WO1996024458A1 - Verfahren und einrichtung zum bruchtrennen von werkstücken - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum bruchtrennen von werkstücken Download PDF

Info

Publication number
WO1996024458A1
WO1996024458A1 PCT/DE1995/001790 DE9501790W WO9624458A1 WO 1996024458 A1 WO1996024458 A1 WO 1996024458A1 DE 9501790 W DE9501790 W DE 9501790W WO 9624458 A1 WO9624458 A1 WO 9624458A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
notch
laser
workpiece
optics
focusing
Prior art date
Application number
PCT/DE1995/001790
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Hofmann
Siegfried Gruhler
Helmut Kutz
Original Assignee
Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=27214811&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO1996024458(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority claimed from DE19534360A external-priority patent/DE19534360C2/de
Priority claimed from DE29519126U external-priority patent/DE29519126U1/de
Application filed by Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh filed Critical Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh
Priority to EP95942634A priority Critical patent/EP0808228B2/de
Priority to DE59505466T priority patent/DE59505466D1/de
Publication of WO1996024458A1 publication Critical patent/WO1996024458A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/04—Connecting-rod bearings; Attachments thereof
    • F16C9/045—Connecting-rod bearings; Attachments thereof the bearing cap of the connecting rod being split by fracturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D31/00—Shearing machines or shearing devices covered by none or more than one of the groups B23D15/00 - B23D29/00; Combinations of shearing machines
    • B23D31/002—Breaking machines, i.e. pre-cutting and subsequent breaking
    • B23D31/003—Breaking machines, i.e. pre-cutting and subsequent breaking for rings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching
    • B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
    • B23K26/389—Removing material by boring or cutting by boring of fluid openings, e.g. nozzles, jets

