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.