專(zhuān)利名稱(chēng)：激光焊接工具，焊接兩個(gè)焊件的裝置以及操作該裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光焊接工具，其具有用以把第一焊件固定在第二焊件上的第一工具件和第二工具件。其中第一焊件和第二焊件至少部分放置在兩個(gè)工具件之間。
背景技術(shù)：
德國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)DE19860357B4公開(kāi)了一種用于自動(dòng)變速器濾油器的激光焊接方法。在該專(zhuān)利文件中，安置于上層和下層工具之間的由塑料制成的兩個(gè)過(guò)濾器半殼通過(guò)激光焊接連接，從而制成自動(dòng)變速器濾油器。過(guò)濾介質(zhì)通過(guò)夾肋夾緊在兩個(gè)過(guò)濾器半殼之間。 相互疊置的過(guò)濾器半殼在其公共邊由激光焊接在一起。其中一個(gè)過(guò)濾器半殼由能夠透過(guò)激光的塑料制成，而另一個(gè)過(guò)濾器半殼則由不能透過(guò)激光的塑料制成。激光束穿過(guò)能夠透過(guò)激光的過(guò)濾器半殼而沿著與另一個(gè)過(guò)濾器半殼的接觸的位置引導(dǎo)。此時(shí)，激光束接觸到不能透過(guò)激光的過(guò)濾器半殼。由于不能透過(guò)激光的塑料材料對(duì)光線進(jìn)行吸收，因而就實(shí)現(xiàn)了將兩個(gè)過(guò)濾器半殼在焊接區(qū)域互相熔焊的目的。然而需要焊接的邊緣在周向上相互間并非完全擠壓在一起，這是因?yàn)槠窆暮附庸ぞ呔莿傂栽O(shè)計(jì)的，受此條件的限制，焊接區(qū)域上出現(xiàn)的輪廓偏差可能不能得到補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種激光焊接工具，一種將兩個(gè)焊件焊接在一起的裝置以及操作該種裝置的方法，這些工具、裝置及方法能夠有效地使焊縫更加精確和均勻。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，上述目的是通過(guò)帶有第一工具件和第二工具件的激光焊接工具實(shí)現(xiàn)的。第一工具件和第二工具件設(shè)計(jì)用于把第一焊件固定在第二焊件。為將第二焊件壓向第一焊件，第二工具件包括至少兩個(gè)能夠互相獨(dú)立移向第一工具件的子部件 (Teilelement)0 兩個(gè)能夠互相獨(dú)立移動(dòng)的子部件能夠使兩個(gè)工具件彼此部分地?cái)D壓到一起。尤其是恰好在激光形成焊縫之處，且該焊縫仍然是熱的且可以彎曲之時(shí)總是可以在該處施加增大的壓力。這樣，特別是在使已冷卻硬化的焊縫更加均勻化和準(zhǔn)確化方面，能夠起到尤為有效的作用。此外，壓力可以連續(xù)地或逐漸地改變。
在一種有利的設(shè)計(jì)方案中，子部件能夠自動(dòng)移動(dòng)。這樣，例如通過(guò)電子控制裝置， 能夠使子部件的移動(dòng)特別精確，。
在這情況下，如果把每一個(gè)子部件與至少一個(gè)用于使相應(yīng)子部件自動(dòng)移動(dòng)的調(diào)節(jié)單元相結(jié)合，則是特別有利的。而且，該調(diào)節(jié)單元優(yōu)選以氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)的方式或者用彈力來(lái)調(diào)節(jié)。這樣就很容易實(shí)現(xiàn)子部件的自動(dòng)移動(dòng)。
在另一有利的設(shè)計(jì)方案中，為將第二焊件壓向第一焊件，第二工具件包括三個(gè)或更多個(gè)能夠移向第一工具件的子部件。這樣能夠更精確地沿著在兩個(gè)焊件的多個(gè)不同部位上剛剛形成的焊縫施加壓力，而且有利于使焊縫構(gòu)造得尤為均勻，尤其是在采用多個(gè)激光器進(jìn)行焊接的時(shí)侯。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明的特征在于一種用于焊接兩個(gè)焊件的裝置，其具有至少一個(gè)激光器、激光焊接工具并具有控制裝置。該控制裝置與激光器及激光焊接工具相結(jié)合，而且該控制裝置是這樣構(gòu)造的，即其能夠使激光焊接工具的子部件根據(jù)激光器的位置來(lái)移動(dòng)。