Definitions

  • the invention relates to a method for breaking workpieces according to the preamble of claim 1, a device and a laser for performing the method according to the preamble of claim 11 and 18 and a workpiece that can be processed by the generic method.
  • the fracture separation process is used in particular in the production of connecting rods for internal combustion engines, with a connecting rod blank having a connecting rod head, a connecting rod shaft and a connecting rod bearing section being produced first. Two diametrically opposite notches are then formed in the inner circumferential surface of the connecting rod bearing section, which provide a plane of fracture along which the connecting rod is separated into a part with a connecting rod foot and a connecting rod cover. As such, fracture separation takes place in a fracture separation station, in which an expanding mandrel is lowered into the connecting rod bearing section, so that the connecting rod breaks along the predetermined fracture plane due to the spreading forces applied and the concentration of stress in the notch plates. So far, two methods of introducing the notch have been used. One method consists in forming the notches by a broaching method, wherein, due to the shape of the broaching tool, V-shaped notches are formed which have a relatively large notch width.
  • broaching needles relatively expensive tools
  • dimensional deviations in the notch dimensions can occur which are not acceptable given the high quality requirements of the motor vehicle industry.
  • the broaching needles have to be ground or exchanged at predetermined intervals, which increases the production costs.
  • coolants and lubricants must be used in the known broaching methods in order to increase the service life of the tools and to prevent a change in the structure of the connecting rod due to overheating of the machining surfaces.
  • the broaching system In order to prevent contamination of the other processing stations, the broaching system must be separated locally from the break separation station and the other stations, and the connecting rod must be carefully cleaned before being transported to the next processing station.
  • a pulse laser which is operated with a power of 400 W, is used to introduce the V-shaped notches.
  • the laser beam In order to support the V-shaped notch formation, the laser beam must be swiveled transversely to it in addition to its axial feed, so that practically the flange ken of the V-groove are formed by two different operations.
  • the object of the invention is to create a method for breaking a workpiece, a device and a laser for carrying out this method, and a workpiece suitable therefor, by means of which a reproducible fracture surface can be achieved with minimal expenditure on device technology and energy is.
  • the low power and the associated small space requirement for the radiation device make it possible to integrate it into a break separation system, as is known, for example, from a prior application by the applicant.
  • a break separation system as is known, for example, from a prior application by the applicant.
  • the following explanations refer to a laser as an example, as already mentioned, but other radiation sources can also be used, so that the exemplary embodiments and further developments are not limited to one laser.
  • the energy requirement can be further minimized by the beam maintaining its orientation to the notch plane during the processing of a notch, ie the laser beam is only moved along an axis with respect to the workpiece, the width of each notch section corresponding to the width of the notch and is predetermined by the area of action of the laser beam.
  • notch sections as obliquely running cylindrical or finger-shaped blind holes.
  • the inclination of these blind holes enables the laser head with its optics to remain essentially above or below the workpiece.
  • the device used in the method according to the invention can be provided with a support for the laser or focusing optics, which permits its displacement parallel to the longitudinal notch axis and / or a pivoting of the focusing optics about an axis perpendicular to the fracture plane of the workpiece. Due to the pivotability of the focusing optics, the two diametrically opposite notches in the peripheral wall of the workpiece recess can be produced in a simple manner. The workpiece can be moved relatively to it, even when the focusing optics are stationary. For economic reasons, it may be necessary to increase the number of workpieces notched per unit of time.
  • the laser beam is directed via beam switches and / or beam splitters to one focusing optic or is split between the two focusing optics.
  • This variant enables two workpieces to be machined in one machining cycle.
  • Such a method can be carried out, for example, with a laser in which the two optics can be pivoted separately from the laser device and guided in the laser station in two or three axes and are connected to the stationary laser device via light guides.
  • the axes of the two focusing optics are preferably arranged in parallel and at a distance from one another and the laser beam is preferably passed on to one of the focusing optics via a beam splitter, so that only one of the optics works in each case.
  • the two remaining notches of both workpieces can then be formed in succession by means of a synchronous pivoting movement of the two optics by approximately 90 ° and, if appropriate, a lateral displacement of the focusing optics. Since the two optics are connected to the laser device via light guides and only the two optics have to be pivoted and displaceable, Since the comparatively heavy and voluminous laser device is mounted in a stationary manner, the requirements for the swivel bearing and for the movement damping are considerably reduced in comparison with the previously described solution in such an embodiment.
  • the elastic light guides leave a great deal of scope for feed and pivoting movements without the need for special guides or supports.
  • a focusing head with two focusing optics is assigned to a laser device, the optical axes of which are set at approximately 90 ° to one another.
  • the focusing head, together with the laser device is displaceably mounted in the laser station in three axes, but because of the 90 ° position of the focusing optics, no swiveling movement is required to form the diametrically opposite notches.
  • both a beam splitter and a beam splitter can be used, the corresponding notches of two workpieces arranged in parallel next to one another initially being formed simultaneously by appropriate geometric coordination of the two focusing optics and division of the laser beam generated by the common laser device become.
  • the two remaining notches of the two workpieces are then formed in two successive work steps by correspondingly controlling one focusing optic via a beam splitter and corresponding transverse displacement of the focusing head (including laser device).
  • a beam splitter and corresponding transverse displacement of the focusing head (including laser device).
  • the beam splitter allows a laser with a higher power to be used, so that a laser beam with the power described above can be applied practically via any focusing optics and thus the simultaneous removal of formation of two notches can be carried out in an optimal time.
  • a YAG laser is preferably used, by means of which an average power of less than 200 W, preferably 60 W (the pulse power is in the KW range) can be applied per notch.
  • the device and the laser can be used particularly advantageously in the production of connecting rods for internal combustion engines.
  • FIG. 1 shows a partial representation of a connecting rod processed by the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a section along the line AA in FIG. 1; 3 shows a detailed illustration of the connecting rod in the view according to FIG. 2;
  • Fig. 5 is a schematic side view of part of the device from Fig. 4;
  • Fig. 6 is a plan view of the part of the device shown in Fig. 5;
  • FIG. 7 shows a laser station according to a further exemplary embodiment
  • FIGS. 7 and 8 shows a detailed illustration of the focusing optics from FIGS. 7 and
  • Fig. 9 shows a third embodiment of a laser for performing the method according to the invention.
  • connecting rod 1 shows part of a connecting rod 1 with a connecting rod foot 2, a connecting rod shaft 4 and a connecting rod cover 6.
  • the connecting rod foot 2 and the connecting rod cover 6 delimit a connecting rod bearing recess 8, which receives a slide bearing (not shown) for support on a crankshaft of an internal combustion engine.
  • Such a connecting rod is usually forged or made from cast alloys.
  • the connecting rod cover 6 is first formed in one piece with the connecting rod foot and the two are separated in a subsequent fracture separation process (cracking) into the connecting rod cover 6 and the other parts of the connecting rod 1.
  • a subsequent fracture separation process cracking
  • two diametrically opposite notches 10 are formed in the circumferential wall of the bearing recess 8, which notches define a fracture plane 12, which is shown in FIG. 1 by dash-dotted lines as section line AA.
  • the connecting rod 1 is fractured on a fracture separation system which is described in detail in the applicant's previously cited prior application and to which reference is made for the sake of simplicity.
  • an expanding mandrel is immersed in the connecting rod bearing recess 8, so that the connecting rod breaks along the fracture plane 12 due to the spreading forces applied and is thus separated into the connecting rod cover 6 and the connecting rod base 2.
  • the notches in contrast to the previously known state of the art — are not continuous, but in the form of a perforation which is formed from a large number of notch sections 16 lying one behind the other in a line.
  • these are designed as cylindrical or finger-shaped blind holes which, in the illustration according to FIGS. 2, 3, extend obliquely downward into the peripheral wall of the recess 8.
  • the axis of the notch sections 16 encloses an angle ⁇ of 30-60 ° with the connecting rod axis 18 or the notch axis. Structural examinations have shown that due to the low laser power, the formation of martensite in the edge region (dash-dotted in FIG. 3) of the notch sections 16 is minimal, so that the fractured surfaces remain easy to process. In the areas between the edge areas No martensite formation could be found in two adjacent notch sections 16.
  • the center distance A between two adjacent notch sections 16 is approximately 0.25 mm, their diameter D is approximately 0.15-0.22 mm and the depth T of a notch section is approximately 0.6-0.8 mm.
  • each notch section 16 has a common notch base 20, from which the individual notch sections 16 extend obliquely downwards. This means that in the area of the notch base 20, the notch 10 is continuous, the width of the notch base (perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 3) corresponding approximately to the diameter D.
  • the inclination ⁇ of the notch sections is predetermined by the angle of incidence of the laser beam, which can be adjusted by an appropriate inclination of the focusing optics 22.
  • the laser head is shifted downward parallel to the Z direction in FIG. 2, so that the described row of holes of notch sections 16 is formed by a pulse control of the laser beam.
  • the common notch base 20 can be formed by operating the laser at a power which is slightly higher than that which would be necessary for the sole formation of the notch recesses 16. Due to this somewhat increased laser power, the notch sections 16 smear at their end section facing the bearing recess 8, so that they pass into the common notch base 20. In extreme cases, this can lead to the notch base 20 extends almost over the entire depth of the notch, so that the notch sections are reduced to a minimum.
  • the focusing optics 22 are pivoted by 90 °, so that the laser beam (dashed line in FIG. 2) is directed onto the diametrically opposite side of the bearing recess 8.
  • the depth of the notch base 20 is preferably less than the depth of those parts of the notch sections 16 which extend away from the notch base.
  • the depth T is essentially determined by the length of the notch sections 16.
  • FIG. 4 shows a top view of a device for breaking a connecting rod 1.
  • This device hereinafter called the cracking line, has a clocked transport device 24, which carries receptacles 26 for the connecting rods 1, which are removed from a magazine 28.
  • the conrods 1 lie on the receptacles 26 with their large areas parallel to the plane of the drawing.
  • the removed connecting rod 1 is first fed by means of the transport device 24 to a laser station 60 with a laser device 30, which in the embodiment shown is designed as a YAG laser. After introducing the notches described above, the transport device 24 is actuated, so that in the next working cycle the connecting rod 1 is transported to a cracking station 32, with which a spreading cylinder, not shown, is lowered into the bearing recess 8 until the connecting rod is along the fracture plane 12 is broken into the connecting rod foot 2 and the connecting rod cover 6.
  • the connecting rod parts are held in their starting position by the receptacle 26 and conveyed to the next work stations 34 ff., In which the connecting rod parts are blown out, processed further and finally put together again. After assembly, the connecting rod is removed from the transport device 24 and fed to the next manufacturing step.
