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Die
Erfindung betrifft eine Widerstands-Pressschweißvorrichtung
gemäß der Merkmalskombination des Patentanspruchs
1.
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Widerstands-Pressschweißvorrichtungen sind
seit langem in den unterschiedlichsten Ausführungsformen
bekannt.
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So
beruhen derartige Widerstands-Pressschweißverfahren zur
Verbindung elektrisch leitfähiger metallener Werkstoffe
auf der Joulschen Stromwärme eines durch die Verbindungsstelle
fließenden elektrischen Stromes, wobei hierbei die Verbindungspartner
bis zum Aufschmelzen erhitzt werden und nach dem Erstarren der in
der Verbindungsstelle gebildeten Metallschmelze eine Schweißverbindung ausgebildet
wird. Durch Zusammendrücken während oder nach
dem Stromfluss wird beim Widerstands-Pressschweißen die
Bildung einer innigen Verbindung unterstützt.
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Im
Wesentlichen können derartige Schweißvorrichtungen
ein eine erste Elektrode tragendes Gestell sowie einen eine zweite
Elektrode tragenden beweglichen Rahmen, der seinerseits entgegen
einer Federkraft vermittels eines Antriebs in eine Betriebsstellung
verfahrbar ist, umfassen (vgl. z. B.
DE 946 381 B ,
DE 1 292 995 A ).
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Die
DE 88 13 771 U1 beschreibt
beispielsweise eine Bolzenschweißvorrichtung, mit einem
Gehäuse zur automatischen Verarbeitung von Schweißbolzen,
mit einem Bolzenhalter, welcher den Schweißbolzen durch
seine elastische Rückstellkraft in Schweißposition
hält, mit einem Zuführkanal, durch den der Bolzen
in einen innerhalb des Bolzenhalters angeordneten, im Wesentlichen
zylindrischen Raum gefördert wird, und mit einer Ladeeinrichtung, welche
mittels eines pneumatisch betriebenen Kolbens relativ zum Schweißbolzen
bewegbar ist, wenn sich dieser im zylindrischen Raum befindet und
diesen gegen die elastische Rückstellkraft in den Bolzenhalter
einpresst. Bolzenschweißgeräte dieser Bauart werden
zum Beispiel in der Automobilindustrie eingesetzt, um Schweißbolzen,
die zum Beispiel Befestigungsteile für Bremsleitungen aufnehmen,
an der Karosserie festzuschweißen. Dabei gibt es zwei grundsätzlich
unterschiedliche Schweißverfahren, die sich darin unterscheiden,
wie der zum Schweißen erforderliche Lichtbogen erzeugt
wird. Die erste Schweißart wird als Lichtbogenzündung
bezeichnet. Bei dieser Schweißart wird das Bolzenschweißgerät mit
dem im Bolzenhalter befindlichen Schweißbolzen zunächst
auf die Karosserie aufgesetzt, und ein (unter Umständen
geringer) Strom durch den Schweißbolzen geleitet, so dass
ein Kurzschluss entsteht. Anschließend wird das Bolzenschweißgerät
um eine vorbestimmt Strecke von der Karosserie fortbewegt, wozu
ein entsprechender Abstandsgeber am Bolzenschweißgerät
vorhanden ist. Durch diese Rückbewegung wird ein Lichtbogen
erzeugt, der zum Schweißen ausgenutzt wird. Bei einem anderen
Verfahren, das als Spitzenzündung bezeichnet wird, weist
der Schweißbolzen eine kleine, der Karosserie zugewandte
Spitze auf. Der Schweißbolzen wird unter vollem Schweißstrom
auf die Karosserie aufgesetzt, wobei die Spitze durch den hohen
in ihr fließenden Strom in kürzester Zeit schmilzt,
wodurch dann der zum Schweißen notwendige Lichtbogen zwischen dem
Schweißbolzen und der Karosserie entsteht. Bei diesem Verfahren
ist es von Bedeutung, dass der Schweißbolzen vor der Zündung
relativ weit von der Karosserie fortbewegt wird.
