DE19739975C2

DE19739975C2 - Verfahren zur Herstellung einer Laminatstruktur

Info

Publication number: DE19739975C2
Application number: DE19739975A
Authority: DE
Inventors: Munetaka Toda; Hideo Endo; Takeo Nakagawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2017-09-12
Also published as: FR2753117A1; US5942138A; FR2753117B1; JP3144317B2; DE19739975A1; KR100264416B1; KR19980024548A; JPH1085864A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein Verfahren zur Herstellung von laminierten, eine Mehrzahl von Blechen aufweisenden Produkten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist in der JP-U-5-53735 offenbart, wobei das Produkt konzeptionell in eine Mehrzahl von einen Bestandteil bildenden Schichten unterteilt ist, die jeweils in Dickenrichtung der Schichten gesehen Umrisse aufzeigen. Eine Mehrzahl von Blechrohlingen, welche die gleichen Dickenwerte aufweisen, wie diese konzeptionellen konstituierenden Schichten, sind lasergeschnit ten entlang jeweiliger vorbestimmter Schnittlinien, um Stahl bleche auszubilden, deren Umrisse identisch zu jenen der entsprechenden konstituierenden Schichten sind. Die derart vorbereiteten Bleche werden übereinander angeordnet. Wenn jedes Blech übereinanderlagernd angeordnet ist, werden jeweils zwei aneinander angrenzende Stahlbleche durch Schweißen miteinander verbunden. In dieser Weise wird das Produkt hergestellt, indem jedes der Stahlbleche dem Zuschneideschritt unterzogen wird und anschließend jedes der Stahlbleche dem Verbindungsschritt bzw. Fixierschritt unterzogen wird.

Bei dem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung einer Laminat struktur werden die Blechrohlinge zugeschnitten, bevor diese Blechrohlinge (d. h. die Stahlbleche) übereinander angeordnet und miteinander fest verbunden werden. Wenn jedes der einzelnen Stahlbleche zugeschnitten wird, dann muss es in geeigneter Weise positioniert und in dieser vorbestimmten Position gehalten werden. Darüber hinaus müssen die Stahlbleche erneut positioniert werden, wenn sie übereinander angeordnet und anschließend miteinander fest verbunden werden. Aus diesem Grunde erfordert der herkömmliche Vorgang ein Positionieren jedes der Stahlbleche nicht nur während des Zuschneidvorgangs sondern auch während des Verbindungs- bzw. Fixiervorgangs, wodurch in nicht erwünschter Weise die erforderliche Zeit und die Kosten für die Herstellung des Produkts erhöht werden.

Im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird von einem Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Werkstücken ausgegangen, wie es in der DE-OS 41 35 971 offenbart ist. Hieraus ist es bekannt, Blechrohlinge sukzessive aufeinander zu schichten und miteinander fest zu verschweißen. Jeder einzelne Blechrohling, welcher als oberster Rohling auf den jeweils unteren Rohling abschließend aufgeschweißt wurde, wird nach diesem Schweißschritt einem Schneidvorgang unterzogen, in welchem die Kontur eines späteren Werkzeugs in diesem Bereich ausgeschnitten wird. Nach diesem einzelnen Schneidvorgang wird ein neuer Blechrohling auf den nunmehr unteren Blechrohling abschließend aufgeschweißt, worauf erneut ein weiterer Schneidvorgang durchgeführt wird.

Auch angesichts dieses Stands der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches eine effiziente und ökonomische Herstellung einer Laminatstruktur zulässt, die aus einer Mehrzahl von Blechen besteht, die übereinanderlagernd angeordnet sind, und die mit erhöhter Präzision herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung und damit der wesentliche Unterschied gegenüber den vorstehend genannten Stand der Technik besteht darin, dass der Schweißvorgang erfindungsgemäß vor jedem Schneidvorgang lediglich ein vorläufiges Verbinden oder technischer ausge drückt ein Heftschweißen zweier Metallblechrohlinge vorsieht. Das eigentliche Endverschweißen zweier jeweils aufeinander liegender Metallblechrohlinge erfolgt jedoch erst nach den Schneidvorgang bezüglich des jeweils immer obersten Blechrohlings.

Der besondere Zweck dieser Vorgehensweise besteht unter anderem darin, dass das vorläufige Verbinden zweier Blechrohlinge durchgeführt wird, um einem Abschnitt des äußersten Blechroh lings, welcher anschließend geschnitten werden soll, ggf. zu ermöglichen, sich in dem Laserschneidschritt zu verziehen bzw. sich partiell vom jeweils unteren Blechrohling abzuheben, um hierdurch die Effizienz des Laserschneidbetriebs zu erhöhen, während das abschließende feste Fixieren einen Hauptverbin dungsvorgang darstellt, der dafür vorgesehen ist, zwei angrenzende Blechrohlinge fest mit einer geeigneten großen Verbindungskraft zu verbinden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren gemäß der Erfindung wird jeder Blechrohling, der über einem anderen Blechrohling angeordnet ist, dem vorläufigen Verbindungsschritt und an schließend dem Zuschneidschritt in dieser Reihenfolge unter zogen, so dass jeder Blechrohling geschnitten wird, nach dem er provisorisch an den jeweils angrenzenden Blechrohling mittels des vorläufigen Schweißvorgangs verbunden worden ist. Da jeder Blechrohling auf einem weiteren Blechrohling aufgelagert ist, bevor er zugeschnitten wird, um hierdurch die vorbestimmten Umrisse zu erhalten, ist es nicht mehr erforderlich, jeden Blechrohling in akkurater Weise relativ zu dem jeweils angrenzenden Blechrohling zu positionieren. Darüber hinaus wird jeder Blechrohling provisorisch mit dem jeweils angrenzenden Blechrohling durch das vorläufige Schweißen verbunden, bevor dieser zugeschnitten wird, so dass es nicht mehr notwendig ist, den Blechrohling während dem Zuschweißvorgang zu positionieren und zu halten.

Folglich ermöglicht das vorliegende Verfahren eine effizientere und ökonomischere Herstellung der Laminatstruktur als das herkömmliche Verfahren, wonach die Blechrohlinge zuerst zuge schnitten werden, um die jeweiligen Umrisslinien anzunehmen und anschließend übereinander gelagert und miteinander verbunden werden.

Das Produkt kann ein Endprodukt selbst oder eine Gussform, ein Stempelset oder andere Muster zur Herstellung des Endprodukts sein.

Das Schweißen, welches in dem vorläufigen Verbindungsvorgang für das Verbinden der zwei angrenzenden Bleche ausgeführt wird, kann fortlaufend entlang einer vorbestimmten vorläufigen Ver bindungslinie oder an ausgewählten, zumindest einem Schweiß punkt an dem letzten, bzw. äußersten Blechrohling erfolgen. Das Schweißen kann ein Fleckschweißen oder ein Nadelschweißen sein, welches mittels einer geeigneten Schweißeinrichtung wie bei spielsweise einer Widerstandsschweißeinrichtung oder einer Laserschweißeinrichtung bewerkstelligt werden kann. Bei dem Nadelpunktschweißen (Pin-Point-Schweißen) ist die Größe des Schweißpunkts verhältnismäßig klein.