  • the energy supply, the gas supply and the cooling of the laser are also indicated with the reference symbols 36, 38 and 40.
  • the laser requires only relatively little energy to make a notch (approximately 60 W average power)
  • a laser with small geometric dimensions can be used, so that the overall system is very compact in construction.
  • the required safety measures can also be reduced to a minimum, whereas when using the usual lasers with an average power of 400-600 W, considerably higher demands are placed on operational safety. If the following refers to a power, the mean power of the laser is meant, the pulse power is much higher.
  • the transport device 24 in the area of the laser device 30 is covered by a laser protective hood 42.
  • the laser device 30 used has an approximately cuboid housing body 44, on the end end of which faces the connecting rod 1.
  • the focusing optics 22 is arranged, via which the laser beam is deflected by 90 towards the connecting rod 1.
  • FIG. 5 shows a beam, the distance of the focusing optics 22 from the connecting rod 1 corresponding to the focal length of the focusing optics, so that the laser beam is focused precisely on the section of the laser to be processed.
  • the focal length of the focusing optics for connecting rod machining is approximately 100 mm, the magnification factor preferably being 2: 1.
  • the laser device 30 with the focusing optics 22 is mounted on a 90 ° swivel table 48, which in turn is fastened on a tool table 50 which displaces the laser device 30 in Z. Direction allowed.
  • the swivel table 48 has a mounting arm to which the laser device 30 is fastened with the housing 44.
  • the holding arm 52 is mounted on the swivel table 48 so that it can rotate about a pivot point X, the swiveling of the swivel table 48 taking place via an actuating cylinder 54 which acts on a bracket 56.
  • the laser beam is directed onto the left wall of the connecting rod 1, while when the actuating cylinder 54 is retracted, the swivel table 48 and thus also the focusing optics 22 are pivoted about the articulation point X, so that the laser beam - as shown in FIG. 2 - is directed onto the right side wall of the connecting rod 1.
  • a row of holes is first completely completed, with the focusing optics 22 being moved in the direction Z, so that a row of notches with the corresponding desired notch section depth and the desired notch section distance.
  • the focusing optics are pivoted by 90 ° and the second notch is formed in the same way.
  • a suction device 58 is provided below the connecting rod receptacle 26.
  • a single focusing or laser optics was used to form a notch of an individual workpiece
  • two focusing optics are used to simultaneously process two workpieces arranged parallel to one another on the transport device 24 or at least in a common machining operation ⁇ tion cycle to be able to edit, so that the productivity can be increased significantly.
  • a cracking station 32 can be used, which can be provided with two spreading cylinders, for example, in order to crack the two connecting rods at the same time.
  • FIG. 7 shows a first embodiment of this type, in which a laser station 60 is provided with two focusing optics 62 and 63. Via the two focusing optics 62, 63, two connecting rods la and lb arranged parallel to one another on the transport device 24 - or rather, on a corresponding connecting rod receptacle (not shown) - can be processed.
  • the focusing optics 62 and 63 are each connected to the laser device 30 via light guides 64 in that the actual laser beam is generated. In the present case, it is preferably a YAG laser with a power of approximately 60 W.
  • the laser device 30 is assigned a cooler 40 and possibly a gas supply (not shown).
  • the conventional light guide 64 is used, a diameter of about 0.2 mm being advantageous when using a step index fiber, while other diameters can also be used when using a gradient fiber. Since the step index fibers are usually considerably cheaper than gradient fiber light guides, the first-mentioned light guides with a diameter of approximately 0.2 mm are used.
  • the laser station 60 has at least two NC axes Z and X, which allow a horizontal and vertical displacement of the focusing optics 62, 63. Furthermore, the focusing optics 62, 63 are mounted so that they can be pivoted by approximately 90 ° in the frame of the laser station 60, so that they can be pivoted from the pivot position shown by solid lines in FIG. 7 to a position offset by 90 ° .
  • the elastic light guides 64 allow the focusing optics 62, 63 to be pivoted and shifted over a wide range.
  • the mounting of the focusing optics 62, 63 and the servomotors for the NC -Axis can be carried out comparatively simply or with lower power, as is the case with the above-described exemplary embodiment, since both the laser device and the focusing optics are stored in the laser station.
  • the laser station 60 will also be designed with a third NC axis, which permits adjustment in the Y direction, so that a simple adaptation to different connecting rod geometries and focal lengths of the focusing optics 62, 63 is possible. Variants are also conceivable in which the focusing optics 62, 63 can be pivoted or displaced separately from one another, although separate drives must then be assigned to them. Such control may be necessary, for example, in the case of complicated connecting rod geometries to avoid collisions.
  • FIG. 8 shows a detailed representation of the two focusing optics 62, 63.
  • the focusing optics 63 on the right in FIG. 8 are shown in a starting position in which the focusing optics 63 are arranged outside the connecting rod 1b.
  • the focusing optics 63 can assume such a starting position, for example, before the start of a machining cycle.
  • the two connecting rods 1a, 1b are fed to the processing station 60 in the transport direction T, so that they are accommodated in a correspondingly spaced manner in correspondingly designed connecting rod receptacles.
  • the positional orientation of the two connecting rods la, lb corresponds to that which they also occupy in the cracking station.
  • the focusing optics 62, 63 are moved over the NC axes (X, Y, Z) until the two optics are aligned and focused with reference to the desired score line.
  • the two focusing optics 62, 63 then assume a position such as that assumed by the focusing optics 62 shown on the left in FIG. 8, although the focusing optics is still arranged above the connecting rod la.
  • the laser beam is guided via the light guide 64 to one of the focusing optics 62 or 63 by appropriate control of the laser device 30 and a beam shunt, not shown.
  • the above-described notch sections are then formed, for example, on the right-hand inner wall of the connecting rod 1 a in FIG. 8 by means of pulse-like control of the laser device 30 and by a feed in the Z direction. 8 in the illustration according to FIG. 8 is directed downwards, so that there is a "piercing" working stroke.
  • the beam splitter is then switched over so that the laser beam is guided to the focusing optics 63.
  • the notch sections of the inner wall of the connecting rod 1b on the right in FIG. 8 are then formed by a subsequent upward feed (parallel to the Z direction), the “advancing” working stroke resulting from the opposite feed direction.
  • the two focusing optics 62, 63 are moved upward (Z direction) in FIG. 8, pivoted through 90 °, so that they assume the position shown in broken lines in FIG. 7. Then the two focusing optics 62, 63 are aligned by a corresponding feed movement in the X direction with reference to the connecting rods la, lb and by a working stroke downwards and corresponding pulse control of the laser device 30 the notch sections shown on the left in FIG. 8 of the connecting rod 1b, in which case the direction of advance is from top to bottom (piercing working stroke).
  • the last notch is then formed on the left inner wall of the connecting rod la during the upward movement (dragging working stroke), so that both connecting rods la and lb are provided with the notch sections described above and in T direction to the cracking station 32 are continued.
  • two connecting rods 1 a, 1 b can be processed in one work cycle, with only a single laser having comparatively low power must be used, so that the safety and technical expenditure on equipment is reduced to a minimum.
  • the embodiment described above can also be used for machining only one workpiece, in which case only one focusing lens is controlled.
  • FIG. 9 shows a further variant of a laser station according to the invention, the laser station again having a frame (not shown) in which a laser device 30 with a focusing head 66 is guided, the unit consisting of laser device 30 and Focusing head 66 is displaceably guided along NC axes (X, Y, Z), so that the laser station can be used for different connecting rod geometries.
  • the laser device with the focusing optics is thus mounted in the frame of the laser station 60, similar to the exemplary embodiment described first.
  • the focusing head 66 is not pivotally mounted on the laser station 60 or on the laser device 30, but remains in the initial position shown in FIG. 9.
  • the focusing head 66 has two focusing optics 68, 69, the optical axes of which intersect approximately at an angle of 90 °.
  • the distance between the two connecting rods la, lb is selected in this exemplary embodiment shown such that the two laser beams generated by the focusing optics 68, 69 can simultaneously be focused on the two outer notches of the connecting rods la, lb.
  • a laser device with a power of approximately 120 W is provided, the laser beam being able to be split over both focusing optics 68, 69 via a beam splitter, not shown, so that the power per focusing optics 68, 69 is approximately 60 W.
  • a performance has proven to be optimal for the formation of the notch sections.
  • This variant thus enables two notches to be formed simultaneously in a single operation.
  • a work cycle carried out with such a laser station can have the following sequence:
  • the laser device with the focusing head 66 is first brought via the NC axes (X, Y, Z) into the starting position shown in FIG. 9, in which the focusing head 66 is arranged above the connecting rods la, lb.
  • the focusing head 66 including the laser device 30
  • the two outer notches of the connecting rod 1 a and the connecting rod 1 b are formed simultaneously during the downward movement.
  • the focusing head 66 is moved back to its starting position and the focusing head 66 is moved in the X direction until the focusing optics 68 is focused with respect to the left inner wall (FIG. 9) of the connecting rod 1b arranged on the right.
  • a second downward stroke in the Z direction then works out the second notch of the connecting rod 1b via the focusing optics 68, the laser beam generated by the laser device 30 being guided via a beam deflector (not shown) only to the focusing optics 68 - the focusing optics 69 has no effect in this operating state.
  • the focusing head 66 is moved up again and the focusing optics 69 are aligned with respect to the circumferential wall of the left connecting rod la in FIG. 9, so that after switching the beam switch and moving the focusing head 66 downwards, the last notch of the connecting rod la can be produced .
  • the processing time and the effort for supporting the focusing optics can be significantly reduced compared to the previously described variants.
  • the feed and the pulse duration may be adapted to the higher power of the laser device (120 W).
  • the laser device by appropriately controlling the laser device in these operating states, only a laser beam with a lower power (60 W) is emitted.
  • the productivity of the laser station can thus be further reduced with minimal expenditure on device technology. times further increase, so that a higher production capacity can be made available.
  • the inventive design of the notch sections makes it possible for the first time to integrate a laser system into a cracking line, the martensite formation in the notch area being reduced to a minimum due to the low laser power, so that further processing of the connecting rod is possible in a simple manner . Due to the special design of the notch with a large number of notch sections, a perforation is formed which ensures a defined breaking behavior of the connecting rod. As already mentioned above, however, the application of the invention is not limited to connecting rod production, but rather is generally applicable to production processes in which a workpiece is to be broken into two parts, which are to be put together again in the subsequent operation .
  • a different end energy source can also be used instead of the laser in order to introduce the notch sections according to the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zum Bruchtrennen eines metallischen Werkstückes, eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und ein dafür geeignetes Werkstück (1), bei dem der Bruchebenenverlauf durch eine Kerbe (10) vorgegeben ist, die aus einer Vielzahl von in einer Reihe hintereinanderliegenden Kerbabschnitten (16) gebildet ist. Zur Ausbildung der Kerbabschnitte (16) kann ein Laser (22) mit vergleichsweise geringer Laserleistung eingesetzt werden, wodurch Gefügeänderungen im Kerbbereich auf ein Minimum reduziert sind.