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Gemäß internem
Stand der Technik der Anmelderin ist eine Widerstands-Pressschweißvorrichtung
der gattungsgemäßen Art bekannt, welche der Festlegung
einer Schweißmutter, eines Schweißbolzens oder
dgl. auf einem Bauteil, insbesondere einem Flächenbauteil
dient. Vermittels aufwendiger und kostenintensiver pneumatischer
Aufspanntechnik wird das Bauteil in einer definierten Schweißposition
gehalten.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Widerstands-Pressschweißvorrichtung
zu schaffen, die ihrerseits eine im Hinblick auf den Stand der Technik kostengünstigere
und einfacher zu handhabende Aufspanntechnik aufweist sowie eine
definierte Fixierung des Bauteils, insbesondere Flächenbauteils,
in der Schweißposition gewährleistet.
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Gelöst
wird die gestellte Aufgabe durch eine Widerstand-Pressschweißvorrichtung,
insbesondere Ständerschweißvorrichtung, zur Festlegung
eines Schweißteiles, wie einer Schweißmutter,
eines Schweißbolzen oder dgl., auf einem Bauteil, insbesondere
Flächenbauteil, mit einem eine erste Elektrode tragenden
Gestell und einem eine zweite Elektrode tragenden beweglichen Rahmen,
wobei das Schweißteil im Bereich der zweiten Elektrode
eingespannt ist, wobei der bewegliche Rahmen samt zweiter Elektrode
und daran eingespanntem Schweißteil entgegen einer Federkraft
vermittels eines Antriebes in eine Betriebsstellung verfahrbar ist,
in welcher der eigentliche Schweißvorgang bewerkstelligbar
ist, und wobei besagtes Gestell eine magnetisch wirkende Aufspannvorrichtung
zur Fixierung des Bauteils in einer bestimmten Position zum Schweißteil
aufweist.
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Durch
diese Maßnahme ist mit einfachsten Mitteln eine komfortable
Fixierung des Bauteils, insbesondere Flächenbauteils, in
der gewünschten Schweißposition zum Schweißteil
geschaffen, wobei während des eigentlichen Schweißvorganges
der Werker lediglich unterstützend wirkt, indem dieser das
Bauteil zwar hält und mit einer Fußbewegung die Zustellung
der zweiten Elektrode samt Schweißteil bewirkt, jedoch
das Bauteil mittels der magnetisch wirkenden Aufspannvorrichtung
exakt fixiert wird, um einen qualitätsgerechten Schweißvorgang
zu bewerkstelligen.
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Die
Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder
Ausgestaltungen der Erfindung.
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Danach
kann die magnetisch wirkende Aufspannvorrichtung ein Magnetgehäuse
aus einem unmagnetischen Material, einen nach außen gerichteten
und durch eine Bohrung zumindest im Bauteil hindurchreichenden Zentrierdorn
zur Zentrierung des Bauteiles sowie zumindest einen innenliegenden Permanentmagneten
und/oder Elektromagneten mit einem nach außen gerichteten
Magnetfeld aufweisen. Vorteilhaft kann dem zumindest einen Permanentmagneten
oder Elektromagneten ein Mittel zur Beeinflussung der Form des erzeugten
Magnetfeldes zugeordnet sein. Als Mittel zur Beeinflussung der Form
des erzeugten Magnetfeldes bieten sich ein im Magnetgehäuse
und benachbart zum Bauteil angeordnetes Element aus einem ferromagnetischen
Material und/oder ein weiterer Permanentmagnet und/oder Elektromagnet
an. Das Element aus ferromagnetischem Material kann vorteilhaft
aus einem an sich bekannten Baustahl gebildet sein. Weiter vorteilhaft
ist das erzeugte Magnetfeld hierbei derart in seiner Form beeinflussbar,
dass eine Beeinträchtigung des während des Verschweißens
des Schweißteiles mit dem Bauteil sich einstellenden Lichtbogens vermieden
ist, indem das Magnetfeld außerhalb des eigentlichen Schweißbereiches
ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise ist das Magnetgehäuse
aus einem an sich bekannten Elektroden-Kupfer gebildet. Der Zentrierdorn
kann seinerseits ebenfalls aus einem Elektroden-Kupfer oder aus
einer an sich bekannten wärme- und verschleißfesten
Keramik, wie Siliziumnitrit, gebildet sein. Was den etwaige verwendeten
Permanentmagneten anbelangt, kann dieser vorteilhaft aus einem Metall
der „Seltenen Erden”, vorzugsweise aus einer im
Hinblick auf andere mögliche Magnetwerkstoffe relativ kostengünstigen
Neodym-Eisen-Verbindung gebildet sein, welche besonders hohe Magnetkräfte
gestattet. Weiter vorteilhaft kann der Permanentmagnet oder Elektromagnet
als Blockmagnet, Ringmagnet, Stabmagnet oder als Magnet mit anderer
an sich bekannter geometrischer Form oder aus einer Kombination
derartiger geometrischer Formen gebildet sein.