Die Blechrohlinge können derart bestimmt sein, dass sie den jeweiligen einen Bestandteil bildenden Schichten entsprechen, in welche das Produkt planmäßig unterteilt ist. Diese plan mäßigen, ein Teil bildenden Schichten so wie die entsprechenden Stahlblechrohlinge werden derart bestimmt, dass die zwei angrenzenden Schichten oder Blechrohlinge den gleichen Dickenwert oder jeweils unterschiedliche Dickenwerte aufweisen. In dem letzteren Fall werden die Blechrohlinge (die konstituieren den Schichten) derart bestimmt, dass die angrenzenden Blech rohlinge unterschiedliche Umrisslinien oder Konturen, in Dickenrichtung der Blechrohlinge gesehen, aufweisen. In diesem Fall kann die Gesamtanzahl an Blechrohlingen reduziert werden.

Die Blechrohlinge können aus Stahl oder einem anderen geeigne ten Metall wie beispielsweise Aluminium und Kupfer hergestellt sein. Die Laserschneideinrichtung für das Zuschneiden der letzten bzw. äußersten Blechschicht kann derart eingestellt sein, um einen Carbondioxydgaslaser oder YAG-Laser zu erzeugen.

Der Brennpunkt des Laserstrahls kann entlang der vorbestimmten Schnittlinie durch Bewegen zumindest des Laserschneidgeräts oder des äußersten Blechrohlings bewegt werden.

Der äußerste Blechrohling ist der Blechrohling an dem Ende eines Stapels der gemeinsam sich überlagernden Blechrohlinge und ist für gewöhnlich der oberste Blechrohling.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die zwei angrenzenden Blechrohlinge in dem vorläufigen Verbindungsschritt miteinander verschweißt und zwar an einer vorbestimmten Position oder Positionen, die von der vorbestimmten Schnittlinie des äußersten Blechrohlings beab standet ist/sind. Wenn nämlich die Schweißpunkte auf der Schnittlinie liegen, dann wird der äußerste Blechrohling an diesen Punkten gehärtet wenn der äußerste Blechrohling entlang der Schnittlinie zugeschnitten wird. In der vorliegenden Ausführungsform gemäß der Erfindung weist das Produkt jedoch keine lokal gehärteten Abschnitte an seiner Oberfläche auf, welche durch die Schnittfläche der Blechrohlinge definiert ist. Folglich ist die Härte der Oberfläche des Produkts über den gesamten Bereich vergleichmäßigt, was in einer verbesserten Qualität des Produkts resultiert. Dies ist insbesondere wünschenswert, wenn das Produkt ein Stempelset ist, das für den Stempel- oder Pressbetrieb eines Stahlblechs verwendet wird. Ein Teil, welches durch Pressen unter Verwendung des Stempel sets hergestellt wird, weist somit nämlich keine Fehler in Folge von lokal gehärteten Abschnitten der Oberfläche oder der Oberflächen des Stempelsets (obere und untere Stempel) auf.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung umfasst der Schritt bezüglich des Zuschneidens des äußersten Blechrohlings ein Aufblasen eines Gases in Richtung zu dem Brennpunkt des Laserstrahls, wobei der Schritt bezüglich der Herstellung der vorläufigen Verbindung ein Zusammenschweißen der zwei angrenzenden Blechrohlinge zumindest an einer vorbe stimmten Position umfaßt, die von der vorbestimmten Schnitt linie des äußersten Blechrohlings beabstandet ist, wobei die zumindest eine vorbestimmte Position derart bestimmt ist, dass ein Abschnitt des äußersten Stahlblechrohlinge angrenzend an den Brennpunkt des Laserstrahls leicht von dem anderen der zwei angrenzenden Metallblechrohlingen weggebogen bzw. weggedreht wird, bei Anwesenheit des Gases in einem Spalt zwischen den zwei angrenzenden Stahlblechrohlingen als ein Ergebnis einer Gasströmung durch eine Öffnung, welche durch den äußersten Stahlblechrohling ausgeformt ist in Folge des Aufschmelzens seines metallischen Materials durch Bestrahlen mittels des Laserstrahls.

Für das effiziente Bewirken des Laserschneidens des äußersten Stahlblechrohlings ist es wünschenswert ein geeignetes Gas in Richtung des Brennpunkts des Laserstrahls an der freiliegenden Oberfläche des äußersten Blechrohlings zu blasen, und zwar in der gleichen Richtung wie der Laserstrahl. Das Gas ist effek tiv, das Metall auszublasen bzw. abzutransportieren, welches durch den Laserstrahl aufgeschmolzen worden ist so wie ein Oxyd des geschmolzenen Metalls. Um das Entfernen des aufgeschmolze nen Metalls von dem Stahlblechrohling zu erleichtern, ist es vorzuziehen, dass ein ausreichend großer Spalt zwischen dem äußersten Stahlblechrohling und dem jeweils angrenzenden Blech rohling vorliegt, so dass das aufgeschmolzene Metall in ein facher Weise durch das Gas ausgeblasen werden kann, und so dass das geschmolzene Metall in einfacher und effizienter Weise in den Spalt durch die Öffnung fließen kann, welche durch den äußersten Blechrohling ausgeformt wird, und zwar als ein Ergebnis einer laminaren bzw. sanften Strömung des aufgeschmol zenen Metalls durch den Spalt. Bei der Abwesenheit des Gases, wie es vorstehend beschrieben worden ist, umfasst der Spalt zwischen den zwei angrenzenden Blechrohlingen den äußersten Blechrohling, der dem Laserschneidbetrieb ausgesetzt wird.

Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß vorstehender Beschreibung wird ein Gas in Richtung zum Brennpunkt des Laserstrahls geblasen, wobei die zwei jeweils angrenzenden Blechrohlinge miteinander an einer vorbestimmten Position oder Positionen verbunden werden, wel cher von der vorbestimmten Schnittlinie des äußersten Blechroh lings entfernt ist oder sind und welche derart bestimmt ist oder sind, dass ein Abschnitt des äußersten Stahlblechrohlings angrenzend an den Laserstrahlschweißpunkt geringfügig weg von dem anderen bzw. dem angrenzenden Stahlblechrohling verdreht oder abgehoben wird, und zwar in Folge des Gases, das in dem Spalt zwischen den zwei angrenzenden Blechrohlingen existiert als ein Ergebnis einer Gasströmung durch die Öffnung, welche durch den äußersten Stahlblechrohling ausgeformt wird in Folge des Aufschmelzens des metallischen Materials durch Bestrahlen mit dem Laserstrahl.

In dem Verfahren gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungs beispiel der Erfindung werden die zwei angrenzenden Blechroh linge provisorisch miteinander an den geeigneten ausgewählten Positionen oder der Position verbunden, so dass der Abschnitt des äußersten Blechrohlings nahe dem Laserauftreffabschnitt abgehoben oder verdreht wird weg von dem angrenzenden Blechroh ling, wobei ein Spalt zwischen diesen zwei angrenzenden Blechrohlingen ausgebildet wird, der groß genug ist, um in effizienter Weise ein Entfernen des aufgeschmolzenen Metalls von den Blechrohlingen zu ermöglichen. Bei der vorliegenden Anordnung kann der äußerste Blechrohling in effizienter Weise durch den Laserstrahl geschnitten werden, ohne nachteilig den angrenzenden Blechrohling zu beeinflussen und zwar durch Einstellen der Leistung bzw. der Energie des Laserstrahls und der Anwesenheit des Gases, so dass lediglich der äußerste Blechrohling aufgeschmolzen und durch den Laserstrahl zerschnitten wird. Der Spalt ist effizient dahin gehend, dass lediglich ein Zerschneiden des äußersten Blechrohlings zugelassen wird, selbst wenn der Brennpunkt des Laserstrahls mehr oder weniger von dem nominalen (idealen) Punkt versetzt ist.

