DE102006048320A1

DE102006048320A1 - Bolzenhalter

Info

Publication number: DE102006048320A1
Application number: DE102006048320A
Authority: DE
Inventors: Alexander Schug
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 2006-10-05
Filing date: 2006-10-05
Publication date: 2008-04-10
Also published as: JP2008093734A; US20080083707A1

Abstract

Es wird vorgeschlagen ein Halter (10) für einen im Querschnitt polygonalen Bolzenabschnitt (16) eines Bolzens (12), insbesondere zur Verwendung in einer Vorrichtung (46) zum Bolzenschweißen, mit einem Befestigungsabschnitt (24), der sich an der Bolzenschweißvorrichtung festlegen lässt, und mit einem Halteabschnitt (28), der eine Mehrzahl von Haltezungen (30) aufweist, die sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung (34) erstrecken und in einer Richtung quer hierzu elastisch abbiegbar sind, um den polygonalen Bolzenabschnitt (16) zwischen sich aufzunehmen und elastisch zu halten, wobei wenigstens zwei der Haltezungen (30) zwischen sich einen Schlitz (32) bilden. Dabei verläuft der Schlitz (32) zumindest abschnittsweise spiralförmig.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halter für einen im Querschnitt polygonalen Bolzenabschnitt eines Bolzens, insbesondere zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Bolzenschweißen, mit einem Befestigungsabschnitt, der sich an der Bolzenschweißvorrichtung festlegen lässt, und mit einem Halteabschnitt, der eine Mehrzahl von Haltezungen aufweist, die sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung erstrecken und in einer Richtung quer hierzu elastisch abbiegbar sind, um den polygonalen Bolzenabschnitt zwischen sich aufzunehmen und elastisch zu halten, wobei wenigstens zwei der Haltezungen zwischen sich einen Schlitz bilden.
Derartige Halter für im Querschnitt etwa quadratische Schweißbolzen sind bekannt. Ein solcher Halter weist im Wesentlichen vier Zungen auf, die sich jeweils parallel zur Längsrichtung erstrecken und zwischen sich einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt zur Aufnahme des entsprechenden Schweißbolzens definieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft generell das Gebiet des Kurzzeit-Lichtbogenschweißens, auch Bolzenschweißen genannt. Dabei wird ein Schweißbolzen auf ein Blech aufgeschweißt, indem zwischen dem Bolzen und dem Blech ein Lichtbogen erzeugt wird. Die einander gegenüberliegenden Flächen schmelzen hierdurch an. Anschließend wird der Bolzen auf das Werkstück abgesenkt und der Lichtbogen erlischt, wobei der Schweißstrom abgeschaltet wird. Die sich vermischenden Schmelzen erstarren, so dass der Bolzen fest auf dem Blech festgelegt ist.
Der Bolzen an dem Blech kann dann bspw. im Karosseriebau für Fahrzeuge als Anker für Befestigungselemente (Clipse etc.) dienen.
Derartige Schweißbolzen weisen generell eine Flanschabschnitt auf. Dieser kann kreisförmig ausgebildet sein, kann jedoch auch polygonal ausgebildet sein.
Der bekannte Halter für einen Vierkant-Bolzen beinhaltet vier Haltezungen, die den Vierkant-Bolzen zwischen sich elastisch aufnehmen und halten können. Der Halter dient gleichzeitig als elektrischer Leiter, mittels dessen der Schweißstrom auf den Bolzen geleitet wird.
Bei dem bekannten Halter für Vierkant-Bolzen müssen die Bolzen in Drehrichtung um die Längsachse herum gesehen lagerichtig in den Halter eingeführt werden. Ansonsten liegt der Bolzen lediglich Punkt- oder linienförmig an der Innenseite der Haltezungen an. Dies kann zu einem vergleichsweise hohen elektrischen Widerstand am Übergang von Halter zu Bolzen führen, was das Aufbringen des Schweißstromes auf den Bolzen erheblich erschwert.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Halter für Bolzen mit polygonalem Bolzenabschnitt anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Halter für einen im Querschnitt polygonalen Bolzenabschnitt eines Bolzens dadurch gelöst, dass der Schlitz zumindest abschnittsweise spiralförmig verläuft.
Durch diese Maßnahme ist es möglich, dass eine in Drehrichtung um die Längsachse herum nicht exakt mit den Haltezonen ausgerichtete Einführung eines Bolzens mit einer höheren Wahrscheinlichkeit dazu führt, dass eine Ecke des polygonalen Bolzenabschnittes in den Schlitz einfällt.
Hierdurch kann die Stromzufuhr verbessert werden, da bei Eingriff einer Ecke des polygonalen Bolzenabschnittes in den Schlitz eine größere Anzahl von Kontaktpunkten oder -linien realisiert wird.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn die Haltezungen einen sich in Längsrichtung erstreckenden Haltebereich aufweisen, innerhalb dessen der polygonale Bolzenabschnitt beim Aufnehmen in den Halter in Längsrichtung verschiebbar ist.
Generell kann der Bolzen dabei über den Befestigungsabschnitt zugeführt werden, der zu diesem Zweck dann hohl ausgebildet ist. Alternativ ist es natürlich auch denkbar, den Bolzen von vorne, d.h. vom Bereich der freien Enden der Haltezungen aus, in den Haltebereich einzuführen.
Der Haltebereich weist eine gewisse Länge in Längsrichtung auf, die dem Weg entspricht, den der Bolzenhalter beim Einsetzen in den Halter macht.
Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn der Schlitz sich innerhalb des Haltebereiches in Umfangsrichtung über einen solchen Winkel erstreckt, so dass beim Aufnehmen des Bolzens zwangsläufig eine Ecke des polygonalen Bolzenabschnittes mit dem Schlitz ausgerichtet wird.
Mit anderen Worten wird der Schlitz so spiralförmig ausgebildet, dass gewährleistet ist, dass während des Einführens des Bolzens auf jeden Fall eine Ecke des polygonalen Bolzenabschnittes in den Schlitz einfällt und hierdurch eine größere Kontaktfläche realisiert werden kann.
Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn die Haltezungen wenigstens zwei Schlitze bilden, wobei die Steigung der Spiralverläufe so gewählt ist, dass die Schlitze bei Projektion in Längsrichtung an wenigstens einer Stelle zusammenfallen.