Description

Verfahrenund Einrichtungzum Bruchtreπnen vonWerkstücken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Einrichtung und einen Laser zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11 bzw. 18 und ein Werkstück, das nach dem gattungsgemäßen Verfahren verarbeitbar ist.
Das gattungsgemäße Bruchtrennen von Werkstücken findet dann Anwendung, wenn die bruchgetrennten Teile nach dem Bruchtrennvorgang (Cracken) nach einigen Zwischenbearbei¬ tungsschritten wieder zusammengefügt werden sollen. Durch die beim Bru'chtrennen entstehende unregelmäßige, ver¬ gleichsweise großflächige Bruchfläche wird ein definier¬ tes Zusammenfügen der Werkstücke erleichtert, wobei die Verzahnungen ein seitliches Verschieben der Werkstücktei¬ le verhindern.
Das Bruchtrennverfahren findet insbesondere bei der Her¬ stellung von Pleueln für Verbrennungsmotoren Anwendung, wobei zunächst ein Pleuelrohling mit einem Pleuelkopf, einem Pleuelschaft und einem Pleuellagerabschnitt herge- stellt wird. In der Innenumfangsflache des Pleuellagerab¬ schnittes werden dann zwei einander diametral gegenüber¬ liegende Kerben ausgebildet, die eine Bruchebene vorge¬ ben, entlang der das Pleuel in ein Teil mit einem Pleuel¬ fuß und einen Pleueldeckel aufgetrennt werden. Das Bruch- trennen als solches erfolgt in einer Bruchtrennstation, in der ein Spreizdorn in den Pleuellagerabschnitt abge¬ senkt wird, so daß aufgrund der aufgebrachten Spreiz¬ kräfte und der Spannungskonzentration in den Kerbschei¬ teln, das Pleuel entlang der vorgegebenen Bruchebene bricht. Bisher wurden im wesentlichen zwei Verfahrensweisen zum Einbringen der Kerbe eingesetzt. Ein Verfahren besteht darin, die Kerben durch ein Räumverfahren auszubilden, wobei, bedingt durch die Form des Räumwerkzeugs V-förmige Kerben ausgebildet werden, die eine verhältnismäßig große Kerbweite aufweisen.
Derartige Räumverfahren haben den Nachteil, daß relativ teure Werkzeuge (Räumnadeln) erforderlich sind, und daß bedingt durch die Abnutzung der Werkzeuge Maßabweichungen in den Kerbmaßen auftreten können, die bei den hohen Qua¬ litätsanforderungen der Kfz-Industrie nicht akzeptabel sind. Um diesen Nachteil zu beseitigen, müssen die Räum¬ nadeln in vorbestimmten Abständen geschliffen oder ausge- wechselt werden, wodurch die Produktionskosten erhöht werden.
Zudem müssen bei den bekannten Räumverfahren Kühl- und Schmiermittel eingesetzt werden, um die Standzeit der Werkzeuge zu erhöhen und eine Gefügeänderung des Pleuels durch Überhitzung der Bearbeitungsflächen zu verhindern. Um eine Verschmutzung der sonstigen Bearbeitungsstationen zu verhindern, muß die Räumanlage örtlich von der Bruch¬ trennstation und den sonstigen Stationen getrennt und das Pleuel vor dem Weitertransport zur nächsten Bearbeitungs¬ station sorgfältig gereinigt werden.
Um diese Nachteile zu überwinden, ist in der US-Patent¬ schrift 5,208,979 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Laser zum Einbringen der Kerben verwendet wird.
Zum Einbringen der wiederum V-förmigen Kerben wird ein Impuls-Laser verwendet, der mit einer Leistung von 400 W betrieben wird. Um die V-förmige Kerbausbildung zu unter- stützen, muß der Laserstrahl neben seinem Axialvorschub quer dazu verschwenkt werden, so daß praktisch die Flan- ken der V-Nut durch zwei verschiedene Arbeitsgänge ausge¬ bildet werden.
Beim Einsatz dieses Verfahrens hat es sich gezeigt, daß es äußerst schwierig ist, die Laserleistung und die Fo- kussierung des Laserstrahls derart zu steuern, daß einer¬ seits ein vollständiges Aufschmelzen des Materials in der V-Kerbe gewährleistet ist, andererseits eine vorgegebene Maximaltiefe der Kerbe nicht überschritten wird.
Bei ungünstigen Betriebsbedingungen konnte es auftreten, daß der Laserstrahl die Umfangswandung des Pleuellagerab¬ schnittes vollständig durchdrang, so daß die Anlagefläche zwischen Pleueldeckel und Pleuelfuß an dieser Durchdrin- gungsstelle verringert ist.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bruchtrennen eines Werkstückes, eine Vorrichtung und einen Laser zur Durchführung dieses Ver- fahrens und ein dafür geeignetes Werkstück zu schaffen, durch die bei minimalem vorrichtungstechnischem und ener¬ getischem Aufwand eine reproduzierbare Bruchfläche er¬ zielbar ist.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, hinsichtlich der Vorrich¬ tung durch die Merkmale des Patentanspruchs 11, hinsicht¬ lich des Lasers durch die Merkmale des Patentanspruchs 18 und hinsichtlich des Werkstücks durch die Merkmale des Patentanspruchs 21 gelöst.
Durch die Maßnahme, die Kerbe aus einer Vielzahl von Kerbabschnitten auszubilden, die linienförmig hinterein¬ ander!iegend angeordnet sind, und die in Form einer "Perforation" die Bruchebene vorbestimmen, kann das Volu¬ men des aufzuschmelzenden und zu verdampfenden Materials gegenüber der aus der US-5,208,979 bekannten Lösung we¬ sentlich verringert werden. Durch diese Weiterbildung läßt sich eine Energie- oder Strahlungsquelle, beispiels¬ weise ein Laser mit einer erheblich verringerten Leistung einsetzen, die nur noch einen Bruchteil der Leistung des in dem US-Patent eingesetzten Lasers beträgt. Anstelle des Lasers können auch andere Energie- oder Strahlungs¬ quellen, wie beispielsweise Elektronenstrahleinrichtungen etc. verwendet werden.
Durch die erheblich verringerte Leistung (sog. mittlere Leistung) wird die Erwärmung des Werkstückes im Bereich der Bearbeitungsfläche verringert, so daß einer uner¬ wünschten Gefügeumwandlung (Martensit-Bildung) im Kerben- bereich vorgebeugt wird.
Des weiteren ermöglicht es die geringe Leistung und der damit verbundene geringe Platzbedarf für die Strahlungs¬ einrichtung, beispielsweise das Lasergerät, dieses in ei- ne Bruchtrennanlage zu integrieren, wie sie beispielswei¬ se aus einer Voranmeldung der Anmelderin bekannt ist. Auf diese Weise wird es bei minimalem Platz- und Energiebe¬ darf erstmals ermöglicht, das Einbringen der Kerben, das Bruchtrennen, Weiterbearbeiten und Zusammenfügen des Werkstückes, beispielsweise eines Pleuels, in einer ein¬ zigen Anlage durchzuführen, wobei der Transport des Werk¬ stücks über eine allen Bearbeitungsstationen gemeinsame Transporteinrichtung erfolgen kann.
Die folgenden Ausführungen sind beispielhaft auf einen Laser bezogen, wie bereits erwähnt, lassen sich jedoch auch andere Strahlungsquellen verwenden, so daß die Aus¬ führungsbeispiele und Weiterbildungen nicht auf einen La¬ ser beschränkt sind. Der Energiebedarf läßt sich weiter minimieren, indem der Strahl während der Bearbeitung einer Kerbe seine Orien¬ tierung zur Kerbebene beibehält, d.h. der Laserstrahl wird lediglich entlang einer Achse mit Bezug zum Werk- stück bewegt, wobei die Breite jedes Kerbabschnittes der Breite der Kerbe entspricht und durch den Einwirkbereich des Laserstrahls vorgegeben ist.
Der vorrichtungstechnische Aufwand läßt sich weiter mini- mieren, indem die Kerbabschnitte als schräg verlaufende zylinder- oder fingerförmige Sacklöcher ausgebildet wer¬ den. Die Schrägstellung dieser Sacklöcher ermöglicht es, daß der Laserkopf mit seiner Optik im wesentlichen ober¬ halb oder unterhalb des Werkstücks angeordnet bleiben kann.
Ein verbessertes Bruchverhalten erhält man, wenn die Kerbe mit einer gemeinsamen Kerbbasis ausgebildet wird, aus der heraus sich die Kerbabschnitte in die Wandung der Werkstückausnehmung hineinerstrecken.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kerbabschnitte und die Kerbe mit den Abmessungen gemäß den Unteranspruch 7 ausgebildet wird.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Vorrich¬ tung kann mit einer Abstützung der Laser- oder Fokussier- optik versehen werden, die deren Verschiebung parallel zur Kerblängsachse und/oder eine Verschwenkung der Fokus- sieroptik um eine Achse senkrecht zur Bruchebene des Werkstücks erlaubt. Durch die Verschwenkbarkeit der Fo- kussieroptik können die beiden einander diametral gegen¬ überliegenden Kerben in der Umfangswandung der Werkstück- ausnehmung auf einfache Weise hergestellt werden. In ki- ne atischer Umkehr kann auch bei stillstehender Fokus- sieroptik das Werkstück relativ dazu bewegt werden. Aus wirtschaftlichen Gründen kann es erforderlich sein, daß die Anzahl der pro Zeiteinheit gekerbten Werkstücke erhöht werden muß. In diesem Fall ist bei dem erfindungs- gemäßen Verfahren und bei der entsprechenden Vorrichtung vorgesehen, einem Lasergerät, d.h. der Einheit, in der der eigentliche Laserstrahl erzeugt wird, zwei Fokussier¬ optiken zuzuordnen. In diesem Fall wird der Laserstrahl über Strahlweichen und/oder Strahlteiler zu jeweils einer Fokussieroptik geleitet bzw. auf beide Fokussieroptiken aufgeteilt. Diese Variante ermöglicht es, daß zwei Werk¬ stücke in einem Bearbeitungszyklus bearbeitet werden kön¬ nen.
Ein derartiges Verfahren kann beispielsweise mit einem Laser durchgeführt werden, bei dem die beiden Optiken ge¬ trennt vom Lasergerät verschwenkbar und in zwei oder drei Achsen verschiebbar in der Laserstation geführt und über Lichtleiter mit dem stationär angeordneten Lasergerät verbunden sind. Dabei sind die Achsen der beiden Fokus¬ sieroptiken vorzugsweise parallel und im Abstand zueinan¬ der angeordnet und der Laserstrahl wird vorzugsweise über eine Strahlweiche wahlweise an eine der Fokussieroptiken weitergeleitet, so daß jeweils nur eine der Optiken ar- beitet. Durch entsprechende Betätigung der Strahlweiche läßt sich somit bei einem Arbeitsvorschub der beiden Fo¬ kussieroptiken die Kerbe eines Werkstücks ausbilden, wäh¬ rend beim Rückhub und entsprechender Umsteuerung der Strahlweiche die Kerbe des zweiten Werkstücks ausgebildet wird. Durch eine synchrone Schwenkbewegung beider Optiken um etwa 90° und gegebenenfalls eine seitliche Verschie¬ bung der Fokussieroptiken können dann nacheinander die beiden restlichen Kerben beider Werkstücke ausgebildet werden. Da die beiden Optiken über Lichtleiter mit dem Lasergerät verbunden sind und nur noch die beiden Optiken verschwenk- und verschiebbar gelagert sein müssen, wäh- rend das vergleichsweise schwere und voluminöse Laserge¬ rät stationär gelagert ist, sind bei einer derartigen Ausführung die Anforderungen an die Schwenklagerung und an die Bewegungsdämpfung gegenüber der vorbeschriebenen Lösung ganz erheblich verringert. Die elastischen Licht¬ leiter lassen einen großen Spielraum für Vorschub- und Schwenkbewegungen, ohne daß es besonderer Führungen oder Abstützungen bedarf.
Bei einer weiteren Variante wird einem Lasergerät ein Fo- kussierkopf mit zwei Fokussieroptiken zugeordnet, deren optische Achsen um etwa 90° zueinander angestellt sind. Bei dieser Variante wird der Fokussierkopf gemeinsam mit dem Lasergerät in drei Achsen verschiebbar in der Laser- Station gelagert, wobei es jedoch aufgrund der 90°-An- stellung der Fokussieroptiken keiner Schwenkbewegung be¬ darf, um die einander diametral gegenüberliegenden Kerben auszubilden. Bei dieser Variante kann sowohl ein Strahl¬ teiler als auch eine Strahlweiche eingesetzt werden, wo- bei durch entsprechende geometrische Abstimmung der bei¬ den Fokussieroptiken und Aufteilung des vom gemeinsamen Lasergerät erzeugten Laserstrahls zunächst gleichzeitig die voneinander entfernten Kerben zweier parallel neben¬ einander angeordneter Werkstücke ausgebildet werden. Durch entsprechende Ansteuerung jeweils einer Fokussier¬ optik über eine Strahlweiche und entsprechende Querver¬ schiebung des Fokussier-Kopfs (inklusive Lasergerät) wer¬ den dann in zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen die beiden verbleibenden Kerben der beiden Werkstücke ausge- bildet. Das heißt, bei dieser Variante können vier Kerben durch drei Arbeitshübe ausgebildet werden, so daß die Be¬ arbeitungszeit reduzierbar ist. Des weiteren erlaubt es die Verwendung des Strahlteilers einen Laser mit höherer Leistung einzusetzen, so daß praktisch über jede Fokus- sieroptik ein Laserstrahl mit der vorstehend beschriebe¬ nen Leistung aufbringbar und somit die gleichzeitige Aus- bildung zweier Kerben in einer optimalen Zeit durchführ¬ bar ist.
In den vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Ansprüchen 18 bis 20 wird ein Laser beansprucht, der zum Einsatz bei der vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Einrichtung und zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens zur Be¬ arbeitung zweier Werkstücke geeignet ist.
Vorzugsweise wird ein YAG-Laser verwendet, durch den pro Kerbe eine mittlere Leistung von weniger als 200 W, vor¬ zugsweise 60 W (die Impulsleisung liegt im KW-Bereich) aufbringbar ist.
Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Werkstücks gemäß einer Merkmalskombination der Unteransprüche 21-25 ge¬ währleistet ein optimales Bruchverhalten, bei einer maxi¬ malen Anlagefläche zwischen den beiden nach dem Bruch¬ trennen erhaltenen Werkzeugteilen.
Das vorbeschriebene Verfahren, die Vorrichtung und der Laser lassen sich ganz besonders vorteilhaft bei der Her¬ stellung von Pleueln für Verbrennungsmotoren einsetzen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Teildarstellung eines nach dem erfindungsge¬ mäßen Verfahren bearbeiteten Pleuels;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1; Fig. 3 eine Detaildarstellung des Pleuels in der Ansicht nach Fig. 2;
Fig. 4 eine Einrichtung zur Bearbeitung eines Pleuels;
Fig. 5 eine schematische Seitendarstellung eines Teils der Einrichtung aus Fig. 4;
Fig. 6 eine Draufsicht auf den in Fig. 5 dargestellten Teil der Einrichtung;
Fig. 7 eine Laserstation gemäß einem weiteren Ausfüh- rungsbeispiel;
Fig. 8 eine Detaildarstellung der Fokussieroptiken aus Fig. 7 und
Fig. 9 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Lasers zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 ist ein Teil eines Pleuels 1 mit einem Pleuel¬ fuß 2, einem Pleuelschaft 4 und einem Pleueldeckel 6 dar¬ gestellt. Der Pleuelfuß 2 und der Pleueldeckel 6 begren- zen eine Pleuellagerausnehmung 8, die ein Gleitlager (nicht gezeigt) zur Abstützung an einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors aufnimmt.
Ein derartiges Pleuel wird in der Regel geschmiedet oder aus Gußlegierungen hergestellt. Dabei wird zunächst der Pleueldeckel 6 einstückig mit dem Pleuelfuß ausgebildet und die beiden in einem sich anschließenden Bruchtrenn¬ vorgang (Cracken) in den Pleueldeckel 6 und die sonstigen Teile des Pleuels 1 aufgetrennt. Um eine definierte Bruchfläche zu erhalten, werden in der Umfangswandung der Lagerausnehmung 8 zwei einander diame¬ tral gegenüberliegende Kerben 10 ausgebildet, die eine Bruchebene 12 definieren, die in Fig. 1 strichpunktiert als Schnittlinie A-A dargestellt ist. Das Bruchtrennen des Pleuel 1 geschieht auf einer Bruchtrennanlage, die in der eingangs zitierten Voranmeldung der Anmelderin aus¬ führlich beschrieben ist, und auf die der Einfachheit halber Bezug genommen wird. Beim Bruchtrennen taucht in die Pleuellager-Ausnehmung 8 ein Spreizdorn ein, so daß aufgrund der aufgebrachten Spreizkräfte das Pleuel ent¬ lang der Bruchebene 12 bricht und somit in den Pleuel¬ deckel 6 und den Pleuelfuß 2 aufgetrennt wird.
Nach dem Trennvorgang werden die Bruchflächen gereinigt, weiterbearbeitet und die beiden Pleuelteile 2, 6 mit Hilfe von den Schrauben zusammengefügt, die das Pleuel entlang den Linien 14 in Fig. 1 durchsetzen.
Wie in den Fig. 2 und 3 detailliert dargestellt ist, sind die Kerben - im Gegensatz zum bisher bekannten Stand der Technik - nicht durchgehend ausgebildet sondern in Form einer Perforation, die aus einer Vielzahl von linienför- mig hintereinanderliegenden Kerbabschnitten 16 gebildet ist. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind diese als Zylinder- oder fingerförmige Sacklöcher ausgebildet, die sich in der Darstellung nach den Fig. 2, 3 schräg nach unten in die Umfangswandung der Ausnehmung 8 erstrecken. Die Achse der Kerbabschnitte 16 schließt dabei mit der Pleuelachse 18 oder der Kerbachse einen Winkel α von 30- 60° ein. Gefügeuntersuchungen haben gezeigt, daß aufgrund der geringen Laserleistung, die Martensitbildung im Rand¬ bereich (strichpunktiert in Fig. 3) der Kerbabschnitte 16 minimal ist, so daß die Bruchflächen gut bearbeitbar bleiben. In den Bereichen zwischen den Randbereichen zweier benachbarter Kerbabschnitte 16 konnte keine Mar- tensitbildung festgestellt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt der Achabstand A zwischen zwei benachbarten Kerbabschnitten 16 etwa 0,25 mm deren Durchmesser D etwa 0,15-0,22 mm und die Tiefe T eines Kerbabschnitts etwa 0,6-0,8 mm.
Wie weiterhin insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht hat je- der Kerbabschnitt 16 eine gemeinsame Kerbbasis 20, von der aus sich die einzelnen Kerbabschnitte 16 schräg nach unten erstrecken. Das heißt also, im Bereich der Kerbba¬ sis 20 ist die Kerbe 10 durchgehend ausgeführt, wobei die Breite der Kerbbasis (senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 3) etwa dem Durchmesser D entspricht.
Es sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch ohne die gemeinsame Kerbbasis 20 und mit anderen Maßen A, D, T usw. realisierbar ist.
Die Neigung α der Kerbabschnitte ist durch den Einfalls¬ winkel des Laserstrahls vorbestimmt, der durch eine ent¬ sprechende Neigung der Fokussieroptik 22 einstellbar ist. Der Laserkopf wird parallel zur Z-Richtung in Fig. 2 nach unten verschoben, so daß durch eine Impulsansteuerung des Laserstrahls die beschriebene Lochreihe von Kerbabschnit¬ ten 16 gebildet wird.
Die gemeinsame Kerbbasis 20 läßt sich ausformen, indem der Laser mit einer Leistung betrieben wird, die etwas höher ist, als diejenige, die zur alleinigen Ausbildung der Kerbausnehmungen 16 notwendig wäre. Durch diese etwas erhöhte Laserleistung verschmieren die Kerbabschnitte 16 an ihrem der Lagerausnehmung 8 zugewandten Endabschnitt, so daß diese in die gemeinsame Kerbbasis 20 übergehen. Im Extremfall kann dies soweit führen, daß sich die Kerb- basis 20 nahezu über die gesamte Tiefe der Kerbe er¬ streckt, so daß die Kerbabschnitte auf ein Minimum redu¬ ziert sind.
Um die Kerbabschnitte 16 in dem in Fig. 2 rechten Teil des Pleuelfußes 2 auszubilden, wird die Fokussieroptik 22 um 90° verschwenkt, so daß der Laserstrahl (gestrichelt in Fig. 2) auf die diametral gegenüberliegende Seite der Lagerausnehmung 8 gerichtet ist.
Für den Fall, daß bei der Ausbildung der Kerben im Pleu¬ elfuß 2 eine Kerbbasis 20 hergestellt wird, ist die Tiefe der Kerbbasis 20 vorzugsweise geringer als die Tiefe der¬ jenigen, sich von der Kerbbasis weg erstreckenden Teile der Kerbabschnitte 16. Das heißt, die Tiefe T wird im we¬ sentlichen durch die Länge der Kerbabschnitte 16 be¬ stimmt.
In Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine Einrichtung zur Bruchtrennung eines Pleuels 1 dargestellt.
Diese Einrichtung, im folgenden Cracklinie genannt, hat eine getaktete Transporteinrichtung 24, die Aufnahmen 26 für die Pleuel 1 trägt, die einem Magazin 28 entnommen werden. Die Pleuel 1 liegen mit ihren Großflächen paral¬ lel zur Zeichenebene auf den Aufnahmen 26 auf.
Das entnommene Pleuel 1 wird mittels der Transportein¬ richtung 24 zunächst eine Laserstation 60 mit einem La- sergerät 30 zugeführt, das beim gezeigten Ausführungsbei¬ spiel als YAG-Laser ausgeführt ist. Nach Einbringen der vorbeschriebenen Kerben wird die Transporteinrichtung 24 angesteuert, so daß im nächsten Arbeitstakt das Pleuel 1 zu einer Crackstation 32 transportiert wird, mit der ein nicht dargestellter Spreizzylinder in die Lagerausnehmung 8 abgesenkt wird, bis das Pleuel entlang der Bruchebene 12 in den Pleuelfuß 2 und den Pleueldeckel 6 bruchge¬ trennt wird.
Die Pleuelteile werden durch die Aufnahme 26 in ihrer Ausgangsposition gehalten und zu den nächsten Arbeitssta¬ tionen 34 ff. gefördert, in denen die Pleuelteile ausge¬ blasen, weiterbearbeitet und schließlich wieder zusammen¬ gefügt werden. Nach dem Zusammenfügen wird das Pleuel von der Transporteinrichtung 24 entnommen und dem nächsten Fertigungsschritt zugeführt.
In Fig. 4 sind weiterhin noch mit den Bezugszeichen 36, 38 und 40 die Energieversorgung, die Gasversorgung und die Kühlung des Lasers angedeutet.
Da der Laser zur Einbringung einer Kerbe nur relativ ge¬ ringe Energie benötigt (etwa 60 W mittlere Leistung) kann ein Laser mit geringen geometrischen Abmessungen verwen¬ det werden, so daß die Gesamtanlage sehr kompakt im Auf- bau ist. Die erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen sind ebenfalls auf ein Minimum reduzierbar, wohingegen bei der Verwendung der üblichen Laser mit einer mittleren Lei¬ stung von 400-600 W erheblich höhere Anforderungen an die Betriebssicherheit gestellt werden. Wenn im folgenden von einer Leistung die Rede ist, ist die mittlere Leistung des Lasers gemeint, die Impulsleistung liegt wesentlich höher.
Um die Bedienungsperson zu schützen, ist die Transport- einrichtung 24 im Bereich des Lasergeräts 30 durch eine Laserschutzhaube 42 abgedeckt.
Hinsichtlich weiterer Details des Lasers sei auf die Fig. 5 und 6 verwiesen. Wie daraus hervorgeht, hat das einge- setzte Lasergerät 30 einen etwa quaderförmigen Gehäuse¬ körper 44, an dessen dem Pleuel 1 zuweisenden Endab- schnitt die Fokussieroptik 22 angeordnet ist, über die der Laserstrahl um 90 hin zum Pleuel 1 umgelenkt wird.
In Fig. 5 ist ein Strahlbündel dargestellt, wobei der Ab- stand der Fokussieroptik 22 von dem Pleuel 1 der Brenn¬ weite der Fokussieroptik entspricht, so daß der Laser¬ strahl exakt auf den zu bearbeitenden Abschnitt des Laser fokussiert ist. Die Brennweite der Fokussieroptik liegt bei der Pleuelbearbeitung etwa bei 100 mm, wobei der Ver- größerungsfaktor vorzugsweise 2:1 beträgt.
Wie insbesondere aus Fig. 5 hervorgeht, ist das Laserge¬ rät 30 mit der Fokussieroptik 22 auf einem 90°-Schwenk- tisch 48 gelagert, der seinerseits auf einem Werkzeug- tisch 50 befestigt ist, der eine Verschiebung des Laser¬ geräts 30 in Z-Richtung erlaubt.
Der Schwenktisch 48 hat einen Halterungsarm, an dem das Lasergerät 30 mit dem Gehäuse 44 befestigt ist. Der Hal- terungsarm 52 ist um einen Drehpunkt X drehbar auf dem Schwenktisch 48 gelagert, wobei die Verschwenkung des Schwenktischs 48 über einen Stellzylinder 54 erfolgt, der an einer Lasche 56 angreift.
In der in Fig. 5 dargestellten ausgefahrenen Position ist der Laserstrahl auf die linke Wandung des Pleuel 1 ge¬ richtet, während beim Einfahren des Stellzylinders 54 der Schwenktisch 48 und somit auch die Fokussieroptik 22 um den Gelenkpunkt X verschwenkt wird, so daß der Laser- strahl - wie in Fig. 2 dargestellt - auf die rechte Sei¬ tenwandung des Pleuels 1 gerichtet wird. Das heißt, zum Einbringen der beiden Kerben 16 in der Pleuellagerausneh- ung 8 wird zunächst eine Lochreihe komplett fertigge¬ stellt, wobei die Fokussieroptik 22 in Richtung Z bewegt wird, so daß durch entsprechende Abstimmung des Vorschubs und der Impulsdauer eine Kerbabschnittreihe mit der ge- wünschten Kerbabschnitttiefe und dem gewünschten Kerbab- schnittabstand ausgebildet wird. Nach Fertigstellung der ersten Kerbe wird die Fokussieroptik um 90° verschwenkt und auf gleiche Weise die zweite Kerbe ausgebildet.
Um das verdampfte Pleuelmaterial von der Bearbeitungs¬ stelle wegzubringen, ist unterhalb der Pleuelaufnahme 26 eine Absaugung 58 vorgesehen.
Während bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen eine einzige Fokussier- oder Laseroptik verwendet wurde, um eine Kerbe eines einzelnen Werkstücks auszubilden, werden in den folgenden Ausführungsbeispielen zwei Fokus¬ sieroptiken eingesetzt, um zwei parallel zueinander auf der Transporteinrichtung 24 angeordnete Werkstücke gleichzeitig oder zumindest in einem gemeinsamen Bearbei¬ tungszyklus bearbeiten zu können, so daß sich die Produk¬ tivität wesentlich erhöhen läßt. In diesem Fall kann eine Crackstation 32 eingesetzt werden, die beispielsweise mit zwei Spreizzylindern versehen sein kann, um die beiden Pleuel gleichzeitig zu cracken.
Fig. 7 zeigt ein erstes derartiges Ausführungsbeispiel, bei dem eine Laserstation 60 mit zwei Fokussieroptiken 62 und 63 versehen ist. Über die beiden Fokussieroptiken 62, 63 lassen sich zwei parallel zueinander auf der Trans¬ porteinrichtung 24 - oder besser gesagt auf einer ent¬ sprechenden Pleuelaufnahme (nicht gezeigt) - angeordnete Pleuel la und lb bearbeiten. Die Fokussieroptiken 62 und 63 sind jeweils über Lichtleiter 64 mit dem Lasergerät 30 verbunden, indem der eigentliche Laserstrahl erzeugt wird. Im vorliegenden Fall handelt es sich vorzugsweise um einen YAG-Laser mit einer Leistung von etwa 60 W. Dem Lasergerät 30 ist - wie beim vorbeschriebenen Ausfüh- rungsbeispiel - ein Kühler 40 und gegebenenfalls eine Gasversorgung (nicht gezeigt) zugeordnet. Es werden han- delsübliche Lichtleiter 64 verwendet, wobei bei Verwen¬ dung einer Stufenindexfaser eine Durchmesser von etwa 0.2 mm vorteilhaft ist, während bei der Verwendung einer Gradientenfaser auch andere Durchmesser Verwendung finden können. Da die Stufenindexfaser üblicherweise erheblich preiswerter als Gradientenfaser-Lichtleiter sind, werden die erstgenannten Lichtleiter mit dem Durchmesser von et¬ wa 0.2 mm verwendet.
Die Laserstation 60 hat zumindest zwei NC-Achsen Z und X, die eine Horizontal- und Vertikalverschiebung der Fokus¬ sieroptiken 62, 63 erlauben. Des weiteren sind die Fokus¬ sieroptiken 62, 63 um etwa 90° verschwenkbar in dem Ge¬ stell der Laserstation 60 gelagert, so daß diese aus der in Fig. 7 mit durchgezogenen Linien dargestellten Schwenkposition in eine um 90° versetzte Position ver¬ schwenkbar sind. Die elastischen Lichtleiter 64 erlauben eine Verschwenkung und eine Verschiebung der Fokussierop¬ tiken 62, 63 in einem weiten Bereich. Da bei diesem Aus- führungsbeispiel lediglich die vergleichsweise leichten Fokussieroptiken 62 und 63 verschieb- und verschwenkbar im Gestell der Lasterstation 60 gelagert sind, während das Lasergerät 30 unabhängig davon stationär abgestützt ist, können die Lagerung der Fokussieroptiken 62, 63 und die Stellmotoren für die NC-Achsen vergleichsweise ein¬ fach bzw. mit geringerer Leistung ausgeführt werden, wie dies beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel der Fall ist, da dort sowohl Lasergerät als auch Fokussieroptik in der Laserstation gelagert sind.
Üblicherweise wird die Laserstation 60 auch noch mit ei¬ ner dritten NC-Achse ausgeführt werden, die eine Verstel¬ lung in Y-Richtung erlaubt, so daß eine einfache Anpas¬ sung an unterschiedliche Pleuelgeometrien und Brennweiten der Fokussieroptiken 62, 63 möglich ist. Es sind auch Varianten vorstellbar, bei denen die Fokus¬ sieroptiken 62, 63 getrennt voneinander verschwenk- oder verschiebbar sind, wobei diesen dann allerdings getrennte Antriebe zugeordnet sein müssen. Eine derartige Ansteue- rung kann beispielsweise bei komplizierten Pleuelgeome¬ trien zur Vermeidung von Kollisionen erforderlich sein.
In Fig. 8 ist eine Detaildarstellung der beiden Fokus¬ sieroptiken 62, 63 gezeigt. Dabei ist die in Fig. 8 rech- te Fokussieroptik 63 in einer Ausgangsposition darge¬ stellt, in der die Fokussieroptik 63 außerhalb des Pleuel lb angeordnet ist. Eine derartige Ausgangsposition kann die Fokussieroptik 63 beispielsweise vor Beginn eines Be¬ arbeitungszyklus einnehmen. Zu Beginn eines jeden Bear- beitungszyklus werden die beiden Pleuel la, lb in Trans¬ portrichtung T der Bearbeitungsstation 60 zugeführt, so daß diese in Parallelabstand in entsprechend ausgebilde¬ ten Pleuelaufnahmen aufgenommen sind. Die Lageorientie¬ rung der beiden Pleuel la, lb entspricht dabei derjeni- gen, die sie auch in der Crackstation einnehmen.
Anschließend werden die Fokussieroptiken 62, 63 über die NC-Achsen (X, Y, Z) verfahren, bis die beiden Optiken mit Bezug zur gewünschten Kerblinie ausgerichtet und fokus- siert sind. Beide Fokussieroptiken 62, 63 nehmen dann et¬ wa eine Position ein, wie sie die in Fig. 8 links darge¬ stellte Fokussieroptik 62 einnimmt, wobei allerdings die Fokussieroptik noch oberhalb des Pleuels la angeordnet ist. Durch entsprechende Ansteuerung des Lasergerätes 30 und einer nicht dargestellten Strahlweiche wird der La¬ serstrahl über den Lichtleiter 64 zu einer der Fokussier¬ optiken 62 oder 63 geführt. Durch impulsartige Ansteue¬ rung des Lasergeräts 30 und durch einen Vorschub in Z- Richtung werden dann die vorbeschriebenen Kerbabschnitte (siehe Fig. 3) beispielsweise an der in Fig. 8 rechten Innenwandung des Pleuels la ausgebildet, wobei der Vor- schub in Z-Richtung in der Darstellung nach Fig. 8 nach unten gerichtet ist, so daß sich ein "stechender" Ar¬ beitshub ergibt.
Anschließend wird die Strahlweiche umgeschaltet, so daß der Laserstrahl zur Fokussieroptik 63 geführt ist. Durch einen anschließenden Vorschub nach oben (parallel zur Z- Richtung) werden dann die Kerbabschnitte der in Fig. 8 rechten Innenwandung des Pleuels lb ausgebildet, wobei sich durch die entgegengesetzte Vorschubrichtung ein "schleppender" Arbeitshub ergibt.
Nach Ausbilden der Kerbabschnitte in dem Pleuel lb werden den beiden Fokussieroptiken 62, 63 nach oben (Z-Richtung) in Fig. 8 gefahren, um 90° verschwenkt, so daß sie die in Fig. 7 gestrichelt eingezeichnete Position einnehmen. An¬ schließend werden die beiden Fokussieroptiken 62, 63 durch eine entsprechende Vorschubbewegung in X-Richtung mit Bezug zu den Pleueln la, lb ausgerichtet und durch einen Arbeitshub nach unten und entsprechende Impulsan¬ steuerung des Lasergeräts 30 die in Fig. 8 linken Kerbab¬ schnitte des Pleuels lb ausgebildet, wobei hier die Vor¬ schubrichtung von oben nach unten erfolgt (stechender Ar¬ beitshub) . Durch anschließende Umschaltung der Strahlwei- ehe und Aufwärtsbewegung der Fokussieroptiken 62, 63 wird dann die letzte Kerbe an der linken Innenwandung des Pleuels la während der Aufwärtsbewegung ausgebildet (schleppender Arbeitshub), so daß beide Pleuel la und lb mit den vorbeschriebenen Kerbabschnitten versehen sind und in T-Richtung zur Crackstation 32 weitergeführt wer¬ den.
Durch den Einsatz einer Strahlweiche und die Verwendung von zwei getrennten Fokussieroptiken 62, 63 können zwei Pleuel la, lb in einem Arbeitszyklus bearbeitet werden, wobei lediglich ein einziger Laser mit vergleichsweise geringer Leistung eingesetzt werden muß, so daß der si¬ cherheitstechnische und apparatetechnische Aufwand auf ein Minimum reduziert ist.
Selbstverständlich kann die oben beschriebene Ausfüh¬ rungsform auch zur Bearbeitung nur eines Werkstückes ver¬ wendet werden, wobei in diesem Fall nur eine Fokussierop¬ tik angesteuert wird.
In Fig. 9 ist eine weitere Variante einer erfindungsgemä¬ ßen Laserstation dargestellt, wobei die Laserstation wie¬ derum ein Gestell aufweist (nicht gezeigt), in dem ein Lasergerät 30 mit einem Fokussierkopf 66 geführt ist, wo¬ bei die Einheit aus Lasergerät 30 und Fokussierkopf 66 entlang NC-Achsen (X, Y, Z) verschiebbar geführt ist, so daß die Laserstation für unterschiedliche Pleuelgeometri¬ en einsetzbar ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist somit - ähnlich wie bei dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel - das Lasergerät mit der Fokussieroptik im Gestell der Laser¬ station 60 gelagert. Im Unterschied zu diesen Ausfüh¬ rungsbeispielen ist der Fokussierkopf 66 jedoch nicht schwenkbar an der Laserstation 60 oder am Lasergerät 30 gelagert, sondern er verbleibt in der in Fig. 9 darge¬ stellten Ausgangsposition.
Der Fokussierkopf 66 hat zwei Fokussieroptiken 68, 69, deren optische Achsen sich etwa mit einem Winkel von 90° schneiden.
Der Abstand der beiden Pleuel la, lb ist bei diesem ge¬ zeigten Ausführungsbeispiel so gewählt, daß die beiden über die Fokussieroptiken 68, 69 erzeugten Laserstrahle gleichzeitig auf die beiden außenliegenden Kerben der Pleuel la, lb fokussierbar sind. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Lasergerät mit einer Leistung von etwa 120 W vorgesehen, wobei der Laserstrahl über einen nicht gezeigten Strahlteiler auf beide Fokussieroptiken 68, 69 aufteilbar ist, so daß die Leistung pro Fokussieroptik 68, 69 etwa 60 W beträgt. Wie eingangs bereits erwähnt, hat sich eine derartige Lei¬ stung als optimal für die Ausbildung der Kerbabschnitte herausgestellt.
Diese Variante ermöglicht es somit, durch einen einzigen Arbeitsgang gleichzeitig zwei Kerben auszubilden.
Ein mit einer derartigen Laserstation durchgeführter Ar- beitszyklus kann folgende Abfolge aufweisen:
Das Lasergerät mit dem Fokussierkopf 66 wird zunächst über die NC-Achsen (X, Y, Z) in die in Fig. 9 gezeigte Ausgangsposition gebracht, in der der Fokussierkopf 66 oberhalb der Pleuel la, lb angeordnet ist. Durch Absenken des Fokussierkopfs 66 (inklusive Lasergerät 30) und im¬ pulsartige Ansteuerung des Lasergeräts 30 werden bei der Abwärtsbewegung die beiden außenliegenden Kerben des Pleuels la und des Pleuels lb gleichzeitig ausgebildet. Anschließend wird der Fokussierkopf 66 wieder in seine Ausgangsposition zurückbewegt, und der Fokussierkopf 66 in X-Richtung bewegt, bis die Fokussieroptik 68 mit Bezug zur linken Innenwandung (Fig. 9) des rechts angeordneten Pleuels lb fokussiert ist. Durch einen folgenden Abwärts- hub in Z-Richtung wird dann die zweite Kerbe des Pleuel lb über die Fokussieroptik 68 ausgearbeitet, wobei der vom Lasergerät 30 erzeugte Laserstrahl über eine Strahl¬ weiche (nicht gezeigt) lediglich zur Fokussieroptik 68 geführt ist - die Fokussieroptik 69 ist in diesem Be- triebszustand ohne Wirkung. Anschließend wird der Fokussierkopf 66 wieder nach oben gefahren und die Fokussieroptik 69 mit Bezug zu der in Fig. 9 rechts liegenden Umfangswandung des linken Pleuels la ausgerichtet, so daß nach Umschalten der Strahlweiche und Abwärtsbewgung des Fokussierkopfs 66 die letzte Kerbe des Pleuels la hergestellt werden kann.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind somit lediglich drei Arbeitshübe erforderlich, um die vier Kerben auszubilden.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel der Fokussierkopf nicht verschwenkt werden muß, kann die Bearbeitungszeit und der Aufwand zur AbStützung der Fokussieroptik gegenüber den vorbeschriebenen Varianten wesentlich verringert werden. In dem Fall, in dem lediglich eine Fokussieroptik 68 oder 69 über die Strahlweiche mit dem Laserstrahl versorgt wird, kann es erforderlich sein, daß der Vorschub und die Impulsdauer an die höhere Leistung des Lasergerätes (120 W) angepaßt werden. Des weiteren ist es vorstellbar, daß durch entsprechende Ansteuerung des Lasergerätes in diesen Betriebszuständen lediglich ein Laserstrahl mit einer geringeren Leistung (60 W) abgegeben wird.