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Vermittels
besagter Widerstands-Pressschweißeinrichtung ist es erlaubt,
ein Bauteil aus Stahl und ein Schweißteil aus Stahl oder
einem Nicht-Eisen-Metall untereinander zu verschweißen, wobei
ferner ein Bauteil und/oder ein Schweißteil aus Stahl auch
mit einer elektrisch leitfähigen Oberflächenbeschichtung,
wie beispielsweise einer Verzinkung, versehen sein können.
Besonders vorteilhaft bietet sich eine derartige Widerstands-Pressschweißeinrichtung
zur Verschweißung von Normteilen, nämlich besagten
Schweißmuttern, Schweißbolzen oder dgl., an.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:
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1 äußerst
schematisch eine erfindungsgemäß ausgebildete
Widerstands-Pressschweißvorrichtung in einer Seitenansicht,
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2 die
Einzelheit „Z” nach 1 mit insbesondere
der Darstellung einer magnetisch wirkenden Aufspannvorrichtung gemäß einer
ersten vorteilhaften Ausgestaltung während des bestimmungsgemäßen
Gebrauchs der Widerstands-Pressschweißvorrichtung, und
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3 die
Darstellung einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer magnetisch
wirkenden Aufspannvorrichtung.
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1 zeigt
eine Widerstands-Pressschweißvorrichtung 1 zur
Festlegung eines an sich bekannten und in 2 gezeigten
Schweißteiles 2 in Form einer Schweißmutter,
welche ein Normteil sein kann, an einem Bauteil 3, beispielsweise
an einem Verstärkungsblech einer Kraftfahrzeugheckklappe.
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Besagte
Widerstands-Pressschweißvorrichtung 1 setzt sich
vorliegend im Wesentlichen aus einem eine erste Elektrode 4 tragenden
Gestell 5 mit Aufnahmetisch 6, der seinerseits
hier als erste Elektrode 4 fungiert, und einem eine zweite
Elektrode 7 tragenden beweglichen Rahmen 8 nach
Art eines Linearschlittens mit Elektro-Anschluss-Kabel und Schweißteilzuführung 9,
vorliegend Schweißmutternzuführung, zusammen.
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Der
bewegliche Rahmen 8 ist samt der zweiten Elektrode 7 von
einer ersten Betriebsstellung, die einer Ausgangsstellung entspricht,
vertikal gegen eine von einer Druckfeder 10 aufgebrachte
Federkraft vermittels eines Antriebs 11, der seinerseits
vorliegend durch eine Fußhebelbetätigung gebildet
oder aktivierbar ist, zum Aufnahmetisch 6 hin in eine zweite
Betriebstellung verfahrbar, in welcher der eigentliche Schweißvorgang
bewerkstelligt wird. Ist der Schweißvorgang beendet, wird
der Rahmen 8 infolge der wirkenden Federkraft selbsttätig
in seine Ausgangsstellung zurückgeführt.
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Weiter
verfügt die Widerstands-Pressschweißvorrichtung 1 über
einen an sich bekannten Auslösekontakt 12 mit
Anschlag, welcher insbesondere die definierte Elektroenergiezufuhr
gestattet.