在一種有利的設(shè)計(jì)方案中，該裝置包括兩個(gè)或更多個(gè)激光器，這些激光器分別被固定地分配給一個(gè)或者多個(gè)子部件。這樣有利于更精確而且更快速地形成焊縫。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明的特征在于一種操作上述裝置的方法。在該方法中，兩個(gè)焊件彼此重疊地置入第一工具件或第二工具件中。作為替代方案，可將第一焊件固定在第一工具件上，而第二焊件固定在第二工具件上。然后將第二工具件的子部件移向第一工具件，或者將第一工具件移向第二工具件，從而使兩個(gè)焊件能夠互相焊接。接著，利用激光器焊接兩個(gè)焊件的第一部位。第一部位沿著第一子部件的運(yùn)動(dòng)方向被放置在第一子部件和第一工具件之間。在兩部位焊接之后，緊接著將第一子部件移向第一工具件，從而使兩個(gè)焊件在其第一部位互相擠壓。另外，將兩個(gè)焊件的第二部位利用激光焊接在一起，其中， 第二部位沿著第二子部件的運(yùn)動(dòng)方向被放置在第二子部件和第一工具件之間。在該兩部位焊接后，緊接著將第二子部件移向第一工具件，從而使兩個(gè)焊件在其第二部位互相擠壓。這樣有助于使焊縫形成得尤為精確和均勻，這是因?yàn)檫@些部位始終是在焊縫還是熱的且能夠彎曲，而且兩個(gè)焊件之間還可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候被互相擠壓到一起的。因此，在焊縫具有大致相等的溫度的時(shí)候，總是能夠均勻地產(chǎn)生相等的擠壓壓力。而且，該擠壓壓力可以逐漸地或者平滑地增大，而且/或者能夠在擠壓期間改變。
在該方法的一種有利設(shè)計(jì)方案中，設(shè)置有超過(guò)兩個(gè)的子部件，而且，這些子部件總是在兩個(gè)焊件的相應(yīng)部位被焊接到一起時(shí)被移向第一工具件。這種設(shè)計(jì)方案尤其對(duì)幫助形成均勻的焊縫是十分有效的，特別是在焊件很大且適于將其劃分成多個(gè)部位的情況下而且 /或者設(shè)置有多個(gè)激光器的情況下。
在這種情況下，如果利用分配給相應(yīng)部位的不同激光器對(duì)焊件的不同部位同時(shí)或者在不同時(shí)刻進(jìn)行焊接，則尤其有益。接著，在相應(yīng)的部位被焊接在一起，特別剛剛被焊接到一起時(shí)，將子部件移向第一工具件。例如，可以為每個(gè)子部件配備一激光器。作為替換方案，可以為兩個(gè)或者更多個(gè)子部件分別配備單獨(dú)的激光器。在焊件特別大的時(shí)候，這種設(shè)計(jì)方案尤其有助于形成特別均勻、精確的焊縫。


下面參照示意圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。其中 圖1為激光焊接工具的工具件的俯視圖， 圖2為帶有兩個(gè)焊件的激光焊接工具的第一側(cè)視圖， 圖3為帶有兩個(gè)焊件的激光焊接工具的第二視圖 圖4為激光焊接工具的第二實(shí)施形式的細(xì)節(jié)圖， 圖5為激光焊接工具的第二實(shí)施形式的剖視圖， 圖6為用于激光焊接的裝置的操作程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式在全部附圖中，具有相同結(jié)構(gòu)或功能的元件皆以相同附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)。
激光焊接工具包括第一工具件14和第二工具件2(圖1，圖幻。第二工具件2包括至少兩個(gè)，優(yōu)選多個(gè)能夠互相獨(dú)立移動(dòng)的子部件4，6，8，10。為了移動(dòng)子部件4，6，8，10， 優(yōu)選設(shè)置多個(gè)調(diào)節(jié)單元12，這些調(diào)節(jié)單元能使子部件4，6，8，10互相獨(dú)立地移動(dòng)。