Selbstverständlich ist es auch mit dieser Variante mög- lieh, lediglich ein Pleuel la in einem Bearbeitungszyklus zu kerben, indem beispielsweise zunächst durch die Fokus¬ sieroptik 68 die in Fig. 9 linke Kerbe des Pleuels la ausgebildet wird und nach entsprechendem Querverschieben des Fokussierkopfs 66 und Umschalten der Strahlweiche über die Fokussieroptik 69 die rechte Kerbe ausgebildet wird.
Mit denen in den Fig. 7 bis 9 gezeigten Ausführungsbei- spielen läßt sich somit die Produktivität der Lasersta- tion bei minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand noch- mals weiter steigern, so daß eine höhere Produktionskapa¬ zität zur Verfügung gestellt werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kerbab- schnitte wird erstmals die Integration einer Laseranlage in eine Cracklinie ermöglicht, wobei aufgrund der gerin¬ gen Laserleistung, die Martensitbildung im Kerbbereich auf ein Minimum reduziert wird, so daß die Weiterverar¬ beitung des Pleuels auf einfache Weise möglich ist. Durch die besondere Ausgestaltung der Kerbe mit einer Vielzahl von Kerbabschnitten wird eine Perforation ausgebildet, die ein definiertes Bruchverhalten des Pleuels gewährlei¬ stet. Wie bereits vorstehend erwähnt, ist die Anwendung der Erfindung jedoch nicht auf die Pleuelfertigung be- schränkt, sondern sie ist allgemein auf Fertigungsverfah¬ ren anwendbar, bei denen ein Werkstück in zwei Teile bruchgetrennt werden soll, die im darauffolgenden Ar¬ beitsgang wieder zusammengefügt werden sollen.
Wie bereits eingangs erwähnt, kann anstelle des Lasers auch eine andere Endergiequelle verwendet werden, um die erfindungsgemäßen Kerbabschnitte einzubringen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bruchtrennen eines metallischen Werk- Stückes, das eine Ausnehmung mit zwei diametral ge¬ genüberliegenden Kerben aufweist, die den Verlauf ei¬ ner Bruchebene vorgeben, entlang der das Werkstück in einen Grundkörper und ein Deckelteil bruchgetrennt wird und die bei einem sich anschließenden Füge- schritt gemeinsam wieder die Ausnehmung bilden, wobei die Kerben durch Aufschmelzen und/oder Verdampfen des Werkstoffs mittels Strahlungsenergie, vorzugsweise Laserenergie ausgebildet werden, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Strahlungsquelle (30) derart angesteuert wird, daß eine Vielzahl von zueinander beabstandeten und linienförmig hintereinanderliegenden Kerbab¬ schnitten (16) ausgebildet werden.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß die Breite (D) eines Kerbabschnitts (16) et¬ wa der Breite der Kerbe (10) entspricht.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl während der Bearbeitung einer Kerbe (10, 16) seine Orientie¬ rung zur Kerbachsebene beibehält.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kerbabschnitt (16) als zylinderförmiges Sackloch ausgebildet wird, dessen Längsachse schräg zur Kerbachse angestellt ist.
5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeich- net, daß der Anstellwinkel (α) etwa 30-60° beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser derart an¬ gesteuert ist, daß das Ausbilden einer Kerbe mit ei¬ ner mittleren Leistung von weniger als 200 W erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbabschnitte (16) mit einer Tiefe (T) von weniger als 2 mm, einer Breite (D) von weniger als 0,5 mm und einem Axialab- stand (A) von weniger als 1 mm ausgebildet werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Kerbe (10) eine durchgehende Kerbbasis (20) ausgebildet wird, aus der sich die Kerbabschnitte (16) erstrecken.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprü¬ che, zur Bearbeitung zweier Werkstücke (la, lb) mit einem Laser, der zwei verschwenkbare Fokussieroptiken (62, 63) aufweist, die jeweils über einen Lichtleiter (64) mit einem gemeinsamen Lasergerät (30) verbunden sind, wobei jedem Werkstück (la, lb) eine Optik (62, 63) zugeordnet ist, gekennzeichnet durch die Schrit¬ te:
Einbringen einer Kerbe (10) in das erste Werk¬ stück (19) mittels der ersten Optik (62) mit ei¬ nem stechenden Arbeitsvorschub (Vorwärtshub);
- Einbringen einer Kerbe (10) in das zweite Werk¬ stück (lb) mittels der zweiten Optik (63) mit ei¬ nem schleppenden Arbeitsvorschub (Rückwärtshub);
Verschwenken der Optiken (62, 63) um etwa 90°; Einbringen der zweiten Kerbe (10) in das erste Werkstück (la) mittels der ersten Optik (62) in einem stechenden Arbeitsgang;
- Einbringen der zweiten Kerbe (10) in des zweite Werkstück (lb) mittels der zweiten Optik (63) in einem schleppenden Arbeitshub.
10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, zur Bearbeitung zweier Werkstücke (la, lb) mit einem La¬ ser der einen Fokussierkopf (66) mit zwei um vorzugs¬ weise 90° zueinander versetzte Fokussieroptiken (68, 69) aufweist, die über Strahlteiler und/oder Strahl¬ weichen mit dem Lasergerät (30) verbunden sind, ge- kennzeichnet durch die Schritte:
gleichzeitiges Einbringen der außenliegenden Ker¬ ben (10) in das erste und das zweite Werkstück (la, lb) mittels der ersten bzw. der zweiten Fo- kussieroptik (68, 69) in einem stechenden Ar¬ beitshub (Vorwärtsbewegung) , wobei beide Optiken (68, 69) über eine Strahlteiler versorgt werden;
Rückbewegung des Fokussierkopfs (66) und Einbrin- gen der zweiten Kerbe (10) in das erste Werkstück
(la) mittels der zweiten Fokussieroptik (69), die über die Strahlweiche versorgt wird;
Rückbewegung des Fokussierkopfs (66) und Einbrin- gen der zweiten Kerbe (10) in das zweite Werk¬ stück (lb) mittels der ersten Optik (68), die durch Umschalten der Strahlweiche versorgt wird.
11. Einrichtung, insbesondere zur Durchführung des Ver- fahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprü¬ che, mit einer Bruchtrennstation für das Werkstück, -26-
einer Fügestation zum Zusammenfügen der bruchgetrenn¬ ten Werkstückteile und einer Transporteinrichtung zum Transport des Werkstücks bzw. der Werkstückteile zwi¬ schen den einzelnen Bearbeitungsstationen, gekenn- zeichnet durch eine der Bruchtrennstation (32) vorge¬ schaltete Station mit einer Energiequelle, vorzugs¬ weise eine Laserstation (60), zum Einbringen einer Kerbe (10) in das Werkstück (1).
12. Einrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Lageorientierung des Werkstücks (1) in der Transportstation (32) und in der Station (60) gleich ist.
13. Einrichtung nach Patentanspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fokussieroptik (22) der Sta¬ tion (60) und/oder das Werkstück parallel zur Kerb¬ längsachse verschiebbar und/oder um eine Achse senk¬ recht zur Bruchebene verschwenkbar gelagert sind.
14. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laser der Lasersta¬ tion (60) ein YAG-Laser mit einer mittleren Leistung von weniger als 200 W pro Kerbe, vorzugsweise 60 W ist.
15. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß einem Lasergerät (30) zwei Fokussieroptiken (62, 63; 68, 69) zugeordnet sind, die zur gleichzeitigen oder sequentiellen Bear¬ beitung zweier Werkstücke (la, lb) vorgesehen sind, wobei der Laserstrahl über einen Strahlteiler und/oder eine Strahlweiche zu den Fokussieroptiken (62, 63; 68, 69) führbar ist.
16. Einrichtung nach Patentanspruch 15, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Fokussieroptiken (62, 63) über Lichtleiter (64) mit dem Lasergerät (30) verbunden sind.
17. Einrichtung nach Patentanspruch 15, gekennzeichnet durch einen Fokussierkopf (66), der die beiden Fokus¬ sieroptiken (68, 69) aufnimmt, deren optische Achsen - vorzugsweise um 90° - zueinander angestellt sind, wobei der Laserstrahl über eine Strahlweiche zu einer der Optiken (68, 69) oder über einen Strahlteiler zu beiden Optiken (68, 69) leitbar ist.
18. Laser für eine Einrichtung nach einem der Patentan- Sprüche 11 bis 17, mit einem Lasergerät (30) zur Er¬ zeugung des Laserstrahls und einer Optik (62, 63; 68, 69) zur Fokussierung des Laserstrahls auf eine Bear¬ beitungsebene, dadurch gekennzeichnet, daß dem Laser¬ gerät (30) zwei Fokussieroptiken (62, 63; 68, 69) zu- geordnet sind, die zur gleichzeitigen oder sequenti¬ ellen Bearbeitung zweier Werkstückse (la, lb) vorge¬ sehen sind, wobei der Laserstrahl über einen Strahl¬ teiler und/oder eine Strahlweiche zu den Fokussierop¬ tiken (62, 63; 68, 69) führbar ist.
19. Laser nach Patentanspruch 18, gekennzeichnet durch einen Fokussierkopf (68), der die beiden Fokussierop¬ tiken (68, 69) aufnimmt, deren optische Achsen - vor¬ zugsweise um 90° - zueinander angestellt sind, wobei der Laserstrahl über eine Strahlweiche zu einer der Optiken (68, 69) oder über eine Strahlteiler zu bei¬ den Optiken (68, 69) führbar ist.
20. Laser nach Patentanspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussieroptiken (62, 63) über Lichtleiter (64) mit dem Lasergerät (30) verbunden sind und je¬ weils mit Bezug zur Kerbachse verschwenkbar sind.
21. Laser nach einem der Patentansprüche 18 bis 20, da- durch gekennzeichnet, daß die Brennweite der Fokus¬ sieroptik (62, 63) etwa 100 mm beträgt und der Ver¬ größerungsfaktor etwa 2:1 ist.
22. Werkstück, herstellbar nach einem Verfahren gemäß ei- nem der Ansprüche 1 bis 10, mit einer Ausnehmung, die in ihrer Umfangswandung zwei diametral gegenüberlie¬ gende, den Verlauf einer Bruchebene bestimmende Ker¬ ben aufweist, entlang denen das Werkstück in einen Grundkörper und ein Deckelteil bruchtrennbar ist und die bei einem sich anschließenden Fügeschritt gemein¬ sam wieder die Ausnehmung bilden, wobei die Kerben durch Aufschmelzen und Verdampfen des Werkstoffs mit¬ tels Strahlungsenergie, vorzugsweise Laserenergie ausgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbe (10) eine Vielzahl von im Abstand zueinander stehenden Kerbabschnitten (16) hat.
23. Werkstück nach Patentanspruch 22, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß jeder Kerbabschnitt (16) zylinderförmig ausgebildet ist und eine Tiefe (T) von weniger als 2 mm, eine Breite (D) von weniger als 0,5 mm und ei¬ nen Axialabstand (A) von weniger als 1 mm hat.
24. Werkstück nach Patentanspruch 22 oder 23, dadurch ge- kennzeichnet, daß jede Kerbe (10) eine Kerbbasis (20) hat, von der aus sich die Kerbabschnitte (16) er¬ strecken.
25. Werkstück nach Patentanspruch 24, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Kerbbasis (20) eine Tiefe von weni- ger als 0,5 mm und eine Breite von weniger als 0,5mm hat.
26. Werkstück nach einem der Patentansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück ein Pleuel
(1) mit einem Pleuelfuß (2) und einem Pleueldeckel
(6) ist, wobei die Kerben (10) im Bereich zwischen
Pleuelfuß (2) und Pleueldeckel (6) ausgebildet sind.
27. Werkstück nach einem der Patentansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des Kerb¬ abschnittes schräg zur Kerbachse angestellt ist und der Anstellwinkel (α) etwa 30°-60° beträgt.
PCT/DE1995/001790 1995-02-06 1995-12-13 Verfahren und einrichtung zum bruchtrennen von werkstücken WO1996024458A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP95942634A EP0808228B2 (de) 1995-02-06 1995-12-13 Verfahren zum bruchtrennen von werkstücken
DE59505466T DE59505466D1 (de) 1995-02-06 1995-12-13 Verfahren und einrichtung zum bruchtrennen von werkstücken

