichtungen erlaubt es die beschriebene Maschine,
nach dem in der Anmeldung Nr. 46 708/76 beschriebenen Verfahren
hergestellte Lager schnell in einem kontinuierlichen Verfahren zu produzieren.
Die Geschwindigkeit der Bewegung der Laserdüsen 18 um ihre kreisförmigen Bahnen beträgt zweckmäßigerweise 1 bis 2 "/see.
Das Getriebe 23 kann so angeordnet werden, daß es automatisch jene Geschwindigkeit entlang des halbkreisförmigen Bogens aufrecht
erhält, auch bei Bewegungen der Düsen 18 auf verschiedenen Radien von der Lagerachse, welche mit der Bezugsachse 4-1
koinzidiert. Bewegung einer Düse 18 radial kann also von einer automatischen Neueinstellung des Übersetzungsverhältnisses
zwischen dem Motor 22 und dem Gehäuse 17 begleitet sein.
Bei einer zweckmäßigen Anordnung treibt der Motor 22 ein Planetenrad
45 in Bezug auf ein Zwischenrad 46, welches selbst mit einem Sonnenrad 47 kämmt, das am Lager 24 befestigt ist.
030S(H/005S
Claims (10)
- -JiF-4QAnsprücheΛ. Laserstrahlschweißgerät, welches Mittel zum Lenken eines Laserstrahls entlang einer Bezugsachse zu einem Gehäuse, welches eine Laserdüse und Reflektoren zur Zuleitung des Strahls zur Düse trägt, und einen Motor aufweist, welcher angeordnet ist, um das Gehäuse und die Düse um die Bezugsachse zu drehen, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Gerät weiterhin ein Spannmittel umfaßt, welches angeordnet ist, um ein Werkstück in einer festen Position bezüglich der Bezugsachse zu halten.
- 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse angeordnet ist, um sich über einen Winkel von 180° um die Bezugsachse zu drehen, um eine halbkreisförmige Schweißung auszuführen.
- 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mittel zur Einstellung der Position der Düse radial bezüglich der Bezugsachse entsprechend dem Radius der Schweißung.
- 4-. Gerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein zweites Gehäuse, welches eine zweite Laserdüse und Reflektoren zur Zuleitung des Strahls zur zweiten Düse trägt, und einen zweiten Motor, welcher angeordnet ist, um das zweite Gehäuse und die zweite Düse um die Bezugsachse zu drehen, wobei das zweite Gehäuse vom ersten Gehäuse entlang der Bezugsachse versetzt ist, und wobei das Spannmittel angeordnet ist, um das Werkstück im Raum zwischen den beiden Gehäusen in Position zu halten.030604/0056
- 5. Gerät nach Anspruch 4-, gekennzeichnet durch Mittel zum Lenken des Strahls abwechselnd zur ersten Düse und zur zweiten Düse.
- 6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkmittel einen Spiegel umfaßt, welcher zwischen einer Position in der Bahn des Strahles und einer Position außerhalb der Bahn des Strahles bewegbar ist.
- 7. Gerät nach Anspruch M-, 5 oder 6, dadurch g e k e η nz ei chnet, daß das erste und/oder zweite Gehäuse in der Richtung der Bezugsachse einstellbar ist, um den Abstand zwischen den Düsen entsprechend den Dimensionen des Werkstükkes zu verändern.
- 8. Gerät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Spannmittel eine Vielzahl von Spannvorrichtungen umfaßt, welche angeordnet sind, so daß das Werkstück in der ersten Spannvorrichtung geschweißt wird, während die restlichen Spannvorrichtungen von ihrem geschweißten Werkstück befreit und mit neuen Komponenten bestückt werden.
- 9· Verfahren zur Herstellung eines halbzylindrischen Lagers, welches eine Schale mit einem Flansch an einem Ende aufweist, bei welchem Verfahren ein Laser entlang einer Bezugsachse zu einem Gehäuse gelenkt wird, der Strahl zu einer vom Gehäuse getragenen Laserdüse reflektiert wird, und das Gehäuse sowie die Düse über 180 um die Bezugsachse gedreht werden, um den Flansch an das eine Ende der Schale anzuschweißen, gekennzeichnet durch Halten des Werkstückes in Spannmitteln in einer festen Position bezüglich der Bezugsachse.030604/0056
- 10. Verfahren zur Herstellung eines halbzylindrischen Lagers, welches eine Schale mit einem Flansch an jedem Ende aufweist, wobei das Verfahren das Verfahren gemäß Anspruch 9 umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend der Strahl entlang der Bezugsachse zu einem zweiten Gehäuse gelenkt wird, der Strahl zu einer zweiten, vom zweiten Gehäuse getragenen Laserdüse reflektiert wird, und das zweite Gehäuse sowie die zweite Düse über 180° um die Bezugsachse gedreht werden, um einen zweiten Flansch an das andere Ende der Schale anzuschweißen.03060A/0058
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