Auf diese Weise wird auf jeden Fall gewährleistet, dass völlig unabhängig von der Drehlage des Bolzens bei Zufuhr in den Halter eine Ecke mit einem Schlitz ausgerichtet wird, bis sich der Bolzen in der Halteposition in dem Halter befindet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform entspricht die Anzahl der Haltezungen der Anzahl der Ecken des polygonalen Bolzenabschnittes.
Auf diese Weise kann erreicht werden, dass, unabhängig von der jeweiligen Drehposition des Bolzens beim Zuführen, in der Halteposition sämtliche Ecken des polygonalen Halteabschnittes in entsprechende Schlitze zwischen den Haltezungen greifen.
Generell ist es jedoch auch denkbar, dass die Anzahl der Haltezungen größer ist als die Anzahl der Ecken oder kleiner ist als die Anzahl der Ecken. In jedem Fall ist es jedoch bevorzugt, wenn das Verhältnis zwischen Anzahl der Haltezungen und Anzahl der Ecken eine natürliche Zahl, vorzugsweise eine gerade Zahl, ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform definieren die Haltezungen im Querschnitt gemeinsam im Wesentlichen eine Kreisform.
Auf diese Weise kann der Halteabschnitt vergleichsweise kostengünstig aus einem rohrförmigen Abschnitt gebildet werden, in den spiralförmige Schlitze eingebracht werden.
Insgesamt ist es ebenfalls bevorzugt, wenn der Halter einstückig ausgebildet ist.
Auf diese Weise kann der Halter kostengünstig hergestellt werden und kann gut die vergleichsweise hohen Schweißströme führen.
Insgesamt ist es aus diesem Grund ferner bevorzugt, wenn der Halter aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist.
Der Schlitz bzw. die Schlitze des Halteabschnittes sind vorzugsweise radial durchgehende Schlitze. Es kann sich jedoch auch um nicht radial durchgehende Nuten handeln, die am Innenumfang der Haltezungen ausgebildet sind.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Halters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Vorderansicht des Halters der 1 mit eingesetztem Bolzen; und
3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von 2.
In den 1 bis 3 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halters generell mit 10 bezeichnet.
Der Halter 10 ist ein einstückiges Bauelement aus einem elektrisch leitfähigen und vorzugsweise zumindest leicht elastisch verformbaren Material, wie bspw. einer Stahllegierung.
Der Halter 10 dient zur Aufnahme eines Bolzens 12.
Der Bolzen 12 weist einen Schaftabschnitt 14 auf, der auf beliebige Art und Weise gestaltet sein kann. Ferner weist der Bolzen 12 einen polygonalen Flanschabschnitt 16 auf, dessen Durchmesser größer ist als jener des Schaftabschnittes 14. Schließlich weist der Bolzen 12 einen Schweißbereich 18 auf, der auf der dem Schaftabschnitt 14 gegenüberliegenden Seite des Flanschabschnittes 16 ausgebildet ist und einen kleineren Durchmesser als der Flanschabschnitt 16 aufweist.
Der Schweißbereich 18 weist an seinem axialen Ende eine leicht konisch zulaufende Schweißfläche 20 auf, die während des Lichtbogenschweißens aufschmelzbar ist.
Ferner ist eine Ecke des im vorliegenden Fall achteckigen Flanschabschnittes 16 bei 22 gezeigt.
Der Halter 10 ist generell hohlzylindrisch ausgebildet und weist einen Befestigungsabschnitt 24 auf, an dem ein Ringflansch 26 ausgebildet ist. Der Befestigungsabschnitt 24 dient zur Befestigung an einem Schweißkopf einer Bolzenschweißvorrichtung, wie nachstehend noch erläutert werden wird.
Der Halter 10 weist ferner einen Halteabschnitt 28 mit einer Mehrzahl von (im vorliegenden Fall acht) Haltezungen 30 auf, zwischen denen Schlitze 32 ausgebildet sind.
Die Haltezungen 30 erstrecken sich generell in Richtung einer Längsachse 34 des Halters 10. Generell ist der Halteabschnitt 28 im Querschnitt kreisförmig ausgebildet, wobei die Schlitze 32 nicht parallel zur Längsachse 34 verlaufen, sondern spiral- bzw. schraubenförmig um diese herum.
Die acht Haltezungen 30a, ... 30h sind jeweils nach der Art eines Kragarmes ausgebildet, der im Bereich des Befestigungsabschnittes 24 festgelegt ist.
Ein Bolzen 12 wird zum Einsetzen in den Halter 10 von hinten über den Befestigungsabschnitt 24 eingeführt, wie es in 1 schematisch durch einen Pfeil 36 dargestellt ist.
Während des Einführens überstreicht der Flanschabschnitt 16 im Wesentlichen die gesamte Länge der Haltezungen. Die axiale Länge der Haltezungen 30 entspricht daher einem Haltebereich 38, innerhalb dessen der Flanschabschnitt 16 beim Aufnehmen in den Halter 10 in Längsrichtung 34 verschiebbar ist.
Die Schlitze 32 sind so ausgebildet, dass sie ausgehend von einem Ende des Haltebereiches 38 bis zum anderen Ende des Haltebereiches 38 einen Winkel 40 überstreichen, der im vorliegenden Fall 45° (360° geteilt durch Anzahl der Haltezungen (= 8) = 45°) beträgt. Dies wiederum bedeutet, dass ein Anfangspunkt 42 eines Schlitzes 32 zwischen zwei Haltezungen 30a, 30b in der Projektion in Längsrichtung mit einem Endpunkt 44 eines benachbarten Schlitzes 32 zusammenfällt, wobei der Endpunkt 44 im Bereich der freien Enden der Haltezungen 30b, 30c ausgebildet ist.
Auf diese Weise wird gewährleistet, dass, unabhängig von der jeweiligen Drehlage des Bolzens 12 beim Einführen in den Halter 10, die Ecken 22 in die Schlitze 32 fallen. Sofern dies bspw. auf halbem Wege des Haltebereiches 38 erfolgt, wird der Bolzen 12 im weiteren Verlauf von den Schlitzen 32 mitgenommen, so dass in der in 1 gezeigten Halteposition des Bolzens 12' die Ecken 22 auf jeden Fall im Bereich von Schlitzen 32 liegen.
Auf diese Weise kann im Bereich der Schlitze eine größere Anzahl von Kontaktpunkten bzw. -linien erzielt werden, so dass der Verschleiß des Bolzenhalters verringert und mit einer geringeren Stromstärke geschweißt werden kann.
Generell ist es auch möglich, mit einem derartigen Halter auch andere Bolzen optimiert zu halten, bspw. Vierkantbolzen oder Sechzehnkantbolzen, aber auch Bolzen mit jeder anderen Art von polygonalem Bolzenabschnitt. Denn in nahezu jedem Fall wird erreicht, dass eine Ecke des polygonalen Bolzenabschnittes 16 mit einer größeren Wahrscheinlichkeit in einen Schlitz einfällt.