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19503789.8 1995-02-06
DE19503789 1995-02-06
DE19534360A DE19534360C2 (de) 1995-02-06 1995-09-15 Verfahren und Einrichtung zum Bruchtrennen von Pleueln
DE19534360.3 1995-09-15
DE29519126.0 1995-12-01
DE29519126U DE29519126U1 (de) 1995-09-15 1995-12-01 Einrichtung zum Bruchtrennen eines Werkstücks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1996024458A1 true WO1996024458A1 (de) 1996-08-15

Family

ID=27214811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1995/001790 WO1996024458A1 (de) 1995-02-06 1995-12-13 Verfahren und einrichtung zum bruchtrennen von werkstücken

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0808228B2 (de)
AT (1) ATE177977T1 (de)
ES (1) ES2129240T5 (de)
WO (1) WO1996024458A1 (de)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2320308A (en) * 1996-10-25 1998-06-17 Honda Motor Co Ltd Pre-fracture laser formation of a notch in a connecting rod
DE19731625A1 (de) * 1997-03-04 1998-09-10 Volkswagen Ag Lagerwerkstoff in einem Pleuelauge
US5974663A (en) * 1996-10-25 1999-11-02 Honda Giken Kogya Kabushiki Kaisha Method of manufacturing connecting rod
WO2003024651A1 (de) * 2001-09-06 2003-03-27 Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh Bruchtrenneinrichtung sowie bruchtrennverfahren
EP1034868B1 (de) * 1999-03-12 2003-10-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Ausbildung einer Anrissstelle zum Bruchtrennen eines Bauteiles aus einem Kohlenstoffstahl
WO2008129277A1 (en) * 2007-04-20 2008-10-30 The University Of Nottingham Fracture site formation
WO2011124627A1 (de) * 2010-04-06 2011-10-13 Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh Verfahren zum bruchtrennen von werkstücken, werkstück und lasereinheit
WO2012136858A1 (de) * 2011-04-06 2012-10-11 Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh Verfahren zum bruchtrennen von werkstücken, werkstück und lasereinheit
WO2013135652A1 (de) * 2012-03-12 2013-09-19 Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh Verfahren und vorrichtung zum bruchtrennen eines werkstücks
CN106413973A (zh) * 2014-05-30 2017-02-15 毛瑟－韦尔克奥伯恩多夫机械制造有限公司 断裂分离方法、用于执行该方法的设备、以及工件
US20190195273A1 (en) * 2017-12-25 2019-06-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Connecting rod manufacturing method and connecting rod

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1528270A1 (de) * 2003-10-29 2005-05-04 Lasag Ag Laser-Verfahren zur Ausbildung einer Anrissstelle zum Bruchtrennen eines Bauteils, insbesondere Pleuel für Brennkraftmaschinen, und Laser-Vorrichtung für ein solches Verfahren
JP4297341B2 (ja) 2003-11-12 2009-07-15 株式会社安永 延性金属製部品の破断開始部形成方法及び破断開始部形成装置
DE102004028316A1 (de) * 2004-06-11 2006-02-02 Alfing Kessler Sondermaschinen Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken
DE102005031335B4 (de) * 2004-06-29 2013-02-21 Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh Verfahren zum Herstellen von Bruchtrennkerben und Werkstück
DE102007006806A1 (de) * 2007-02-07 2008-08-14 Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh Bruchtrennverfahren
DE102015106956A1 (de) 2014-09-29 2016-03-31 Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken und Werkstückrohling

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2937918A1 (de) * 1978-09-22 1980-04-10 Coherent Inc Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung von zylindrischen werkstuecken
US5208979A (en) * 1991-09-19 1993-05-11 Howard Schmidt Prefracture laser formation of a stress riser groove
DE4316012A1 (de) * 1993-05-13 1994-11-17 Gehring Gmbh & Co Maschf Verfahren zur Feinbearbeitung von Werkstück-Oberflächen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2937918A1 (de) * 1978-09-22 1980-04-10 Coherent Inc Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung von zylindrischen werkstuecken
US5208979A (en) * 1991-09-19 1993-05-11 Howard Schmidt Prefracture laser formation of a stress riser groove
DE4316012A1 (de) * 1993-05-13 1994-11-17 Gehring Gmbh & Co Maschf Verfahren zur Feinbearbeitung von Werkstück-Oberflächen

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2320308A (en) * 1996-10-25 1998-06-17 Honda Motor Co Ltd Pre-fracture laser formation of a notch in a connecting rod
US5974663A (en) * 1996-10-25 1999-11-02 Honda Giken Kogya Kabushiki Kaisha Method of manufacturing connecting rod
GB2320308B (en) * 1996-10-25 2000-10-25 Honda Motor Co Ltd Method of manufacturing connecting rod
DE19731625A1 (de) * 1997-03-04 1998-09-10 Volkswagen Ag Lagerwerkstoff in einem Pleuelauge
US6560869B1 (en) 1997-03-04 2003-05-13 Volkswagen Ag Method for producing a connecting rod eye
EP1034868B1 (de) * 1999-03-12 2003-10-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Ausbildung einer Anrissstelle zum Bruchtrennen eines Bauteiles aus einem Kohlenstoffstahl
WO2003024651A1 (de) * 2001-09-06 2003-03-27 Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh Bruchtrenneinrichtung sowie bruchtrennverfahren
WO2008129277A1 (en) * 2007-04-20 2008-10-30 The University Of Nottingham Fracture site formation
WO2011124627A1 (de) * 2010-04-06 2011-10-13 Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh Verfahren zum bruchtrennen von werkstücken, werkstück und lasereinheit
CN102939182A (zh) * 2010-04-06 2013-02-20 懋泽.崴卡奥本多夫机械制造股份有限公司 用于断离工件的方法和激光装置
WO2012136858A1 (de) * 2011-04-06 2012-10-11 Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh Verfahren zum bruchtrennen von werkstücken, werkstück und lasereinheit
KR101609657B1 (ko) * 2011-04-06 2016-04-06 마우저-베르케 오베른도르프 마쉬넨바우 게엠베하 작업물을 파괴 분할하기 위한 방법, 작업물 및 레이저 유닛
WO2013135652A1 (de) * 2012-03-12 2013-09-19 Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh Verfahren und vorrichtung zum bruchtrennen eines werkstücks
CN106413973A (zh) * 2014-05-30 2017-02-15 毛瑟－韦尔克奥伯恩多夫机械制造有限公司 断裂分离方法、用于执行该方法的设备、以及工件
US20190195273A1 (en) * 2017-12-25 2019-06-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Connecting rod manufacturing method and connecting rod
CN109989995A (zh) * 2017-12-25 2019-07-09 丰田自动车株式会社 连杆制造方法和连杆
US10480565B2 (en) * 2017-12-25 2019-11-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Connecting rod manufacturing method and connecting rod
CN109989995B (zh) * 2017-12-25 2021-08-06 丰田自动车株式会社 连杆制造方法和连杆

Also Published As

Publication number Publication date
EP0808228B1 (de) 1999-03-24
EP0808228A1 (de) 1997-11-26
EP0808228B2 (de) 2006-11-15
ATE177977T1 (de) 1999-04-15
ES2129240T3 (es) 1999-06-01
ES2129240T5 (es) 2007-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69908745T2 (de) Laserbearbeitungskopf
WO1996024458A1 (de) Verfahren und einrichtung zum bruchtrennen von werkstücken
DE19534360C2 (de) Verfahren und Einrichtung zum Bruchtrennen von Pleueln
DE102007023017B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von Tailored Blanks
EP3007852B1 (de) Verfahren zum einstechen in metallische werkstücke mittels eines laserstrahls
DE69818134T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen eines Werkstücks
EP0158866A2 (de) Werkzeugmaschine zur mechanischen und thermischen Bearbeitung eines Werkstücks
EP0407969A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Hohlräumen in Werkstücken mittels Laserstrahls
WO2005120756A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum bruchtrennen von werkstücken
WO2022037797A1 (de) Verfahren zur herstellung mindestens eines werkstückteils und eines restwerkstücks aus einem werkstück
DE19853366B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Umformen
EP0463201A1 (de) Stahlstranggiessanlage mit mechanischer Entfernungseinrichtung für Sauerstoffschneidbärte
DE102012112539A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bruchtrennen eines Werkstücks
DE102023104504A1 (de) Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken und Werkstück
DE3801068A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum abtragen mittels gebuendelter energiestrahlen
EP2130638B1 (de) Verfahren zur Kantenbehandlung metallischer Werkstücke unter Verwendung eines Laserstrahles
EP0593894B1 (de) Werkzeug für eine Stanzpresse mit einer Laser-Schweissanlage
DE1165755B (de) Verfahren zur Befestigung von Zuleitungen an den Kontaktelektroden von Halbleiterkoerpern und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens
DE4401674C2 (de) Verfahren sowie Vorrichtung zum Lochen von Werkstücken
DE102013210845B4 (de) Verfahren zum Einstechen in metallische Werkstücke mittels eines Laserstrahls
WO2000013833A1 (de) Bearbeitungseinheit
DE10248207B4 (de) Vorrichtung zum Scherschneiden Verwendung dieser Vorrichtung und Verfahren dazu
WO2023222409A1 (de) Technik zum erzeugen einer kantenverrundung
DE102016120139B4 (de) Verfahren, Werkzeugmaschine und Schlitzwerkzeug zum mehrhubig fortschreitenden Schlitzen von plattenförmigen Werkstücken
DE102005030976A1 (de) Vorrichtung zur Belichtung von Zylinderlaufbahnen von Kolbenmaschinen

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1995942634

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1995942634

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1995942634

Country of ref document: EP