子部件4，6，8，10優(yōu)選具有這樣的形狀，即其至少在局部上是根據(jù)需要焊接的焊件16，18形成的，從而能夠容納和保持焊件16，18而不至于損壞它們。例如子部件4，6，8， 10的邊緣區(qū)可被增高，并且向一個(gè)共同的中點(diǎn)變平(abflachen)。
第一工具件14優(yōu)選一體制成，并同樣具有至少在局部上與第一焊件16相反的形狀，此時(shí)，第二焊件18確定了子部件4，6，8，10的形狀。
在一種尤其簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方案中，兩個(gè)焊件16，18能夠簡(jiǎn)單地彼此重疊并一起放置在子部件4，6，8，10上。然后，第一工具件14可移向第二工具件2，這樣，第一工具件14至少是一個(gè)拱座以形成反壓力。作為替換方案，第一工具件14可以位置固定的方式被固定住，而第二工具件2能夠移向第一工具件14。作為替換方案，第一工具件和第二工具件14， 2可被固定安置，而且僅有子部件4，6，8，10可以移向第一工具件14，以便在結(jié)合區(qū)域?qū)蓚€(gè)焊件16，18施加壓力。此外，可以在工具件14，2上設(shè)置用于固定焊件16，18的裝置。例如，第一工具件14可以包括負(fù)壓裝置(Unterdruckvorrichtung)，通過(guò)該裝置，第一焊件16 可被固定在，特別是被吸附在第一工具件14上。此外，第二工具件2也可具有這樣的裝置， 以便將第二焊件18固定到可移動(dòng)的子部件4，6，8，10上。
除了激光焊接工具之外，用于焊接兩個(gè)焊件16，18的裝置還包括至少一個(gè)激光器 19，該激光器能夠借助激光束21實(shí)現(xiàn)兩個(gè)焊件16，18在結(jié)合區(qū)中的焊接。在這種情況下， 尤其均勻和精確的焊縫是通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn)的，即，剛好在激光束21投射到(掃過(guò))兩個(gè)焊件16，18的相應(yīng)部位時(shí)，通過(guò)將可移動(dòng)的子部件4，6，8，10移向第一工具件14總是在兩個(gè)焊件16，18上施加預(yù)定的擠壓壓力。除了激光器19之外，還可以設(shè)置其他激光器，這些激光器優(yōu)選分配給焊件16，18的預(yù)定部位以及相應(yīng)的可移動(dòng)的子部件4，6，8，10。
在激光焊接工具的第二實(shí)施形式(圖4)中，兩個(gè)焊件16，18僅有一條邊是借助于第一工具件14和可移動(dòng)的子部件4至8壓到一起的。隨后，可移動(dòng)的子部件4，6，8，10沿著指向第一工具件14的方向20移動(dòng)。在這種情況下，恰恰是兩個(gè)焊件16，18的子區(qū)域，即那些設(shè)置在第一工具件14與在方向20上的其中一個(gè)子部件4之間的子區(qū)域被稱(chēng)作兩個(gè)焊件16，18的各個(gè)部位。
調(diào)節(jié)單元12可以包括例如引導(dǎo)體22 (圖5)，特別是引導(dǎo)柱和/或在引導(dǎo)體22上的引導(dǎo)襯套24。此外，優(yōu)選為每一調(diào)節(jié)單元12配置一伺服驅(qū)動(dòng)裝置沈，該裝置能夠例如通過(guò)中央銷(xiāo)釘來(lái)移動(dòng)相應(yīng)的子部件4。氣缸沈通過(guò)連接件將子部件4沿箭頭方向20移動(dòng)。 子部件4安置在引導(dǎo)柱上。引導(dǎo)襯套M，特別是軸套固定安裝在該部位上，引導(dǎo)柱在引導(dǎo)襯套中滑動(dòng)。
在未示出的控制裝置中，優(yōu)選存儲(chǔ)具有激光器19和激光焊接工具的裝置的操作程序(圖6)。該程序優(yōu)選在步驟Sl中啟動(dòng)，如果必要，變量同樣也在步驟Sl中被初始化。
倘若兩個(gè)焊件16，18是以機(jī)械方式被置入激光焊接工具中的，那么例如在步驟S2 中可以用置入指令I(lǐng)NPUT來(lái)啟動(dòng)將兩個(gè)焊件16，18置入激光焊接工具的動(dòng)作。作為替換方案，兩個(gè)焊件16，18也可手動(dòng)放置到激光焊接工具中。
在步驟S3中，激光器19借助第一焊接指令WELD-I移動(dòng)到兩個(gè)焊件16，18的起始端，并在焊接期間沿著期望的焊縫在兩個(gè)焊件16，18的第一部位上被引導(dǎo)。
在步驟S4中，借助第一擠壓指令PRES-I精確地將子部件4，6，8，10移向第一工具件14，從而將兩個(gè)焊件16，18的剛焊接完的第一部位在焊縫區(qū)域中彼此擠壓在一起。而且， 擠壓壓力可以根據(jù)例如焊縫溫度而簡(jiǎn)單增大或者通過(guò)多個(gè)級(jí)別增大或者連續(xù)地改變。
在步驟S5中，激光器19借助第二焊接指令WELD-2移動(dòng)到兩個(gè)焊件16，18的第二部位的起始端，其中，第一部位可以無(wú)縫地過(guò)渡到第二部位，從而在由第一部位到第二部位的過(guò)渡中形成閉合的焊縫。此外，在步驟S5中，兩個(gè)焊件16，18的第二部位是用激光束21 焊接的。
在步驟S6中，借助第二擠壓指令PRES-2，以與步驟S4相符的方式將壓力施加到兩個(gè)焊件16，18的剛焊接完的第二部位上。
在步驟S7至SlO中，可以與步驟S3至S6相符的方式，用第三和第四焊接指令 WELD-3,WELD-4以及第三和第四擠壓指令PRES-3，PRES-4啟動(dòng)將兩個(gè)焊件16，18第三和第四部位進(jìn)行焊接并相互擠壓的動(dòng)作。而且，步驟S7至SlO可以與步驟S3至S6同時(shí)完成， 或者在步驟S3至S6之后進(jìn)行。此外，為焊接第三和第四部位，可以設(shè)置其它激光器。
倘若兩個(gè)焊件16，18是以機(jī)械方式從激光焊接工具中取出的，則該取出過(guò)程例如可借助取出指令OUTPUT來(lái)啟動(dòng)。
上述程序可在步驟S12中結(jié)束。但是，在步驟Sll之后，該程序優(yōu)選重新回到步驟 S2中，以便對(duì)新的焊件16，18進(jìn)行加工。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例。尤其是激光焊接工具可以僅具有兩個(gè)、三個(gè)或者超過(guò)四個(gè)子部件4，6，8，10，這些子部件可以完全獨(dú)立地移動(dòng)或者至少部分可同時(shí)移動(dòng)，以便對(duì)兩個(gè)焊件16，18施加擠壓壓力，此外，焊接過(guò)程可以劃分成階段。這些階段包括例如擠壓、焊接、保持(Halten)和/或其它階段。這樣，就可以為這些階段分配不同的擠壓壓力和 /或擠壓時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種激光焊接工具，其具有用于將第一焊件(16)固定在第二焊件(18)上的第一工具件和第二工具件(14，2)，所述第一焊件與第二焊件至少部分位于兩個(gè)工具件(14，2)之間，其特征在于，為將所述第二焊件(18)壓向所述第一焊件(16)，所述第二工具件(2)包括至少兩個(gè)能夠彼此獨(dú)立地移向所述第一工具件的子部件(4，6，8，10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接工具，其特征在于，所述子部件G，6，8，10)能夠自動(dòng)移動(dòng)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的激光焊接工具，在該工具中，為使相應(yīng)的子部件(4， 6,8,10)自動(dòng)移動(dòng)，每個(gè)子部件G，6，8，10)結(jié)合有至少一個(gè)調(diào)節(jié)單元(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光焊接工具，其中，所述調(diào)節(jié)單元(1 是以氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)方式或者用彈力來(lái)調(diào)節(jié)的。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的激光焊接工具，其特征在于，為將所述第二焊件(18) 壓向所述第一焊件(16)，所述第二工具件( 包括三個(gè)或者更多個(gè)能夠移向所述第一工具件(16)的子部件0，6，8，10)。
6.一種用于焊接兩個(gè)焊件(16，18)的裝置，該裝置具有至少一個(gè)激光器(19)、根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的激光焊接工具并具有控制裝置，所述控制裝置與所述激光器(19) 和所述激光焊接工具相結(jié)合并以如下方式構(gòu)造，即其能夠根據(jù)所述激光器(19)的位置來(lái)移動(dòng)所述激光焊接工具的子部件0，6，8，10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其包括兩個(gè)或更多個(gè)激光器(19)，所述激光器分別固定分配給一個(gè)或者多個(gè)子部件0，6，8，10)。
8.用于操作根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置的方法，在該方法中-利用激光器(19)焊接兩個(gè)焊件(16，18)的第一部位，其中，所述第一部位在所述第一子部件的運(yùn)動(dòng)方向上被安置在所述第一子部件(4)和第一工具件(14)之間，-在兩個(gè)部位被焊接之后，緊接著將所述第一子部件(4)移向所述第一工具件(14)，從而使兩個(gè)焊件(16，18)在它們的第一部位互相擠壓，-利用激光器(19)焊接兩個(gè)焊件(16，18)的第二部位，其中，所述第二部位在所述第二子部件(6)運(yùn)動(dòng)方向上被安置在所述第二子部件(6)和第一工具件(14)之間，-在兩個(gè)部位被焊接后，緊接著將所述第二子部件(6)移向所述第一工具件(14)，從而使兩個(gè)焊件(16，18)在它們的第二部位互相擠壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，在該方法中，在焊接前，兩個(gè)焊件(16，18)被彼此重疊地放置到所述第一工具件或者第二工具件(14, 中，而且，所述第二工具件O)的子部件 (4,6,8,10)被移向所述第一工具件(14)或者所述第一工具件(14)被移向所述第二工具件 O)，從而使兩個(gè)焊件(16，18)能夠彼此焊接在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，在該方法中，在焊接前，所述第一焊件(16)被固定在所述第一工具件(14)上，而所述第二焊件(18)被固定在所述第二工具件( 上，而且，所述第二工具件O)的子部件0，6，8，10)被移向所述第一工具件(14)或者所述第一工具件 (14)被移向所述第二工具件O)，從而使兩個(gè)焊件(16，18)能夠彼此焊接在一起。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10之一所述的方法，在該方法中，設(shè)置的子部件超過(guò)兩個(gè)，而且， 所述子部件G，6，8，10)始終是在兩個(gè)焊件(16，18)的相應(yīng)部位被焊接完之后被移向所述第一工具件(14)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11之一所述的方法，在該方法中，焊件(16，18)的不同部位是利用分配給相應(yīng)部位的不同激光器(19)同時(shí)或在不同時(shí)刻進(jìn)行焊接的，而且，所述子部件 (4,6,8,10)在相應(yīng)的部位被焊接完之后被移向第一工具件(14)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光焊接工具，其包括用于把第一焊件(16)固定到第二焊件(18)上的第一工具件(14)和第二工具件(2)。兩個(gè)焊件(16，18)至少部分放置在兩個(gè)工具件(1，2)之間。為將第二焊件(18)壓向第一焊件(16)，第二工具件(2)包括至少兩個(gè)能夠互相獨(dú)立地移向第一工具件的子部件(6，8)。
文檔編號(hào)B23K26/24GK102186622SQ200980141779
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日
發(fā)明者約格·雅斯佩斯 申請(qǐng)人:Ibs菲爾特蘭塑料金屬產(chǎn)品有限責(zé)任公司