Claims

Halter (10) für einen im Querschnitt polygonalen Bolzenabschnitt (16) eines Bolzens (12), insbesondere zur Verwendung in einer Vorrichtung (46) zum Bolzenschweißen, mit einem Befestigungsabschnitt (24), der sich an der Bolzenschweißvorrichtung festlegen lässt, und mit einem Halteabschnitt (28), der eine Mehrzahl von Haltezungen (30) aufweist, die sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung (34) erstrecken und in einer Richtung quer hierzu elastisch abbiegbar sind, um den polygonalen Bolzenabschnitt (16) zwischen sich aufzunehmen und elastisch zu halten, wobei wenigstens zwei der Haltezungen (30) zwischen sich einen Schlitz (32) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (32) zumindest abschnittsweise spiralförmig verläuft.
Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltezungen (30) einen sich in Längsrichtung erstreckenden Haltebereich (38) aufweisen, innerhalb dessen der polygonale Bolzenabschnitt (16) beim Aufnehmen in den Halter (10) in Längsrichtung (34) verschiebbar ist.
Halter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (32) sich innerhalb des Haltebereiches (38) in Umfangsrichtung über einen solchen Winkel (40) erstreckt, so dass beim Aufnehmen des Bolzens (12) zwangsläufig eine Ecke (22) des polygonalen Bolzenabschnittes (16) mit dem Schlitz (32) ausgerichtet wird.
Halter nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltezungen (30) wenigstens zwei Schlitze (32) bilden, wobei die Steigung (y/x) der Spiralverläufe so gewählt ist, dass die Schlitze (32) bei Projektion in Längsrichtung (34) an wenigstens einer Stelle (42, 44) zusammenfallen.
Halter nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Haltezungen (30) der Anzahl der Ecken (22) des polygonalen Bolzenabschnittes (16) entspricht.
Halter nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltezungen (30) im Querschnitt gemeinsam im Wesentlichen eine Kreisform definieren.
Halter nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (10) einstückig ausgebildet ist.
Halter nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (10) aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist.