【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于激光焊接循环回转的传输系统中的金属部件的装置和方法，特别是用于激光焊接(例如商用车辆构造中的)燃料电池的双极板或者热交换器板。本专利技术还涉及该方法的应用。
技术介绍
1、由于石油储量有限和全球变暖加剧，汽车行业的趋势日益转向减少二氧化碳排放和使用替代驱动装置。带有强大电池的电动机，而不是内燃机，越来越多地用作汽车和卡车的存储介质。未来，燃料电池等其他技术也将得到确立，特别是在卡车领域。双极板(bpp)是燃料电池的主要部件，因此在很大程度上决定了燃料电池系统的制造成本和效率。由于在可制造性和材料性能方面的各种优势，例如稳定性、板厚度低和多种涂层选择，双极板的金属实施方式正在成为研究和开发的焦点，目前被视为未来燃料电池大规模应用的首选变体。燃料电池系统由大量单个电池组成，在各个电池之间均具有一个双极板，其中，对于汽车应用来说，每个系统通常需要300-400个双极板。由于每个单个系统的双极板数量较多，因此可以假设，即使在适度情况下，所需数量也会很快变得非常大。对于双极板的供应商来说，这一挑战也可以被视为一个机遇。然而，其前提是经济高效的生产技术。特别是，因为焊缝数量多以及因此导致的长焊接时间、对焊缝的高要求，再加上由于薄材料而导致的非常困难的加工条件，将两个双极板半部焊接成双极板成为了核心问题，并且目前对具有成本效益的制造来说仍然是决定性的障碍。
2、双极板本身是现有技术中已知的。它们通常由两个连接在一起的双极板组成。这些通常被设计为压花箔或成型片材。双极板的两半彼此叠置，通常使用激光以重叠接头的方
3、专利de102016200387描述了一种用于生产双极板的装置和方法，其中部件的变形相对较小。焊接能量从上方和下方引入双极板。其发生的空间内的情况未被描述。
4、wo2018149959中示出了具有夹杆的夹紧装置。从附图和文字可以得出结论，双极板的方向是水平的，即表面水平位于基面上。
5、cn 108637476 a描述了一种具有电磁夹持装置的、用于焊接双极板的装置，其中水平放置的板被焊接激光焊接。
6、cn 107350623 a描述了一种用于激光焊接的装置，其中，竖直放置的工件被固定在旋转平台上并使用激光对其进行焊接。
7、ep 3112074 a1描述了一种用于组装和拆卸激光加工机中的喷嘴的喷嘴更换器。
8、maschinentechnik在主页上展示了完整的双极板生产线。在网页“https://www.graebener.com/en/cutting-and-welding”中更详细地显示了两种焊接系统。双极板是在静止、水平放置的情况下进行焊接的。
9、sitec公司(https://www.sitec-technology.de/)给出了制造自动化激光焊接系统，焊接也在静止和水平面上进行。
10、欧洲专利ep3038789描述了一种增加焊接金属板材零件工业生产周期时间(特别是汽车行业的拼焊板)的工艺，从而降低生产成本。该工艺基于具有飞行光学器件和焊接过程中工件水平对准的传输系统，不需要对热焊缝进行复杂的冷却，也不需要在单侧用强力将工件固定在传输带上的装置。这意味着可以大大减少板间距对机器周期时间的负面影响。总体而言，该工艺可以减少非生产性焊接时间。
11、然而，在这种具有竖直运动平面的已知系统中，除非从机器的下侧进入，否则传输系统的返回路径不能用于操纵。由于所描述的方法仅设置静态激光束，因此对于激光加工不能横向于传输方向移动。此外，整个激光光学器件必须移动，由于质量较大，这会对动力学、精度和功率要求产生负面影响。此外，由于链节长度与链条偏转半径的比率通常非常大，因此当使用链轮进行链条驱动时，众所周知的多边形效应会在链条上引起明显的位置误差。例如，通常的做法是至少在一侧(向前运行时)使用链条驱动器上的电子凸轮盘来补偿这种不良影响，但由于给定的非稳定运动学和质量，这只能以有限的精度实现。然而，在链条具有两个偏转的情况下，链条的相对链节(在返回方向上)可能会被过度补偿(运动过程中的前后加速度)，并且与这一侧的功能同步变得非常困难。多边形效应不仅对动力学有影响，而且对链条长度本身也有影响。因此，必须使用至少一个动态链条张紧器或补偿偏转曲线来补偿这种链条长度变化，以便可以保持或多或少恒定的链条张力。未预张紧的链条会产生混乱振动，从而导致额外的不准确性。
12、前述解决方案的缺点是部件的可靠夹紧需要较高的技术投入、机器尺寸较大、投资成本较高以及整个系统的整体生产率较低。
技术实现思路
1、因此，本专利技术所要解决的技术问题是公开一种不具有上述缺点的装置和方法。
2、根据本专利技术，该技术问题通过具有根据权利要求1的特征的装置来实现。有利的实施例变型在各从属权利要求中详细说明。根据本专利技术的方法具有权利要求8的特征。
3、在根据本专利技术的装置中，工件通常由彼此叠置的两块金属板组成，连续地在水平面中被传输和焊接。板状工件基本上是竖直的，即铅锤的(lotrecht)。相比之下，传统系统的工件是水平焊接的。本专利技术的优点是焊接过程发生在竖直平面中(即，在沿铅垂方向上)并且大致垂直于传输方向。这意味着焊接飞溅物不会残留在待加工的工件上，从而减少工件和装置的污染。
4、根据本专利技术，工件在其被焊接的加工区域中以恒定速度被传输，并且在那里通过至少两个同时工作的焊接激光器进行焊接。此外，还提供位置测量以确定工件的位置。位置测量用于控制至少两个焊接激光器。
5、优选地，设置有多于两个的、并行工作的焊接激光器；例如，具有8个焊接激光器的布置也是可能的。
6、为了使工件以恒定的速度传输通过加工区域，必须补偿多边形效应。例如，这可以通过螺旋部来完成。在加工阶段，当前位于加工区域中的所有链节均与位于该区域中的螺杆(螺旋部)接合。这使得链节彼此更加精确地对齐，从而提高了质量。链条的相对链节的没有叠加加速度的移动，意味着链节可以装载和卸载工件，而无需进行复杂的位置补偿，并且从而实现所需空间的最佳利用。此外，使用多个焊接激光器可以提高产量。激光束可以同时加工一个工件，然后立即移动到下一个工本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于生产焊接的板状工件(14、15)的装置，特别地，所述装置用于生产双极板或热交换器板，所述装置具有在水平面XY中循环回转的产品传输系统(2)，所述产品传输系统由多个用于固定所述板状工件(14)的传输构件(3)组成，使得所述板状工件基本上垂直竖立地传输通过加工区域(23a、23b)，在所述加工区域(23a、23b)中，使用焊接激光器(22、22a、22a、22b)焊接所述板状工件(14)，其中，设置有用于将所述传输构件(3)传输穿过所述加工区域(23a、23b)的驱动装置(12)，其特征在于，所述传输构件(3)能够以恒定的速度传输穿过所述加工区域(23a、23b)，并且所述加工区域(23a、23b)中的工件(14)能够由同时工作的至少两个焊接激光器(22、22a、22b)焊接，其中，提供用于确定工件(14)的位置的位置测量(9)，以控制至少两个焊接激光器(22、22a、22b)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，至少两个所述焊接激光器(22、22a、22b)相应地设置有光学器件，通过所述光学器件，激光束(26、26a、26b)能够在水平和垂直方向上偏
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述驱动装置(12)被设计为具有螺旋部(7)的螺杆驱动器(12)或者被设计为直线电机。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，设置有多于两个的焊接激光器(22、22a、22b)，例如3、4、5、6、7或8个。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述传输构件(3)被设计为链节或滑架。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少两个焊接激光器(22、22a、22b)以固定方式布置，其中，所述激光束(26、26a、26b)能够通过镜子系统重新定位，使得激光束(26，26a，26b)能够从一个工件(14)重新定位到后续传输构件(3)上的下一个工件(14)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述工件(14)通过翻转杆(20a、20c)垂直于所述传输平面XY固定在所述传输构件(3)上。
8.一种用于生产焊接的板状工件(14、15)的方法，特别地，所述方法用于生产双极板或热交换器板，其中，工件(14)基本垂直竖立地在传输构件(3)上由循环回转的产品传输系统(2)在水平面XY内传输，其中，所述板状工件(14)在加工区域(23a、23b)中被焊接，其特征在于，所述传输构件(3)在所述加工区域(23a、23b)以恒定的速度移动通过，其中，所述工件(14)在所述加工区域(23a、23b)中由至少两个同时工作的焊接激光器(22、22a、22b)焊接，其中，对所述工件(14)的位置进行确定并且由此控制至少两个所述焊接激光器(22、22a、22b)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述工件(14)在所述加工区域(23a、23b)中在水平直线上被引导。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述工件(14)在加工区域中在圆形路径(29)上被引导。
11.根据权利要求8至10所述的方法，其特征在于，通过至少两个所述焊接激光器(22、22a、22b)的布置实现焊接区域的重叠部(24)。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法在生产用于燃料电池的双极板或用于传输热能的热交换器板中的应用。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于生产焊接的板状工件(14、15)的装置，特别地，所述装置用于生产双极板或热交换器板，所述装置具有在水平面xy中循环回转的产品传输系统(2)，所述产品传输系统由多个用于固定所述板状工件(14)的传输构件(3)组成，使得所述板状工件基本上垂直竖立地传输通过加工区域(23a、23b)，在所述加工区域(23a、23b)中，使用焊接激光器(22、22a、22a、22b)焊接所述板状工件(14)，其中，设置有用于将所述传输构件(3)传输穿过所述加工区域(23a、23b)的驱动装置(12)，其特征在于，所述传输构件(3)能够以恒定的速度传输穿过所述加工区域(23a、23b)，并且所述加工区域(23a、23b)中的工件(14)能够由同时工作的至少两个焊接激光器(22、22a、22b)焊接，其中，提供用于确定工件(14)的位置的位置测量(9)，以控制至少两个焊接激光器(22、22a、22b)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，至少两个所述焊接激光器(22、22a、22b)相应地设置有光学器件，通过所述光学器件，激光束(26、26a、26b)能够在水平和垂直方向上偏转，从而能够到达工件(14)表面上的每个点。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述驱动装置(12)被设计为具有螺旋部(7)的螺杆驱动器(12)或者被设计为直线电机。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，设置有多于两个的焊接激光器(22、22a、22b)，例如3、4、5、6、7或8个。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述传输构件(3)被设计为链节或滑架。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯彼得·梅耶，让·弗雷德里克·科勒克，
申请(专利权)人：安德里茨索泰克股份公司，
类型：发明
国别省市：
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