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Die
Erfindung betrifft ein Handschweißgerät zum Schweißen eines
Bolzens, das ein Gehäuseelement
und einen mit dem Gehäuseelement
verbundenen Bolzenhalter zur Halterung des zu schweißenden Bolzens
aufweist.
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Beim
Bolzenschweißen
wird ein Bolzen auf ein Werkstück
aufgeschweißt.
Im vorliegenden Rahmen wird unter einem Bolzen ein längliches
Schweißelement
verstanden. Als unterschiedliche Verfahren zum Bolzenschweißen sind
insbesondere das „Spitzenzündungsschweißen” und das „Hubzündungsschweißen” bekannt.
Dabei lässt
sich das Spitzenzündungsschweißen weiterhin
in Spitzenzündungsschweißen mit
Kontakt (Kontaktschweißen)
und Spitzenzündungsschweißen mit
Spalt (Spaltschweißen) unterteilen.
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Die
Qualität
beim Bolzenschweißen
wird von vielen unterschiedlichen Parameter beeinflusst. Dazu gehören elektrische
Kenngrößen, wie
z. B. die Energieeinstellung der Stromquelle, Kabelquerschnitte
und Kabellängen
oder Übergangswiderstände. Auch
mechanische Größen beeinflussen
die Qualität,
wie z. B. Abhub, Bolzengeschwindigkeit und Überstand.
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Bei
der Verschweißung
von einfachen Bauteilen in großer
Stückzahl
unter erschwerten Bedingungen, wie z. B. auf Baustellen und Schiffen,
ist es in der Praxis oft schwierig, alle oben genannten Parameter
für alle
durchzuführenden
Schweißungen optimal
zu gestalten bzw. einzustellen. Insbesondere die Einhaltung der
mechanischen Kenngrößen gestaltet
sich in der Praxis oft schwierig. Häufig sind die Bediener der
Schweißgeräte aufgrund
mangelnder Qualifikation nicht in der Lage, diese Parameter in geeigneter
Weise bzw. ausreichend genau einzustellen bzw. einzuhalten.
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Ein
wesentlicher Parameter für
die Qualität einer
Schweißung
bzw. Schweißverbindung
beim Bolzenschweißen
ist die Eintauchtiefe, auch Eintauchmaß genannt. Dieses Maß gibt an,
wie weit der Bolzen nach erfolgter Schweißung in das Schmelzgut des
Werkstücks,
auf das der Bolzen aufgeschweißt
worden ist, eingetaucht ist. Taucht der Bolzen nicht ausreichend
tief ein, kann es zu Bildung von Lunker oder zu einer unzureichenden
Schweißverbindung
kommen.
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Gemäß dem Stand
der Technik weisen übliche
Bolzenschweißpistolen
ein „Stativ” mit einer
Auflage auf, mit der beim Schweißvorgang die Werkstückoberfläche kontaktiert
wird. Das gewünschte Eintauchmaß kann man
bei derartigen Bolzenschweißpistolen
dadurch einstellen, dass der Bolzen vorab – bevor das Stativ die Werkstückoberfläche kontaktiert – mit mehr
oder weniger großem Übermaß gegenüber dem
Niveau der Auflage des Stativs am Bolzenhalter fixiert wird. Dieser Überstand
entspricht dann der gewünschten
Eintauchtiefe.
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Die
Praxis zeigt, dass es hierbei vergleichsweise häufig zu mangelhafter Handhabung
kommt, so dass die Gefahr einer schlechten Schweißung bzw.
Schweißverbindung
besteht. Bei gewölbten Schweißflächen bzw.
Werkstückoberflächen gestaltet
sich die Einstellung des Überstandes
besonders schwierig. Solche gewölbten
Oberflächen
sind im Stahl- oder Schiffbau durchaus häufig gegeben. Zusätzlich führen Schwankungen
in der Qualität
der Schweißelemente,
insbesondere in der Bolzenlänge, zu
zusätzlichen
Problemen.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein
Handschweißgerät mit verbesserter
Einstellmöglichkeit
der Eintauchtiefe anzugeben. Insbesondere soll die Einstellmöglichkeit auch
unter vergleichweise schwierigen Rahmenbedingungen, wie beispielsweise
gewölbter
Werkstückoberfläche, verbessert
sein.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch
den in dem unabhängigen
Anspruch genannten Gegenstand gelöst. Besondere Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Gemäß der Erfindung
ist Handschweißgerät, insbesondere
eine Handschweißpistole,
zum Schweißen
eines Bolzens vorgesehen. Das Handschweißgerät weist dabei ein Gehäuseelement
und einen mit dem Gehäuseelement
verbundenen Bolzenhalter zur Halterung des zu schweißenden Bolzens
auf. Der Bolzenhalter ist dabei so am Gehäuseelement gelagert ist, dass
er längs
einer Richtung gegenüber
dem Gehäuseelement
verschoben werden kann. Außerdem
weist das Handschweißgerät ein Positionierelement
auf, das mit dem Gehäuseelement
verbunden ist. Das Positionierelement umfasst ein Federelement und
ist so gestaltet, dass es gegen eine Federkraft des Federelements
längs der
Richtung zusammengedrückt
werden kann.
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Ein
derartiges Handschweißgerät ermöglicht zur
Positionierung des Handschweißgeräts gegenüber dem
Werkstück,
auf das der Bolzen aufgeschweißt
werden soll, im Rahmen der Vorbereitung des eigentlichen Schweißvorgangs
folgenden Ablauf: Zunächst
wird der in dem Bolzenhalter gehalterte Bolzen mit derjenigen Stirnfläche, die
zur Verschweißung
vorgesehen ist, in Kontakt mit der betreffenden Stelle der Werkstückoberfläche, also
der vorgesehenen Schweißstelle
gebracht, ohne den Bolzenhalter dabei in Richtung auf das Gehäuseelement
zu drücken.
Der Bolzenhalter befindet sich dabei also – wie an sich aus dem Stand
der Technik bekannt – bezüglich des
Gehäuseelements
in vorgeschobener Stellung. Außerdem
wird das Positionierelement – ohne es
längs der
Richtung zusammenzudrücken – ebenfalls
in Kontakt mit der Werkstückoberfläche gebracht;
diese Stelle wird im Folgenden auch kurz „Kontaktstelle” genannt.
Anschließend
wird das Gehäuseelement
parallel zu der Richtung durch Druckausübung auf die Werkstückoberfläche zu bewegt; dadurch
wird der Bolzenhalter gegenüber
dem Gehäuseelement
in die Richtung bewegt und das Positionierelement – in dieselbe
Richtung – um
eine gewisse Weglänge
zusammengedrückt.
In einem weiteren Schritt kann dann durch Zündung des Schweißstroms
der eigentliche Schweißvorgang
eingeleitet werden, wobei das Gehäuseelement möglichst
genau in der zuletzt eingenommenen Position gehalten wird. Auf diese
Weise stellt die Weglänge,
um die das Positionierelement entgegen der Federkraft des Federelements
zusammengedrückt
worden ist, ein Maß für die Eintauchtiefe
dar. Insbesondere ist auf diese Weise die Eintauchtiefe im Allgemeinen
unabhängig von
der Form der Werkstückoberfläche gut
quantifizierbar; daher ist mithilfe des Positionierelements die Einstellung
der Eintauchtiefe erleichtert und somit die Einstellmöglichkeit
verbessert.
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Insgesamt
werden also die Möglichkeiten, eine
reproduzierbare Qualität
einer Schweißverbindung
sicherzustellen, verbessert, und zwar insbesondere auch unter „erschwerten
Bedingungen”,
wie beispielsweise einer gewölbten
Werkstückoberfläche. Ein
Bediener des Handschweißgeräts erhält sozusagen
eine „Hilfestellung”, die ein
möglichst
sicheres und reproduzierbares Arbeiten ermöglicht. Dies bringt insbesondere
für einen
vergleichsweise unerfahrenen Bediener einen entscheidenden Vorteil
mit sich.
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Das
Gehäuseelement 1 des
Handschweißgeräts lässt sich
besonders leicht in der für
den eigentlichen Sachweißvorgang
vorgesehenen Position gegenüber
dem Werkstück
halten, wenn das Handschweißgerät weiterhin
so gestaltet ist, dass das Positionierelement längs der Richtung nicht weiter
als um eine maximale Weglänge
zusammengedrückt werden
kann. Damit soll zum Ausdruck gebracht werden, dass sich das Positionierelement
nicht weiter als um die maximale Weglänge zusammendrücken lässt, ohne
dass es zerstört
wird. Hierzu kann beispielsweise ein Anschlag zur Begrenzung des
Weges bzw. der Weglänge
vorgesehen sein, um die das Positionierelement längs der Richtung maximal zusammengedrückt werden
kann. Zur Einnahme der Schweißposition
kann dann das Handschweißgerät einfach
so weit wie möglich
in Richtung auf die Werkstückoberfläche gedrückt werden.
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Besonders
vorteilhaft weist dabei das Handschweißgerät weiterhin Mittel zur Verstellung
der maximalen Weglänge
auf. Dadurch eignet sich das Handschweißgerät besonders gut zur Einstellung
unterschiedlicher Werte für
die Eintauchtiefe. Die Mittel zur Verstellung der maximalen Weglänge sind
dabei vorteilhaft dazu ausgelegt, die maximale Weglänge auf
mehrere Werte zwischen 0,1 mm und 5,0 mm, vorzugsweise zwischen
0,2 mm und 3,0 mm zu einzustellen.
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Eine
besonders flexible Anpassungsmöglichkeit
des Handschweißgeräts an unterschiedlich geformte
Werkstückoberflächen und/oder
Bolzenlängen
wird ermöglicht,
wenn das Handschweißgerät weiterhin
Mittel zur Fixierung des Positionierelements gegenüber dem
Gehäuseelement
in unterschiedlichen Stellungen längs der Richtung aufweist. Beispielsweise
kann vorgesehen sein, dass das Positionierelement so am Gehäuse angeordnet
ist, dass es längs
der Richtung gegenüber
dem Gehäuseelement
verschoben werden kann, wobei es in einer durch Verschieben eingestellten
Stellung fixiert werden kann, beispielsweise mittels einer Feststellschraube.
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Weiterhin
vorteilhaft weist das Handschweißgerät Mittel zur Fixierung des
Positionierelements gegenüber
dem Gehäuseelement
in unterschiedlichen Stellungen quer zu der Richtung auf. Auf diese
Weise kann besonders gut aus mehreren möglichen unterschiedlichen Kontaktstellen
zwischen dem Positionierelement und der Werkstückoberfläche ausgewählt werden. In Abhängigkeit
der bei dem Schweißvorgang
gegebenen Rahmenbedingungen sind so die Möglichkeiten verbessert, eine
besonders gut geeignete Kontaktstelle für das Positionierelement einzustellen.
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Vorteilhaft
kann hierzu vorgesehen sein, dass die unterschiedlichen Stellungen
quer zu der Richtung eine Kreisbahn beschreiben. Dies kann beispielsweise
dadurch einfach erzielt werden, dass das Handschweißgerät derart
ausgebildet ist, dass sich das Positionierelement gegenüber dem
Gehäuseelement
um eine Achse verschwenken bzw. drehen lässt, die parallel zu der Richtung
ist. Die Achse kann dabei beispielsweise mit der Längsachse
des in dem Bolzenhalter gehalterten Bolzens zusammenfallen.
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Die
Möglichkeiten
zur Auswahl einer besonders günstigen
Kontaktstelle des Positionierelements an der Werkstückoberfläche können dabei
noch weiter verbessert werden, wenn das Handschweißgerät derart
ausgebildet ist, dass sich das Positionierelement gegenüber dem
Gehäuseelement
zusätzlich um
eine weitere, von der zuerst genannten Achse unterschiedlichen,
Achse verschwenken oder drehen lässt,
die ebenfalls parallel zu der Richtung ist. Auf diese Weise lassen
sich insbesondere unterschiedliche Abstände zwischen der Schweißstelle
und der Kontaktstelle des Positionierelements einstellen. Dabei
ist das Handschweißgerät weiterhin
vorteilhaft so ausgebildet, dass sich das Positionierelement gegenüber dem
Gehäuseelement
um 360° verschwenken
oder drehen lässt.
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Vorteilhaft
besteht das Positionierelement zumindest teilweise aus einem elektrisch
isolierenden Material, so dass kein Schweißstrom durch das Positionierelement
fließen
kann.
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Weiterhin
vorteilhaft ist das Handschweißgerät so gestaltet,
dass der Bolzenhalter gegenüber dem
Gehäuseelement
entgegen einer weiteren Federkraft verschoben werden kann, wobei
die weitere Federkraft größer oder
gleich der Federkraft des Federelements ist.
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Das
Positionierelement kann die Form eines geraden oder eines abgewinkelten
Stiftes oder eines Rohrabschnitts oder eines Rohrsegments aufweisen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug
auf die Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Skizze mit einer Seitenansicht und einem Querschnitt eines ersten
Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Handschweißgeräts,
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2 eine
Skizze mit einer Seitenansicht und einem Querschnitt eines zweiten
Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Handschweißgeräts,
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3 eine
Skizze zu einem Ablauf eines Schweißvorgangs mit einem erfindungsgemäßen Handschweißgerät in Form
einer Kontaktschweißpistole,
und
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4 eine
Skizze zu einem Ablauf eines Schweißvorgangs mit einem erfindungsgemäßen Handschweißgerät in Form
einer Spaltschweißpistole.
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In 1 ist
im oberen Bereich eine Skizze einer Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Handschweißgeräts dargestellt.
Das Handschweißgerät dient
zum Schweißen
eines Bolzens 3 auf ein Werkstück an einer vorgesehenen Schweißstelle 19.
In 1 ist lediglich eine Werkstückoberfläche 12 des Werkstücks angedeutet,
auf das der Bolzen 3 aufgeschweißt werden soll. Bei dem Handschweißgerät kann es
sich um eine Handschweißpistole
handeln. Das Handschweißgerät kann dabei
zum Spitzenzündungsschweißen oder
zum Hubzündungsschweißen vorgesehen
sein.
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Das
Handschweißgerät weist
ein Gehäuseelement 1 auf,
an dem ein Handgriff 10 zum manuellen Halten des Handschweißgeräts lagefest
angeordnet sein kann.
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Weiterhin
weist das Handschweißgerät einen
Bolzenhalter 2 auf, der mit dem Gehäuseelement 1 verbunden
ist und der zur Halterung des zu schweißenden Bolzens 3 vorgesehen
ist. Der Bolzenhalter 2 ist dabei insgesamt länglich,
so dass sich längs
seiner Haupterstreckung eine Längsachse
S definieren lässt,
die insbesondere mit der Längsachse
des Bolzens 3 zusammenfallen kann, wenn der Bolzen 3 in dem
Bolzenhalter 2 gehaltert ist.
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Zur
leichteren Darstellung wird im Folgenden von einer Orientierung
des Handschweißgeräts ausgegangen,
bei der die Längsachse
S vertikal verläuft und
das Gehäuseelement 1 „oberhalb” des Bolzenhalters 2 angeordnet
ist, also so, wie es sich bei natürlicher Betrachtung der Seitenansicht
aus 1 ergibt.
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Der
Bolzenhalter 2 ist – wie
an sich aus dem Stand der Technik bekannt – so am Gehäuseelement 1 gelagert,
dass er längs
einer Richtung R gegenüber dem
Gehäuseelement 1 verschoben
werden kann. Im dargestellten Beispiel verläuft die Richtung R parallel
zur Längsachse
S des Bolzenhalters 2. Der Bolzenhalter 2 ist
dabei so gelagert, dass er sich in Richtung R auf das Gehäuseelement 1 zu – hier also
nach oben – und
in die Gegenrichtung – hier
also nach unten – verschieben
lässt.
Der mögliche
Verschiebeweg ist dabei nach unten durch eine „untere” bzw. „vorgeschobene” Stellung
begrenzt; nach oben hin kann er durch eine „obere” bzw. „eingeschobene” Stellung
begrenzt sein. Weiterhin ist der Bolzenhalter 2 dabei derart
federnd gegenüber
dem Gehäuseelement 1 gelagert,
dass er sich ohne Einwirkung äußerer Kräfte in der
unteren bzw. vorgeschobenen Stellung befindet. In 1 der
Bolzenhalter 2 in dieser vorgeschobenen Stellung skizziert.
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Weiterhin
weist das Handschweißgerät ein Positionierelement 9 auf,
das mit dem Gehäuseelement 1 verbunden
ist.
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Beim
hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst
das Positionierelement 9 ein längliches stiftartiges Element 4,
das mittels einem ringförmigen Halteelement 6 so
am Gehäuseelement 1 gehaltert ist,
dass es mit seiner Haupterstreckung parallel zur Richtung R bzw.
zur Längsachse
S ausgerichtet ist. Die Hauptachse des stiftartigen Elements 4 wird
im Folgenden mit L bezeichnet.
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An
seinem unteren Endbereich weist das stiftartige Element 4 eine
Auflagefläche 11 auf,
die dazu vorgesehen ist, die Werkstückoberfläche 12 an einer Kontaktstelle 17 zu
kontaktieren und auf diese Weise zur Positionierung des Handschweißgeräts bezüglich der
Werkstückoberfläche 12 für den eigentlichen
Schweißvorgang
zu dienen.
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Das
Positionierelement 9 umfasst ein Federelement 7 und
ist so gestaltet, dass es gegen eine Federkraft des Federelements 7 längs der
Richtung R zusammengedrückt
werden kann. Im gezeigten Beispiel umfasst das stiftartige Element 4 einen Hauptkörper 13 und
das Federelement 7, wobei die Auflagefläche 11 Teil des Federelements 7 sein
kann. Das Federelement 7 ist dabei derart mit dem Hauptkörper 13 verbunden,
dass es sich federnd in der Richtung R, also parallel zur Längsachse
S des Bolzenhalters 2 bzw. parallel zur Hauptachse L des
stiftartigen Elements 4 relativ zu dem Hauptkörper 13 verschieben
lässt;
beispielsweise kann vorgesehen sein, dass sich das Federelement 7 teilweise
in den Hauptkörper 13 hinein-
bzw. herausschieben lässt. Das
Federelement 7 kann dabei eine Feder umfassen (in der Skizze
der 1 nicht als solche gezeigt), die an oder in dem
Hauptkörper 13 angeordnet
ist, sowie einen an sich nicht zusammendrückbaren, festen Teil, der die
Auflagefläche 11 umfasst,
wobei die Feder einerseits mit dem Hauptkörper 13 und andererseits
mit dem festen Teil des Federelements 7 zusammenwirkt.
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Beim
gezeigten Ausführungsbeispiel
kann das Positionierelement 9 nicht weiter als um eine
bestimmte Strecke, nämlich
maximal um eine Weglänge
a, zusammengedrückt
werden. Dabei ist die Weglänge
a vorzugsweise kleiner als diejenige Strecke bzw. Weglänge, um
die der Bolzenhalter 2 in der Richtung R gegenüber dem
Gehäuseelement 1 verschoben
werden kann. Zur Begrenzung der Strecke bzw. Weglänge a, um
die das Positionierelement 9 maximal zusammengedrückt werden
kann, kann vorgesehen sein, dass das Federelement 7 so
an dem Hauptkörper 13 angeordnet
ist, dass es zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung
gegenüber
dem Hauptkörper 13 verschoben
werden kann, wobei die Strecke zwischen der Ausgangsstellung und
der Endstellung der Weglänge
a entspricht. Vorzugsweise ist dabei weiterhin vorgesehen, dass
das Federelement 7 so am Hauptkörper 13 gelagert ist, dass
es sich ohne Einwirkung äußerer Kräfte aufgrund
der Wirkung der Feder in der Ausgangsstellung befindet. In 1 ist
das Federelement 7 in dieser Ausgangsstellung skizziert.
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Im
gezeigten Beispiel weist der Hauptkörper 13 hierfür einen
Anschlag 15 auf und das Federelement 7 eine Schulterfläche 14,
wobei die Endstellung beim Zusammendrücken von Federelement 7 und Hauptkörper 13 durch
Kontakt zwischen der Schulterfläche 14 und
dem Anschlag 15 gegeben ist. Auch für die Ausgangsstellung kann
ein Anschlagmechanismus vorgesehen sein.
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Zur
Positionierung des Handschweißgeräts im Rahmen
der Vorbereitung des eigentlichen Schweißvorgangs kann folgender Ablauf
vorgesehen sein: Zunächst
wird der in dem Bolzenhalter 2 befindliche Bolzen 3 mit
derjenigen Stirnfläche,
die zur Verschweißung
vorgesehen ist, in Kontakt mit der betreffenden Stelle der Werkstückoberfläche 12 – also der vorgesehenen
Schweißstelle 19 – gebracht;
außerdem
wird das Positionierelement 9 – an der Kontaktstelle 17 – ebenfalls
in Kontakt mit der Werkstückoberfläche 12 gebracht,
und zwar mit der dafür
vorgesehenen Auflagefläche 11.
Anschließend
wird das Gehäuseelement 1 entgegen
der Richtung R durch Druck nach unten, also auf die Werkstückoberfläche 12 zu
bewegt; dadurch wird der Bolzenhalter 3 längs der
Richtung R gegenüber
dem Gehäuseelement 1 verschoben
und außerdem
wird das Positionierelement 9 zusammengedrückt, indem
das Federelement 7 gegenüber dem Hauptkörper 13 längs der Richtung
R verschoben wird. Das Gehäuseelement 1 wird
dabei so weit wie möglich
bewegt, also um die Weglänge
a.
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In
einem weiteren Schritt kann dann durch Zündung des Schweißstroms
der eigentliche Schweißvorgang
eingeleitet werden, wobei das Handschweißgerät möglichst genau in der zuletzt eingenommenen
Position gehalten wird. Dies wird dadurch erleichtert, dass sich
das Positionierelement 9 nicht weiter als um die maximale
Weglänge
a zusammendrücken
lässt.
Zur möglichst
genauen Beibehaltung der Position muss also das Gehäuseelement 1 lediglich
parallel zur Richtung R gegen die Werkstückoberfläche 12 gedrückt gehalten
werden.
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Beim
eigentlichen Schweißvorgang
wird dann der Bolzen 3 durch den Bolzenhalter 2 gegen die
Werkstückoberfläche 12 in
das geschmolzene Material hinein gedrückt, und zwar so, dass der
Sollwert der Eintauchtiefe gerade der Weglänge a entspricht. Damit stellt
die Weglänge
a ein Maß für die Eintauchtiefe
dar, mit der der Bolzen 3 an der Schweißstelle 19 in die
Schmelzmasse eintaucht. Insbesondere ist auf diese Weise die Eintauchtiefe
im Allgemeinen unabhängig
von der Form der Werkstückoberfläche 12 auf
verhältnismäßig einfache Weise
gut quantifizierbar; daher ist mithilfe des Positionierelements 9 die
Einstellung der Eintauchtiefe erleichtert.
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Beim
hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist
das Handschweißgerät weiterhin
Mittel zur Verstellung der maximalen Weglänge a auf. Beispielsweise können diese
Mittel einen Stift 8 umfassen, der sich in unterschiedlichen
Stellungen längs
der Richtung R in das Federelement 7 einstecken lässt und der
in eine dafür
vorgesehene Öffnung
im Hauptkörper 13 des
Positionierelements 9 eingreift. Hierdurch kann auch der
oben erwähnte
Anschlagmechanismus für
die Ausgangsstellung des Federelements 9 gegeben sein.
Indem sich die maximale Weglänge
a einstellen lässt,
kann der Sollwert für
die Eintauchtiefe unterschiedlich eingestellt werden, so dass sich das
Handschweißgerät besonders
gut für
die Herstellung von Schweißverbindungen
unterschiedlicher Eintauchtiefen eignet. Vorzugsweise kann dabei
die maximale Weglänge
a auf mehrere, beispielsweise auf zwischen drei und zwanzig unterschiedliche
Werte zwischen 0,1 mm und 5,0 mm, beispielsweise in dem Bereich
zwischen 0,2 mm und 3,0 mm eingestellt werden.
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Weiterhin
ist beim hier gezeigten Ausführungsbeispiel
das Positionierelement 9 so mit dem Gehäuseelement 1 verbunden,
dass es sich gegenüber
dem Gehäuseelement 1 in
unterschiedliche Stellungen längs
der Richtung R bringen lässt
und in diesen Stellungen jeweils fixieren lässt. Das Positionierelement 9 kann
also „höhenverstellbar” am Gehäuseelement 1 angeordnet
sein. Hierzu kann vorgesehen sein, dass das ringförmige Halteelement 6 eine Öffnung 21 aufweist,
die sich längs
der Richtung R erstreckt und die so auf das Positionierelement 9 bzw.
auf das stiftartige Element 4 abgestimmt ist, dass sich
letzteres durch die Öffnung 21 hindurch längs der
Richtung R und in Gegenrichtung dazu verschieben lässt. Zur
Fixierung des Positionierelements 9 gegenüber dem
Gehäuseelement 1 in
einer bestimmten Stellung längs
der Richtung R kann dabei beispielsweise eine Feststellschraube 5 vorgesehen
sein, mit der sich der Hauptkörper 13 des
stiftartigen Elements 4 relativ zu dem ringförmigen Halteelement 6 fixieren
lässt.
Das ringförmige
Halteelement 6 ist dabei vorzugsweise so an dem Gehäuseelement 1 angeordnet,
dass es sich relativ zu diesem nicht längs der Richtung R verschieben
lässt.
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Durch
diese Anordnung des Positionierelements 9 gegenüber dem
Gehäuseelement 1 lässt sich
die Auflagefläche 11 – bei entspannter
Feder des Federelements 7 – längs der Richtung R verstellen, so
dass das Handschweißgerät besonders
einfach auf unterschiedlich lange Bolzen bzw. unterschiedlich gewölbte Werkstückoberflächen eingestellt
werden kann. Zur Bedienung kann damit vorgesehen sein, dass das
Positionierelement 9 bezüglich des Gehäuseelements 1 zunächst in
eine „obere” Stellung
gebracht wird, also so, dass der Bolzen 3 an der vorgesehenen
Schweißstelle 19 auf
die Werkstückoberfläche 12 aufgesetzt
werden kann, ohne dass das Positionierelement 9 bereits
die Werkstückoberfläche 12 berührt. Anschließend wird
durch Verstellen entgegen der Richtung R das Positionierelement 9 so weit
nach unten verschoben, dass die Auflagefläche 11 die Werkstückoberfläche 12 an
der Kontaktstelle 17 kontaktiert. Dieser Bedienungsvorgang
ist besonders einfach, wenn eine weitere Federkraft, nämlich die
Federkraft, mit der sich der Bolzenhalter 2 gegen das Gehäuseelement 1 verschieben
lässt,
zumindest gleichgroß oder
noch vorteilhafter größer ist,
als die Federkraft des Federelements 7 des Positionierelements 9.
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Weiterhin
ist beim hier gezeigten Ausführungsbeispiel
das Positionierelement 9 so mit dem Gehäuseelement 1 verbunden,
dass es sich gegenüber
dem Gehäuseelement 1 in
unterschiedliche Stellungen quer zu der Richtung R bringen lässt und
in diesen Stellungen jeweils fixieren lässt. Dadurch, dass sich das
Positionierelement 9 in unterschiedliche Stellungen quer
zu der Richtung R bringen lässt, sind
die Möglichkeiten
verbessert, aus mehreren potenziellen Kontaktstellen des Positionierelements 9 auf
der Werkstückoberfläche 12 eine
besonders gut geeignete auszuwählen.
Dies ist besonders vorteilhaft, weil bei unterschiedlichen Schweißvorgängen die
Rahmenbedingungen, wie Form der Werkstückoberfläche 12 in einer Umgebung
der Schweißstelle, Hindernisse
im Bereich der Schweißstelle
usw. im Allgemeinen stark variieren können.
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Beim
gezeigten Beispiel ist das ringförmige Halteelement 6 bezüglich des
Gehäuseelements 1 so
gelagert, dass es gegenüber
letzterem verdreht werden kann. Dies wird insbesondere bei Betrachtung
der unteren Skizze aus 1 deutlich, die einen schematischen
Querschnitt durch das Handschweißgerät auf Höhe des ringförmigen Halteelements 6 zeigt.
Skizziert sind dabei insbesondere das ringförmige Halteelement 6,
eine erste Stellung des Positionierelements 9 bzw. des
stiftartigen Elements 4, sowie – in gestrichelten Linien – eine weitere
Stellung dieses Elements. Beim gezeigten Beispiel kann das Positionierelement 9 also
in unterschiedliche Stellungen quer zu der Richtung R gebracht werden,
wobei diese Stellungen eine Kreisbahn beschreiben können. Dabei
kann das Positionierelement 9 gegenüber dem Gehäuseelement 1 vorzugsweise
um 360° verschwenkt
bzw. gedreht werden. Als Schwenk- bzw. Drehachse ist beim Ausführungsbeispiel
eine Achse gewählt,
die parallel zur Richtung R orientiert ist und die beispielsweise
mit der Längsachse
S des Bozenhalters 2 zusammenfallen kann; dies ist eine
mechanisch vergleichsweise einfache Lösung. Durch die schwenk- bzw.
drehbare Ausführung
kann das Positionierelement 9 zur Positionierung des Handschweißgeräts gegenüber der
vorgesehenen Schweißstelle
in unterschiedliche „Winkelpositionen” gebracht
werden, noch bevor das Positionierelement 9 auf die Werkstückoberfläche 12 abgesenkt
wird.
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Zur
Fixierung des Positionierelements 9 in einer Stellung quer
zu der Richtung bzw. in einer bestimmten Winkelposition kann ein
Rastmechanismus vorgesehen sein. Beispielsweise kann hierfür zwischen
dem ringförmigen
Halteelement 6 und dem Gehäuseelement 1 eine
Kugelrasterung vorgesehen sein.
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In 2 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel skizziert,
das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel
dadurch unterscheidet, dass das Positionierelement 9' zusätzlich um
eine weitere Achse L' verschwenkt
oder gedreht werden kann, die ebenfalls parallel zu der Richtung
R orientiert ist. Im gezeigten Beispiel weist hierbei das Positionierelement 9' die Form eines
abgewinkelten Stiftes auf, wobei sich der Teil oberhalb der Abwinklung
längs der
Achse L' erstreckt
und so wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit
dem ringförmigen
Halteelement 6 verbunden ist und der Teil unterhalb der
Abwinklung die Auflagefläche 11' aufweist. Die
Auflagefläche 11' ist dabei von der
Achse L' beabstandet.
Durch die auf diese Weise gegebene zusätzliche Schwenk- bzw. Drehmöglichkeit
werden die Einstellmöglichkeiten
für die
Kontaktstelle 17 noch weiter verbessert, weil sich in jeder Winkelposition,
die sich durch die Schwenk- bzw. Drehmöglichkeit um die zuerst genannte
erste Achse S ergibt, die Relativposition der Auflagefläche 11' zur Schweißstelle
nochmals durch zusätzliche
Verdrehung um die weitere Achse L' verändern
lässt.
Insbesondere kann hierdurch der Abstand zwischen der Auflagefläche 11' und der vorgesehenen
Schweißstelle 19 weiter
verkürzt
werden.
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Bei
den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen
besteht das Positionierelement 9 zumindest teilweise aus
einem elektrisch isolierenden Material. Auf diese Weise wird verhindert,
dass das Positionierelement 9 Schweißstrom führt. Bei Ausführung des
Positionierelements 9 in Form des dargestellten stiftartigen
Elements 4 kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das
Federelement 7 elektrisch isolierend gestaltet ist. Alternativ
oder ergänzend
kann auch vorgesehen sein, dass zur elektrischen Isolierung das
ringförmige
Halteelement 6 elektrisch isolierend gestaltet ist.
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Gemäß einer
in den Figuren nicht gezeigten Variante kann auch vorgesehen sein,
dass das Positionierelement 9 die Form eines Rohrabschnitts
aufweist. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Positionierelement
um den Bolzenhalter herum, beispielsweise symmetrisch um den Bolzenhalter
herum am Gehäuseelement
angeordnet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Positionierelement
die Form eines Rohrsegments aufweist, wobei mit Rohrsegment ein
Teil eines Rohrs bezeichnet sei, der sich ergibt, wenn ein Längsstreifen
aus einem Rohr herausgeschnitten ist. In diesem Fall kann sich also
als Auflagefläche
beispielsweise eine Fläche
ergeben, die sich längs
eines Kreisabschnitts erstreckt.
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Gemäß einer
weiteren, ebenfalls in den Figuren nicht gezeigten Variante können auch
mehrere einzelne oder kombinierte Positionierelemente vorgesehen
sein.
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In 3 ist
ein Ablauf eines Schweißvorgangs
mit einem erfindungsgemäßen Handschweißgerät gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
in Form einer Kontaktschweißpistole
skizziert. In Bild a) ist die Situation gezeigt, in der die Kontaktschweißpistole
so auf die Werkstückoberfläche 12 aufgesetzt ist,
dass der in dem Bolzenhalter 2 gehalterte Bolzen 3 auf
der vorgesehenen Schweißstelle 19 die
Werkstückoberfläche 12 berührt. Das
Positionierelement 9 ist bereits so eingestellt, dass die
Auflagefläche 11 ebenfalls
die Werkstückoberfläche 12 berührt, und zwar
an einer geeigneten Kontaktstelle 17 in einer Umgebung
der vorgesehenen Schweißstelle 19.
Der Bolzenhalter 2 befindet sich in vorgeschobener Position
und das Positionierelement 9 bzw. das stiftartige Element 4 in
der Ausgangsstellung.
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Zur
Einnahme dieser Stellung kann folgender Ablauf vorgesehen sein:
Das Positionierelement 9 wird zunächst in eine obere Stellung
gebracht, so dass der Bolzen 3 auf die vorgesehene Schweißstelle 19 aufgesetzt
werden kann, ohne dass das Positionierelement 9 die Werkstückoberfläche 12 berührt. Anschließend wird
der Bolzen 3 auf die vorgesehene Schweißstelle 19 aufgesetzt.
Dann wird durch Schwenken oder Drehen des Positionierelements 9 mithilfe
des ringförmigen
Halteelements 6 eine geeignete Kontaktstelle 17 ausgewählt und
anschließend das
Positionierelement 9 nach unten bewegt, bis es mit seiner
Auflagefläche 11 die
ausgewählte
Kontaktstelle 17 kontaktiert, ohne dass dabei das Positionierelement 9 zusammengedrückt wird.
In dieser Stellung wird das Positionierelement 9 durch
Feststellen der Feststellschraube 5 gegenüber dem
Gehäuseelement 1 fixiert.
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In
Bild b) ist durch zwei kleine Pfeile angedeutet, wie ausgehend von
der in Bild a) gezeigten Situation bei Druck des Gehäuseelements 1 in
Richtung auf die Werkstückoberfläche 12 sowohl
das Federelement 7 des Positionierelements 9,
als auch der Bolzenhalter 2 mit dem darin gehalterten Bolzen 3 in der
Richtung R um die Weglänge
a (vgl. Bild a)) einfedern können.
In Bild c) ist das Gehäuseelement 1 so
weit wie möglich
auf die Werkstückoberfläche 12 zu,
also entgegen der Richtung R gedrückt gehalten. Das Positionierelement 9 ist
maximal, also um die Weglänge
a zusammengedrückt;
das Federelement 7 berührt
dabei mit seiner Schulter den Anschlag am Hauptkörper 13 des Positionierelements 9.
Im Vergleich zu der in Bild b) gezeigten Situation ist der Abstand
zwischen dem Bolzenhalter 2 und dem Gehäuseelement 1 bzw.
dem ringförmigen
Halteelement 6 um die Weglänge a reduziert. Das Gehäuseelement 1 befindet
sich nunmehr in der für
den eigentlichen Schweißvorgang
vorgesehenen Position gegenüber dem
Werkstück.
Anschließend
wird durch Zündung des
Schweißstroms
der eigentliche Schweißvorgang eingeleitet.
In Bild d) ist das Werkstück
im Bereich der Schweißstelle 19 bereits
geschmolzen und der Bolzen 3 kann nunmehr durch den Bolzenhalter 2 so
gegen das Werkstück
gedrückt
werden, dass der Bolzen 3 teilweise in die geschmolzene
Masse eintaucht, und zwar um eine Eintauchtiefe, die der Weglänge a entspricht.
In Bild e) ist der Eintauch- und Fügevorgang dargestellt. Der
Bolzen 3 ist nun um die Weglänge a in die flüssige Schmelze
eingetaucht.
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4 entspricht 3 mit
dem Unterschied, dass hier ein erfindungsgemäßes Handschweißgerät in Form
einer Spaltschweißpistole
gezeigt ist. Das Abhubmaß kann
hierbei wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt eingestellt
werden. Wie in den Bildern c) und d) skizziert, wird hierbei der
Bolzenhalter 2 vor dem Fügevorgang um die Hublänge s in
der Richtung R bewegt, so dass der Bolzen 3 um den Weg
s von der Werkstückoberfläche 12 abgehoben wird.
In Bild d) ist der Bolzenhalter 2 im Vergleich zu Bild
a) um die Summe a + s der beiden Weglängen a und s dem Gehäuseelement 1 bzw.
dem ringförmigen Halteelement 6 angenähert.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Handschweißgerät kann selbst
unter rauen Bedingungen die Qualität der Schweißung sichergestellt
werden. Eine gute Einstellung der Eintauchtiefe ist auch bei gewölbten Werkstückoberflächen besonders
einfach möglich, insbesondere
auch für
ungeübte
Bediener. Fehlschweißungen
durch unsachgemäße Einstellungen oder
durch unsachgemäßen Gebrauch
können
weitgehend ausgeschlossen werden.
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Der
Bediener kann durch Einsetzen des Bolzens in den Bolzenhalter und
durch das Einfedern des Positionierelements stets eine ausreichende
Eintauchtiefe sicherstellen. Durch eine mechanische Zwangsführung kann
eine wesentliche Fehlerquelle – insbesondere
beim Schweißen
unter erschwerten Bedingungen – quasi
ausgeschlossen werden. Bei veränderten
Bedingungen oder Oberflächen
kann das Handschweißgerät mit wenigen
Handgriffen auf die neuen Bedingungen eingestellt werden.