Das Gas kann ein Hilfsgas wie beispielsweise Luft, Sauerstoff oder ein anderes aktives Gas sein, welches nicht nur eine Funktion des Ausblasens von Substanzen übernimmt, welche in Folge des Laserschneidens erzeugt werden und welche die Schneidfähigkeit des Laserstrahls verringern oder die Qualität der Schnittfläche verschlechtern sondern auch eine Funktion übernehmen kann bezüglich des Unterstützens der Oxydation des Materials des Metallblechrohlings. Alternativ hierzu kann das Gas ein Schutzgas wie beispielsweise Nitrogen, Argon, Helium oder andere Inertgase sein, welches nicht nur lediglich die Funktion des Ausblasens der vorstehend beschriebenen Substanz sondern auch eine Funktion hinsichtlich der Verhinderung der Oxydation des Materials des Stahlblechrohlings übernehmen kann.

In einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner einen. Schritt bezüglich des Bewirkens einer abschließenden Verbindung der zwei angren zenden Metallblechrohlinge an zumindest einer vorbestimmten Position, die nahe an, jedoch beabstandet von der vorbestimmten Schnittlinie ist und zwar nach dem Schritt des Zerschneidens des äußersten Stahlblechrohlings, wenn jeder der Mehrzahl von Blechrohlingen als der jeweils äußerste Blechrohling auf dem jeweils anderen zweier angrenzender Blechrohlinge aufgelagert worden ist.

In der vorstehend beschriebenen bevorzugten dritten Ausfüh rungsform des Verfahrens wird jeder Blechrohling dem vorläu figen Verbindungsverfahren unterzogen und dann dem abschließen den Fixiervorgang, wenn er auf einem anderen Blechrohling auf- bzw. überlagert ist. Das vorläufige Verbinden kann derart ausgeführt werden, um einem Abschnitt des äußersten Blechroh lings zu ermöglichen, sich in dem Laserschneidschritt zu verziehen bzw. zu verdrehen oder abzuheben, um die Effizienz des Laserschneidbetriebs zu erhöhen, während das abschließende Verbinden ein Hauptverbindungsvorgang darstellt, der daran angepasst ist, um die zwei angrenzenden Blechrohlinge fest mit einer geeignet großen Verbindungskraft zu verbinden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des vorstehend beschrie benen dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungs gemäßen Verfahrens kann der abschließende Fixier- bzw. Verbin dungsschritt durch einen Laserstrahl bewirkt werden, der durch ein Laserschweißgerät erzeugt wird. In diesem Fall kann der Schneidschritt und dieser abschließende Verbindungsschritt durch das gleiche Laserschneid- und Schweißgerät erzielt werden, wobei die Größe und Kosten der Ausrüstung für das Ausführen dieser zwei Verfahrensschritte in signifikanterweise verringert werden kann.

Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform des vor stehend genannten dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung umfasst das Verfahren des weiteren ein Schritt für das Ausbilden zumindest eines Lochs in zumindest einem Ab schnitt des jeweils äußersten Stahlblechrohlings, wobei dieser zumindest eine Abschnitt an der vorstehend beschriebenen zumindest einen vorbestimmten Position angeordnet ist, in welcher der abschließende Verbindungsschritt bewirkt wird.

Jedes Loch wird durch Bestrahlen mit einem Laserstrahl ausge formt. Bei dieser Anordnung umfasst der Schritt für das Aus führen des abschließenden Verbindens ein Aussenden bzw. Ausstrahlen eines Laserstrahls in Richtung zu jedem Loch, welches durch den äußersten Blechrohling ausgeformt worden ist.

Bei der vorstehend erwähnten Anordnung wird der äußerste Stahlblechrohling mittels eines Laserstrahls bestrahlt, um ein Loch oder Löcher auszuformen, und wird erneut mit einem Laserstrahl an jedem Loch bestrahlt, so dass das abschließende Verbinden bewirkt wird durch Aussenden eines Laserstrahls in Richtung zu dem Loch oder in Richtung zu den Löchern, der vorab zu dem abschließenden Verbindungsprozess ausgeformt worden sind. Unter diesem Aspekt kann der Schritt bezüglich des Ausformens des Lochs oder der Löcher als Bestandteil des abschließenden Verbindungsschritts betrachtet werden.

Dementsprechend kann der Energiebetrag, der erforderlich ist, um den Schritt für das Ausformen des Lochs oder der Löcher zu bewirken und der Energiebetrag, der für das Bewirken des abschließenden Verbindungsvorgangs erforderlich ist reduziert werden im Vergleich zu dem Energiebetrag, der erforderlich ist, um den abschließenden Verbindungsvorgangs auszuführen ohne die vorhergehende Ausbildung des Lochs oder der Löcher. Der Ener giebetrag kann repräsentiert werden durch ein Produkt aus der Laserleistung der Bewegungsgeschwindigkeit des Laserstrahl brennpunkts relativ zu dem äußersten Blechrohling. Folglich kann die abschließende Verbindungsgeschwindigkeit erhöht werden, wobei die Energie bzw. die Leistung des Lasers, welche erforderlich ist für das Ausformen des zumindest einen Lochs und die Energie bzw. die Leistung des Lasers, welche für das Bewirken des abschließenden Verbindungsschritts erforderlich ist angeglichen werden an jene, welche erforderlich ist, für das Bewirken des Schneidschritts, so dass diese drei Schritte mit einer verbesserten bzw. erhöhten Effizienz ausgeführt werden können.

Das vorstehend bezeichnete zumindest eine Loch kann zumindest ein Durchgangsloch sein, welches durch den äußersten Blechrohling hindurch ausgeformt ist, so dass der entsprechende lokale Bereich des angrenzenden Blechrohlings durch den Laserstrahl bestrahlt wird. Alternativ hierzu kann das zumindest eine Loch zumindest ein Rücksprung (Sackloch) mit einem Boden sein, wodurch der äußerste Blechrohling lokal ausgedünnt wird.

Bei einer vierten bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Laminatstruktur eine Mehrzahl von Teilen, welche jeweils Flächen aufweisen, die miteinander in Eingriff bringbar sind und die zumindest zwei Teile haben, welche aus der Mehrzahl von Metallblechrohlingen ausgeformt sind, derart, dass die zwei vorstehend beschriebenen zumindest zwei Teile ineinander greifen.

Das Verfahren gemäß dem vorstehend genannten vierten bevorzug ten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung erlaubt eine effizientere und ökonomischere Produktion der Mehrzahl von Teilen bei einer geringeren Materialverschwendung im Vergleich zu dem Verfahren, wonach diese Teile separat und unabhängig voneinander hergestellt werden. Das laminare Produkt bzw. das Laminatprodukt, welches die Mehrzahl von Teilen gemäß vorste hender Beschreibung umfasst, kann ein Stempelset einschließlich eines oberen Stempels und eines unteren Stempels sein oder ein Stempelset einschließlich eines oberen Stempels, eines unteren Stempels und eines Druckrings oder Verbindungsrings sein, der um den oberen Stempel und/oder den unteren Stempel herum ange ordnet ist, der jeweils mit dem oberen Stempel und/oder dem unteren Stempel zusammenwirkt, um einen Rohling oder ein Werkstück zu halten, das einem Pressvorgang unterzogen werden soll.

In einer vorteilhaften Anordnung des vorstehend beschriebenen vierten bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen die Mehrzahl von Metallblechrohlingen zwei angrenzende Rohlinge, welche jeweils Bereiche umfassen, die voneinander beabstandet werden, wenn die zwei vorstehend be zeichneten zumindest zwei Teile voneinander beabstandet werden, nachdem diese zumindest zwei Teile erzeugt worden sind, wobei der Schritt bezüglich des Bewirkens der vorläufigen Verbindung ein Nadelpunktschweißen (Pin-Point-Schweißen) dieser Bereiche der zwei angrenzenden Rohlinge umfasst. Das Nadelpunktschweißen ist ein Schweißvorgang in welchem der Durchmesser eines Schweißtupfens (Schweißklumpens) verhältnismäßig klein ist, beispielsweise annähernd gleich der Dicke jedes Blechrohlings. Das Nadelpunktschweißen kann bewirkt werden durch ein Wider standsschweißgerät oder ein Laserschweißgerät. Das Nadelpunkt schweißen ist wirksam, um ein Versetzen der zwei angrenzenden Blechrohlinge relativ zueinander zu verhindern, wobei er jedoch den miteinander verschweißten Blechrohlingen erlaubt, mit einer verhältnismäßig kleinen Kraft voneinander beabstandet zu werden.

Die vorstehend genannten und optionalen Merkmale, Vorteile sowie technische und wirtschaftliche Besonderheiten der Erfindung lassen sich besser verstehen durch Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Verfahren zur Herstellung eines Laminatprodukts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt,

Fig. 2 ist ein Seitenaufriss der in schematischer Weise ein Widerstandschweißgerät darstellt, wie es bei dem Verfahren gemäß der Fig. 1 verwendet wird,

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Laserschneid- und Schweißgeräts, wie es bei dem Verfahren gemäß der Fig. 1 verwendet wird,

Fig. 4 ist eine Flusskarte, welche die Verfahrensschritte darstellt, die in dem Verfahren gemäß der Fig. 1 ausgeführt werden,

Fig. 5a und 5b sind ein vorderer Aufriss und eine Draufsicht zur Erklärung des Schritts S101 der Flusskarte von Fig. 4,

Fig. 6a und 6b sind ein vorderer Aufriss sowie eine Draufsicht zur Erklärung des Schritts S103 der Flusskarte von Fig. 4,

Fig. 7a und 7b sind ein vorderer Aufriss im Querschnitt sowie eine Draufsicht zur Erklärung von Schritt S104 der Flusskarte von Fig. 4,

Fig. 8a und 8b sind ein vorderer Aufriss im Querschnitt sowie eine Draufsicht ebenfalls zur Erklärung des Schritts S104,

Fig. 9a und 9b sind ein vorderer Aufriss im Querschnitt sowie eine Draufsicht zur Erklärung von Schritts S105 der Flusskarte von Fig. 4,

Fig. 10a und 10b sind ein vorderer Aufriss im Querschnitt sowie eine Draufsicht zur Erklärung von Schritt S106 der Flusskarte von Fig. 4,

Fig. 11a und 11b sind ein vorderer Aufriss sowie eine Draufsicht zur Erklärung von Schritt S107 der Flusskarte von Fig. 4,

Fig. 12 ist ein vorderer Aufriss im Querschnitt ebenfalls zur Erklärung von Schritt S107,

Fig. 13 ist ein vorderer Aufriss im Querschnitt zur Erklärung von Schritt S110 der Flusskarte von Fig. 4 und

Fig. 14 ist ein vorderer Aufriss im Querschnitt zur Erklärung von Schritt S111 der Flusskarte von Fig. 4.

Mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen wird nachfolgend im einzelnen ein Verfahren zur Herstellung eines Laminatprodukts in der Form eines Stempelsets für einen Stahlblechpressvorgang gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Wie in den Fig. 13 und 14 dargestellt wird besteht das Stempelset aus einem unteren Stempel 10 und einem oberen Stem pel 12, die zueinander und voneinander weg in einem Pressvor gang auf einer Press- bzw. Stempelmaschine bewegt werden. Der untere sowie der obere Stempel 10, 12 hat jeweils obere und untere Oberflächen, die miteinander in Eingriff bringbar sind. Das Stempelset 10, 12 wird hergestellt aus einer Mehrzahl von Stahlblechrohlingen, die einer Mehrzahl, einen Teil bildende Schichten entsprechen, in welche das Stempelset konzeptionell aufgeteilt ist. Die Stahlblechrohlinge sind übereinander gelagert, um einen Stapel auf einer horizontalen oberen Fläche eines Tischs 14 auszuformen, wie in der Fig. 13 dargestellt wird. Jedes Mal dann, wenn ein Stahlblechrohling auf einem anderen Stahlblechrohling platziert wird, wird der vorherge hende Stahlblechrohling einem vorläufigen Verbindungsschritt, einem Zuschneidschritt sowie einem Haupt- oder finalen Verbindungsschritt unterzogen, wie im Einzelnen nachfolgend beschrieben wird. Der untere und der obere Stempel 10, 12, der gemäß dem vorliegenden Verfahren erzeugt worden ist, sind voneinander beabstandet, wie in der Querschnittsansicht gemäß der Fig. 14 dargestellt wird.

Der vorläufige Verbindungsschritt ist ein Schritt für ein Punktschweißen der zwei gegenseitig übereinander gelagerten angrenzenden Stahlblechrohlinge, um diese provisorisch mitein ander zu verbinden, um deren Relativposition beizubehalten. Die zwei angrenzenden Metallblechrohlinge beinhalten den äußersten, d. h. endseitigen Metallblechrohling, d. h., der oberste Blech rohling an der Oberseite des Stapels der Blechrohlinge. Der Schneideschritt ist ein Schritt für ein Laserschneiden des obersten Blechrohlings entlang einer vorbestimmten Schnitt linie, um dem Blechrohling eine vorbestimmte Außenlinie bzw. Kontur gesehen in einer Ebene senkrecht zu der Richtung der Schichtung bzw. der Übereinanderlagerung der Blechrohlinge zu geben. Der abschließende Verbindungsschritt, der ausgeführt wird, nach dem Schneidschritt, ist ein Schritt bezüglich eines Laserschweißens der angrenzenden Blechrohlinge entlang vorbestimmter Schweißlinien, um die Verbindungsfestigkeit dazwischen zu erhöhen.

Der vorläufige Verbindungsschritt ist vorläufig in dem Sinne, dass er vor dem Zerschneidschritt ausgeführt wird und in dem Sinne, dass er vor dem abschießenden oder hauptsächlichen Verbindungsschritt ausgeführt wird.

Der vorläufige Verbindungsschritt wird mittels eines Punkt schweißgeräts in der Form eines Widerstandsschweißgeräts 20 der Serienbauart ausgeführt, wie es in der Fig. 2 dargestellt wird, wohingegen der Schneidschritt und der abschließende Verbin dungsschritt durch ein Laserschneid- und Schweißgerät 30 ausgeführt wird, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist. Das Widerstandsschweißgerät 20 hat eine Mehrzahl von bewegbaren Elektroden 24 sowie eine stationäre Elektrode 26. Zwei angren zende Blechrohlinge 22, 22 bestehend aus Metall werden zwischengefügt und sandwichförmig gehalten durch die bewegbaren Elektroden 24, die auf deren einer Seite positioniert sind und die stationäre Elektrode 26, die auf der anderen bzw. gegen überliegenden Seite von diesen angeordnet ist. Ein elektrischer Strom wird zwischen den bewegbaren und stationären Elektroden 24, 26 angelegt, so dass der elektrische Strom in Folge durch zwei oder mehrere entsprechend lokale Abschnitte der Blech rohlinge 22 strömt, so dass die zwei Blechrohlinge 22, 22 an diesen lokalen Abschnitten miteinander verbunden werden.

Das Laserschneid- und Schweißgerät 30, welches dafür vorgesehen ist, ein Hilfsgas 44 zu verwenden, hat eine Laserquelle 32, einen Schweißbrenner 36 sowie eine Kondenserlinse 38, wie in der Fig. 3 gezeigt wird. Ein Laserstrahl 34, welcher durch die Laserquelle 32 erzeugt wird, wird entlang eines Pfades in dem Schweißbrenner 36 geführt und trifft auf die Kondenser- bzw. Sammel- oder Fokussierlinse 38, so dass der gesammelte Laser strahl 34 in Richtung einer oberen Fläche eines metallischen Rohlings 42 durch eine Düse bzw. Kopf 40 ausgesendet wird, der an dem freien Ende des Schweißbrenners 36 angeordnet ist. Die Düse 40 ist dafür vorgesehen, das Hilfsgas 44 aufzunehmen, so dass das Hilfsgas 44 in Richtung zu dem Laserpunkt auf der Oberfläche des Rohlings 42 ausgeblasen wird. Das Gerät 30 hat eine Bewegungseinrichtung für das Bewegen des Schweißbrenners 36 und des Rohlings 42 relativ zu einander in eine Richtung parallel zu der oberen Fläche des Rohlings 42 so wie eine zweite Bewegungseinrichtung für das Bewegen des Schweißbrenners 36 und des Rohlings 42 in eine Richtung, welche die obere Fläche des Rohlings 42 schneidet, für gewöhnlich in die Richtung senkrecht zu der Oberfläche. Die relative Bewegung durch die erste Bewegungseinrichtung steuert einen Bewegungs pfad, der von dem Punkt des Laserstrahls 34 auf der Oberfläche des Rohlings 42 genommen wird, wohingegen die relative Bewegung durch die zweite Bewegungseinrichtung einen Fokussierpunkt des Laserstrahls 34 steuert, der von der Düse 40 ausgestrahlt wird.

Mit nachfolgendem Bezug auf die Flusskarte gemäß der Fig. 4 wird der Vorgang bzw. das Verfahren zur Herstellung des Stempelsets 10, 12 gemäß der Fig. 13 und 14 näher beschrieben. Das Verfahren wird bei Schritt S101 gestartet, in welchem ein erster Blechrohling 100 auf dem Tisch 14 platziert wird, wie in der Fig. 5a dargestellt ist. Der erste Blechrohling 100 ist der unterste einer Mehrzahl von Blechrohlingen entsprechend einer Mehrzahl von ein Teil bildende Schichten, in welche das Produkt in der Form des Stempelsets 10, 12 konzeptionell unterteilt ist. Jeder Blechrohling hat die gleiche Dicke wie die entspre chende konstituierende Schicht. Der erste bzw. unterste Blech rohling 100 entspricht der untersten der konstituierenden Schichten des Stempelsets 10, 12, nämlich eine Basis 50 des unteren Stempels 10 gemäß der Fig. 13 und 14. Der erste Blechrohling 100 hat die gleiche Außenkontur wie die Außenkontur der Basis 50 und erfordert kein Zuschneiden, um die äußere Kontur der Basis 50 zu erzeugen. In anderen Worten ausgedrückt bildet der erste Blechrohling 100 die Basis 50 ohne dass der Schneidschritt ausgeführt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Stempelset 10, 12 konzeptionell in konstituierende Schichten unterteilt, so dass die angrenzenden konstituierende Schichten unterschiedliche Außenkonturen aufweisen wobei zahlreiche die gleichen Dicke-Werte oder jeweils unterschiedliche Dicke-Werte aufweisen.

Der Schritt S101 wird gefolgt vom Schritt S102 in welchem ein Wert "n", stellvertretend für die Identifikationszahl der Blechrohlinge auf "2" inkrementiert wird. Anschließend schrei tet das Programm zu Schritt S103 fort, in welchem der Blech rohling, der durch den Wert "n" bezeichnet ist (nachfolgend als Blechrohling "n" gekennzeichnet) auf dem vorhergehenden Blech rohling platziert wird, der durch den Wert "n - 1" gekennzeich net ist (nachfolgend als Blechrohling "n - 1" bezeichnet). Wenn der Schritt S103 zum erstenmal ausgeführt wird, dann ist der Wert "n" gleich "2", wobei ein zweiter Blechrohling 102 auf dem ersten Blechrohling 100 platziert wird, wie in der Fig. 6a angezeigt ist.

Der Schritt S103 wird gefolgt von dem Schritt S104 in welchem die Blechrohlinge "n" und "n - 1" mit einander durch das Wider standsschweißgerät 20 punktverschweißt werden. Die Blechroh linge "n" und "n - 1" werden punktgeschweißt an vorbestimmten Schweißpunkten, die nicht nur von der vorbestimmten Schnitt linie des Blechrohlings "n" sondern auch von der vorbestimmten Schnittlinie des Blechrohlings "n - 1" beabstandet sind. Das Punktschweißen wird für jede der Bereiche eines jeden der Blechrohlinge "n" und "n - 1" ausgeführt, wobei diese Bereiche voneinander durch Schneiden entlang der Schnittlinie getrennt werden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, in welchem das Stempelset bestehend aus dem unteren und dem oberen Stempel 10, 12 durch Laminieren erzeugt wird, wird jeder der Blechrohlinge mit Ausnahme des ersten Blechrohlings 100 (für die Basis 50 des unteren Stempels 10) in zwei Bereiche bzw. Sektionen geschnitten, welche jeweils Teile des unteren und oberen Stempels 10, 12 bilden. Jeder dieser Blechrohlinge ist punktgeschweißt an jedem der vorstehend genannten zwei Bereiche. Darüber hinaus wird jeder der Schweißpunkte derart ausgewählt, dass der Blechrohling "n" angehoben oder verzogen bzw. verdreht wird und zwar durch das Hilfsgas 44 weg von der oberen Fläche des angrenzenden unteren Blechrohlings "n - 1" an lokalen Abschnitten des Blechrohlings "n", welche einen lokalen Abschnitt beinhalten, der durch den Laserstrahl 34 in dem nachfolgenden Laserschneidschritt bestrahlt wird, in welchem das Hilfsgas 44 gegen den laserbestrahlten Abschnitt des Blechrohlings "n" geblasen wird, wie nachfolgend noch im Einzelnen beschrieben wird.

Wenn der Wert "n" gleich dem Wert "2" ist, dann stellt der Blechrohling "n - 1" den ersten Blechrohling 100 dar, während der Blechrohling "n" den zweiten Blechrohling 102 darstellt. In diesem Fall wird der zweite Blechrohling 102 mit dem ersten Blechrohling 100 punktverschweißt.

Die vorbestimmte Schnittlinie für den zweiten Blechrohling 102, welche durch das Zeichen C in Fig. 7b angezeigt wird, unter teilt den zweiten Blechrohling 102 in einen äußeren Bereich entsprechend dem unteren Stempel 10 und einen inneren Bereich entsprechend dem oberen Stempel 12. Für den äußeren Bereich des zweiten Blechrohlings 102 wird ein normales Punktschweißen an zwei Punkten ausgeführt, die in A gemäß der Fig. 7a und 7b angezeigt sind. Diese zwei Schweißpunkte A werden ausgewählt, derart, dass sie so weit entfernt wie möglich von einander angeordnet sind, so dass der Abschnitt des äußeren Bereichs des zweiten Blechrohlings 102, der angrenzend an die Schnittlinie C ist, in einfacher und stabiler Weise angehoben bzw. verdreht werden kann weg von der oberen Fläche des ersten Blechrohlings 100. Darüber hinaus werden die zwei Blechrohlinge 100, 102 an den zwei Punkten A innerhalb des äußeren Bereichs des zweiten Blechrohlings 102 punktgeschweißt, um den zweiten Blechrohling 102 daran zu hindern, sich relativ zu dem ersten Blechrohling 100 in dem nachfolgenden Laserschweißschritt zu verschieben oder außer Position zu rücken.

Für den inneren Bereich des zweiten Blechrohlings 102 wird andererseits ein Nadelpunktschweißen an einem einzigen Punkt B durchgeführt, wie in den Fig. 8a und 8b angezeigt wird. Dieser Nadelpunktschweißpunkt B ist an einem Mittelpunkt eines geraden Segments angeordnet, der die normalen Punktschweiß punkte A verbindet. In dieser Hinsicht wird darauf hingewiesen, dass der innere Bereich des zweiten Blechrohlings 102 einen Teil des oberen Stempels 12 bildet, und an dessen unterer Fläche von dem ersten Blechrohling 100 getrennt werden sollte, der die Basis 50 des unteren Stempels 10 ausbildet, wie aus der Fig. 14 ersichtlich ist. Angesichts dieser Tatsache wird das Nadelpunktschweißen an dem Schweißpunkt B innerhalb des inneren Bereichs ausgeführt derart, dass der Schweißpunkt bzw. der Schweißtropfen einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser hat, um eine vergleichsweise geringe Schweißkraft zu erzeugen. Das Nadelpunktschweißen wird an dem inneren Bereich des zweiten Blechrohlings 102 ausgeführt, um ein Verschieben des inneren Bereichs des zweiten Blechrohlings 102 relativ zu dem ersten Blechrohling 100 während des Laserschneidens des zweiten Blechrohlings 102 zu verhindern, und ein einfaches Entfernen des oberen Stempels 12 von dem unteren Stempel 10 an dem Nadelpunktschweißpunkt B zu ermöglichen und zwar ohne einen nachteiligen Einfluss, wenn der obere und der untere Stempel 12, 10 von einander weg bewegt werden nachdem das Stempelset gemäß dem vorstehend genannten Verfahren erzeugt worden ist.

Das Nadelpunktschweißen gemäß vorstehender Beschreibung wird für das Verbinden lediglich des inneren Bereichs des zweiten Blechrohlings 102 mit dem ersten Blechrohling 100 verwendet. Für das dritte sowie die nachfolgenden Blechrohlinge ("n" ≧ 3), wird das normale Punktschweißen für das vorläufige Verbinden der jeweils angrenzenden Blechrohlinge "n" "n - 1" verwendet, für jedes der Bereiche der Rohlingsschicht "n", welche durch die zumindest eine vorbestimmte Schnittlinie voneinander getrennt sind.

Anschließend wird der Schritt S105 ausgeführt, so dass der Blechrohling "n" fortlaufend durch das Laserschneid- und Schweißgerät 30 zugeschnitten wird und zwar entlang der vorbestimmten Schnittlinie C, welche die inneren und äußeren Konturen der äußeren und inneren Bereiche des Blechrohlings "n" definiert, die voneinander durch das Laserschneiden getrennt werden, d. h., die inneren und äußeren Konturen des unteren und des oberen Stempels 10, 12. Wenn der Wert "n" gleich dem Wert "2" ist, dann wird der zweite Blechrohling 102 fortlaufend entlang der vorbestimmten Schnittlinie C lasergeschnitten, wie in den Fig. 9a und 9b angezeigt wird.

Die Fig. 1 zeigt die Einzelheiten des Laserschneidens in Schritt S105 an einem bestimmten Punkt des Verfahrens, in welchem eine Mehrzahl von Blechrohlingen (von dem ersten Blechrohling bis zu dem Blechrohling "n - 1"), welche übereinander angeordnet sind, dem vorläufigen Verbindungs schritt ausgesetzt werden (Punktschweißen an den Punkten A), wobei der Laserschneidschritt durch den Laserstrahl 34 (Laserschneiden entlang der Schnittlinien C) und der ab schließende Verbindungsschnitt (Laserschweißen an den Punkten E) nachfolgend beschrieben wird. Des weiteren wird der gegen wärtige bzw. der oberste Blechrohling "n", der auf dem Blechrohling (n - 1) aufgelagert ist, dem vorläufigen Verbindungsschritt unterzogen (Punktschweißen an den Punkten A). In diesem Zustand wird der oberste Blechrohling "n" entlang der vorbestimmten Schnittlinie C durch den Laserstrahl 34 geschnitten. Um lediglich den obersten Blechrohling "n" durch dessen Dicke hindurch zu schneiden, werden die Leistung sowie der Brennpunkt des Laserstrahls 34, die Bewegungsgeschwindigkeit des Laserstrahlpunkts entlang der Schnittlinie C (d. h. die Schnittgeschwindigkeit) und der Druck des Hilfsgases 44, welches von der Düse 40 ausgeblasen wird, in Abhängigkeit von dem Material und der Dicke des obersten Blechrohlings "n" bestimmt. Durch den Laserstrahl 34, der die obere Fläche des Blechrohlings "n" entlang der Schnittlinie C bestrahlt, wird das Metall in Folge der Hitze aufgeschmolzen, die durch den Laserstrahl 34 erzeugt wird, wodurch ein Schlitz durch den Blechrohling "n" entlang der Schnittlinie C ausgeformt wird. In diesem Laserschneidschritt strömt das Hilfsgas 44, welches von der Düse 40 in Richtung zu dem bestrahlten Abschnitt des Blechrohlings "n" in die Richtung, welche durch Pfeile in Fig. 1 angezeigt wird, ausgeblasen wird, durch den Schlitz und erreicht die Unterseite des Blechrohlings "n", wodurch bewirkt wird, dass sich der Blechrohling "n" geringfügig anhebt oder verdreht und zwar weg von dem Blechrohling "n - 1" an der Stelle nahe dem laserbestrahlten Abschnitt (nahe der Schnitt linie C oder dem hierdurch geformten Schlitz) wodurch sich ein beträchtlicher Spalt oder Hohlraum zwischen den sich gegenüber liegenden Seiten der Blechrohlinge "n" und "n - 1" ausformt. Ein Test bestätigte das Abheben der obersten Blechschicht "n" weg von der angrenzenden Blechschicht "n - 1" an dem Abschnitt nahe dem laserbestrahlten Abschnitt des Blechrohlings "n" unter der folgenden Bedingung:
Material der Blechschicht "n": weicher Stahl
Dicke der Blechschicht "n": ungefähr 0.5-2 mm
Druck des Hilfsgases 44: ungefähr 2-4 kg/cm²
Abstand zwischen dem Punktschweißpunkt A und der Schnittlinie C: ungefähr 50 mm

Als ein Ergebnis der Ausbildung des Spalts zwischen den Blechrohlingen "n" und "n - 1" kann ein aufgeschmolzenes Metall, welches durch das Bestrahlen des Blechrohlings "n" durch den Laserstrahl 34 entsteht sowie ein Oxyd des aufge schmolzenen Metalls in effektiver Weise aus dem Spalt in die umgebende Atmosphäre durch einen Strom bzw. Strahl des Hilfsgases 44 ausgefördert werden, welches durch den Spalt strömt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gewährleistet der Spalt ein effektives Entfernen des aufgeschmolzenen Metalls und erlaubt lediglich, dass die oberste Rohlingsschicht "n" lasergeschnitten wird, ohne eine signifikante Beschädigung des angrenzenden unteren Blechrohlings "n - 1".

Der Schritt S105, in welchem der Blechrohling "n" entlang der vorbestimmten Schnittlinie C laserzerschnitten wird, wird gefolgt von Schritt S106, in welchem Schlitze D durch den Blechrohling "n" ausgeformt werden durch Laserschneiden lokaler Abschnitte des Blechrohlings "n" entlang vorbestimmter primärer bzw. abschließender Verbindungslinien, wie in den Fig. 10a und 10b angezeigt ist. Die Schlitze D werden ausgeformt, um die abschließende bzw. primäre Verbindung der Blechrohlinge "n" und "n - 1" durch Laserschweißen gemäß nachstehender Beschreibung zu bewirken. Die abschließenden Verbindungslinien sind nahe zu, jedoch beabstandet von der vorbestimmten Schnittlinie. Dieses Laserschneiden zur Ausformung der Schlitze D wird durch den Laserstrahl 34 unter der gleichen Bedingung ausgeführt, wie in dem Laserschneidschritt S105.

Wenn der Wert "n" gleich dem Wert "2" ist, dann werden die Schlitze D in dem äußeren Bereich des zweiten Blechrohlings 102 ausgeformt durch lokales Laserschneiden entlang der abschlie ßenden Verbindungslinien angrenzend an die Schnittlinie C, wie in den Fig. 10a und 10b dargestellt ist. Es sei darauf hingewiesen, dass keine Schlitze D innerhalb des inneren Bereichs des zweiten Blechrohlings 102 ausgeformt werden, da diese innere Bereich von dem ersten Blechrohling 100 beabstan det werden soll, nachdem das Produkt (Stempelset 10, 12) durch Laminieren gemäß dem vorliegenden Prozess erzeugt worden ist. Der innere Bereich wird nämlich an den ersten Blechrohling 100 lediglich durch vorläufiges Verbinden mit einer geringen Schweißkraft verbunden.

Wenn der Wert "n" gleich oder größer als der Wert "3" ist, dann werden die Schlitze D innerhalb des inneren Bereichs des Blechrohlings "n" ausgeformt, welcher innerhalb der Schnitt linie C ist. Diese Schlitze D werden ebenfalls durch Laser schneiden entlang der vorbestimmten abschließenden Verbindungs linien nahe der Schnittlinie C ausgeformt. Folglich werden die Schlitze D sowohl in den äußeren als auch inneren Bereichen des Blechrohlings "n" ausgeformt für das Bewirken des abschließen den Verbindens der Blechrohlinge "n" und "n - 1" in diesen äußeren und inneren Bereichen des Blechrohlings "n".

Anschließend wird der Schritt S107 implementiert, um das abschließende Verbinden der Blechrohlinge "n" und "n - 1" durch Laserschweißen auszuführen, wonach lokale Bereiche, welche die lokalen Schlitze D umgeben, die durch den Blechrohling "n" hindurch ausgeformt sind, durch den Laserstrahl 34 bestrahlt werden, so dass diese zwei Blechrohlinge "n" und "n - 1" fest durch das Laserschweißen miteinander verbunden werden. Die Schlitze D, die vorhergehend zu diesem Laserschweißbetrieb ausgeformt worden sind, ermöglichen ein Bestrahlen der lokalen Bereiche des Blechrohlings "n - 1" mit dem Laserstrahl 34, so dass die erforderliche Laserleistung für den abschließenden oder hauptsächlichen Verbindungsvorgang reduziert werden kann. Das Vorsehen der Schlitze D ermöglicht es, das gleiche Schweiß gerät 30 bzw. den gleichen Schweißbrenner 36 für das Ausführen des Laserschneidens in Schritt S106 und des Laserschweißens in Schritt 107 zu verwenden, und zwar mit der gleichen Laser leistung und der gleichen Geschwindigkeit der Relativbewegung des Schweißbrenners 36 und der Blechrohlinge.

Wenn der Wert "n" gleich dem Wert "2" ist, dann werden Schweißpunkte E lediglich in dem äußeren Bereich des zweiten Blechrohlings 102 vorgesehen, wie in den Fig. 11a und 11b dargestellt wird, für das abschließende Verbinden des zweiten Blechrohlings 102 mit dem ersten Blechrohling 100. Die Schweißpunkte E sind mit den Schlitzen D auf einer Linie ausgerichtet, welche durch den äußeren Bereich des Blech rohlings 102 hindurch ausgeformt sind und nahe der Schnittlinie C angeordnet sind.

Wenn der Wert "n" gleich dem Wert "3" ist, dann werden die Schweißpunkte E sowohl in den äußeren als auch inneren Bereichen des dritten Blechrohlings 104 vorgesehen, wie in der Fig. 12 dargestellt wird für das abschließende Verbinden des dritten Blechrohlings 104 mit dem zweiten Blechrohling 102. Diese Schweißpunkte E sind mit den Schlitzen D auf einer Linie ausgerichtet, welche durch die äußeren und inneren Bereiche des dritten Blechrohlings 104 hindurch ausgeformt und nahe der Schnittlinie C angeordnet sind.

Der Schritt S107 wird gefolgt von Schritt S108 um zu bestimmen, ob der Wert "n" gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Wert n_max, welcher die Anzahl der Blechrohlinge "n" darstellt, welche übereinander gelagert werden, um das gewünschte Produkt, d. h., das Stempelset 10, 12 in diesem speziellen Ausführungs beispiel zu erzeugen. In anderen Worten ausgedrückt repräsen tiert der Wert n_max die Anzahl von konstituierenden Schichten, in welche das Produkt, welches erzeugt werden soll, konzeptio nell gemäß der vorbestimmten Vorschrift unterteilt wird. Falls eine negative Entscheidung (nein) in Schritt S108 erhalten wird, dann wird der Schritt S109 implementiert, um den Wert "n" zu inkrementieren. Der Schritt S109 wird gefolgt vom Schritt S103, so dass die Schritte S103 bis S109 in sich wiederholender Weise implementiert bzw. ausgeführt werden. Falls eine bestätigende Entscheidung (ja) in Schritt S108 erhalten wird, bedeutet dies, dass die Produktion des gewünschten Produkts 10, 12 vervollständigt ist, wie in der Fig. 13 dargestellt wird. In diesem Fall wird der Schritt S108 gefolgt vom Schritt S110, um den Laminierungsbetrieb zu beenden. Anschließend wird Schritt S105 implementiert, um den oberen Stempel 12 weg von dem unteren Stempel 10 zu bewegen, um diesen oberen und unteren Stempel 10, 12 voneinander zu beabstanden, wie in der Fig. 14 dargestellt ist. Folglich werden die zwei Stempel 10, 12 zur gleichen Zeit hergestellt. In dieser Hinsicht kann jeder dieser zwei Stempel 10, 12 als ein Produkt betrachtet werden, welches aus gegenseitig sich überlagernden Metallblechen besteht.

Aus der vorhergehenden Beschreibung des vorliegenden Ausfüh rungsbeispiels dieser Erfindung lässt sich entnehmen, dass die Schritte S101 und S103 einen Schritt bezüglich des Überlagerns einer Mehrzahl von Blechschichten darstellt, wobei der Schritt S104 den vorläufigen Verbindungsschritt darstellt, währen der Schritt S105 den Schneideschritt darstellt. Es lässt sich entnehmen, dass der Schritt S106 einen Schritt für das Formen von zumindest einem Loch durch den obersten Blechrohling "n" darstellt, wobei der Schritt S107 den abschließenden Verbindungschritt darstellt.

In dem Schneidschritt S105 wird der oberste der bereits überlagerten Metallblechrohlinge in der Form der Bleche dem Laserschneiden entlang einer vorbestimmten Schnittlinie unterzogen, wobei das Laserschneiden folgende Vorgänge umfasst: Bestrahlen der unbedeckten bzw. oberen Fläche des obersten Blechrohlings mit einem Laserstrahl, Bewegen des Laserstrahl punkts entlang der Schnittlinie und Aufblasen eines Hilfsgases in Richtung zu dem Laserstrahlpunkt. Als ein Ergebnis der Bestrahlung des obersten Blechrohlings mit dem Laserstrahl entlang der vorbestimmten Schnittlinie wird eine Öffnung durch den obersten Blechrohling entlang der Schnittlinie ausgeformt in Folge des Aufschmelzens des Metalls entlang der Schnitt linie, wobei das Hilfsgas durch den hierdurch erzeugten Schlitz in einen Spalt zwischen dem obersten Blechrohling und dem angrenzenden (darunter liegenden) Blechrohling strömt. In dem vorläufigen Verbindungsschritt S104 wird der oberste Blechrohling provisorisch mit dem angrenzenden Blechrohling durch Punktschweißen an vorbestimmten Positionen oder Punkten verbunden, die von der Schnittlinie beabstandet sind. Diese Positionen werden derart ausgewählt, dass der oberste Blech rohling geringfügig angehoben bzw. weg von dem angrenzenden Blechrohling verzerrt wird und zwar in einem Abschnitt von diesem nahe dem Laserbestrahlungsabschnitt. Diese Technik einschließlich des vorläufigen Verbindungsschritts und des Schneidschritts ist bei zahlreichen verschiedenen Vorgängen unterschiedlich zu der Herstellung einer laminaren Struktur bestehend aus gegenseitig sich überlagernden Metallblechen anwendbar.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Laminatstruktur durch schrittweises Aufeinanderlegen von Metallblechrohlingen (100, 102, 104) in folgenden sich wiederholenden Schritten:
Auflegen eines Metallblechrohlings auf einen zuvor aufgelegten Metallblechrohling;
Befestigen des jeweils zuletzt aufgelegten Metallblechrohlings mit dem darunterliegenden Metallblechrohling durch Schweißen an solchen vorgebbaren Stellen (A, B) der zwei aufeinanderliegenden Metall blechrohlinge, dass das Abtrennen eines Teils des jeweils zuletzt aufgelegten Metallblechrohlings möglich ist;
Schneiden des zuletzt aufgelegten Metallblechrohlings nach dem Befestigen entlang einer vorgebbaren Schnittlinie (C) mittels eines Laserstrahls (34), derart, dass der Fokuspunkt des Laserstrahls (34), der auf der freiliegenden Oberfläche des zuletzt aufgelegten Metallblechrohlings gebildet wird, der Schnittlinie (c) nachgeführt wird;
dadurch gekennzeichnet, dass
der zuletzt aufgelegte Metallblechrohling mit dem jeweils darunter liegenden Metallblechrohling als abschließender Verfahrensschritt an zumindest einer vorbestimmten Position (E) endverschweißt wird und zwar nach jenem Verfahrensschritt, in welchem der zuletzt aufgelegte Metallblechrohling durch Schneiden abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigen ein vorläufiges Heftschweißen in Form von Widerstandsschweißen oder Laserschweißen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet durch das Vorgeben von Blechdicken für die Metallblechrohlinge, wobei zwei aufeinander liegende Metallblechrohlinge in Dickenrichtung der Metallblechrohlinge gesehen, jeweils unterschiedliche Außenränder aufweisen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigen aufeinander liegender Metallblechrohlinge an zumindest einer vorgegebenen Position (a, b) erfolgt, die von der Schnittlinie des zuletzt aufgelegten Blechrohlings beabstandet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schneidens des zuletzt aufgelegten Metallblechrohlings ein Gasstrahl in Richtung des Laserstrahls (34) auf den Punkt des schneidenden Laserstrahlfokus derart gerichtet wird, dass ein Abschnitt dieses Metallblechrohlings angrenzend an den Punkt des Laserstrahlfokus weg von dem darunter liegenden Metallblechrohling gehoben oder gebogen wird indem dem Gas ein Einströmen in den Spalt zwischen den zwei aufeinander liegenden Metallblechrohlingen durch eine Öffnung erlaubt wird, welche mit Hilfe des Laserstrahls in den zuletzt aufgelegten Metallblechrohling geformt worden ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine vorbestimmte Position (E), an der das abschließende Verschweißen von zwei aufeinander liegenden Metallblechrohlingen erfolgt, nahe an jedoch beabstandet von der Schnittlinie (C) ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch das Ausbilden von zumindest einem Loch (D) mittels des Laserstrahls (34) in zumindest einem Abschnitt des jeweils zuletzt aufgelegten Metallblechrohlings, wobei der zumindest eine Abschnitt an der zumindest einen vorbestimmten Position (E) angeordnet ist, in welcher das abschließende Verschweißen dadurch erfolgt, indem der Laserstrahl (34) auf das zumindest eine Loch gerichtet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laminatstruktur zumindest zwei Teile (10, 12) umfasst, die aus den Metallblechrohlingen (100, 102, 104) derart gebildet werden, dass die zumindest zwei Teile miteinander in Eingriff gebracht werden können.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laminatstruktur eine Mehrzahl von Teilen hat, die jeweils Flächen aufweisen, welche miteinander in Eingriff kommen, wobei die Mehrzahl von Teilen zumindest zwei Teile (10, 12) umfassen, die aus den Metallblechrohlingen (100, 102, 104) derart gebildet werden, dass die zumindest zwei Teile (10, 12) in miteinander zusammenwirkender Weise gehalten werden können.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallblechrohlinge zwei aneinander grenzende Rohlinge (100, 102) umfassen, die nach Ausbilden der zumindest zwei Teile jeweils Bereiche aufweisen, die bei Beabstanden der zumindest zwei Teile (10, 12) voneinander beabstandet werden, wobei der Verfahrensschritt für das Befestigen ein Punktschweißen (B) der Bereiche der zwei aneinander grenzenden Rohlinge beinhaltet.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigen durch Punktschweißen der übereinander gelegten Metallblechrohlinge (100, 102, 104) erfolgt.