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Wie
in 2 im Detail näher dargestellt, verfügt
die Widerstands-Pressschweißvorrichtung 1 bzw.
der Aufnahmetisch 6 des Gestells 5 der Widerstands-Pressschweißvorrichtung 1 über
eine magnetisch wirkende Aufspannvorrichtung 13 zur Fixierung des
Bauteils 3 in einer bestimmten Position. Das Schweißteil 2,
vorliegend die Schweißmutter, ist im Bereich der zweiten
Elektrode 7 oder an derselben in an sich bekannter und
demgemäß nicht näher dargestellter Art
und Weise eingespannt und fixiert.
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Die
magnetisch wirkende Aufspannvorrichtung 13 ist im Wesentlichen
durch ein Magnetgehäuse 14 aus einem unmagnetischen
Material, vorzugsweise aus einem an sich bekannten wärmefesten Elektroden-Kupfer
gebildet und weist einen nach außen gerichteten und durch
eine vorbereitete Bohrung 15 im Aufnahmetisch 6 und
im Bauteil 3 hindurchreichenden Zentrierdorn 16 zur
Aufnahme und Zentrierung des Bauteils 3 auf.
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Was
den Zentrierdorn 16 anbelangt, kann derselbe ebenfalls
aus einem Elektroden-Kupfer oder auch aus einer an sich bekannten
wärme- und verschleißfesten Keramik, beispielsweise
aus einem Siliziumnitrit, gebildet sein.
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Vorliegend
ist innerhalb des Magnetgehäuses 14 ein Permanentmagnet 17 in
Form eines Blockmagneten mit einem nach außen gerichteten Magnetfeld 18 angeordnet,
der seinerseits geeignet ist, das Bauteil 3 in einer vorbestimmten
Schweißposition zu halten.
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Demgegenüber
kann auch ein an sich bekannter Elektromagnet Verwendung finden,
dessen Leistung in weiten Grenzen einstellbar ist. Auch kann es
angezeigt sein, und ist demgemäß durch die Erfindung
ebenfalls mit erfasst, einen oder mehrere Permanentmagnete 17 mit
einem oder mehreren Elektromagneten zu kombinieren, wodurch eine
definierte Einstellung der erforderlichen Magnetkräfte
beispielsweise derart gestattet ist, dass der Permanentmagnet 17 zunächst
der Grobfixierung dient und erst während des eigentlichen
Schweißvorganges besagter Elektromagnet aktiviert wird
und zusätzliche Magnetkräfte bereitstellt (nicht
näher dargestellt). Hierbei kann beispielsweise auch die
Energiezufuhr für den Elektromagneten mit der Energiezufuhr
für den Schweißvorgang regel- bzw. steuerungstechnisch gekoppelt
sein, indem der Elektromagnet unmittelbar bei Beendigung des Schweißvorganges
oder zeitlich verzögert stromlos geschaltet wird.
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Im
Rahmen von Versuchen hat es sich als zweckmäßig
erwiesen, dem zumindest einen Permanentmagneten 17 und/oder
Elektromagneten ein Mittel 19 zur Beeinflussung der Form
des erzeugten Magnetfeldes 18 bzw. dessen Magnetfeldlinien
zuzuordnen. Besagtes Mittel 19 ist zweckmäßigerweise durch
ein im Magnetgehäuse 14 und benachbart zum Bauteil 3 angeordnetes
Element aus einem ferromagnetischen Material, beispielsweise aus
einem herkömmlichen Baustahl, gebildet.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel ist das Element aus ferromagnetischem
Material als Lochscheibe ausgebildet, die ihrerseits im Magnetgehäuse 14 oberhalb
des Permanentmagneten 17 und demgemäß benachbart
zum Flächenbauteil 3 angeordnet ist.
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Das
erzeugte Magnetfeld 18 ist hierdurch derart in seiner Form
beeinflussbar, dass eine Beeinträchtigung des während
des Verschweißens des Schweißteils 2 respektive
der Schweißmutter mit dem Flächenbauteil 3 sich
einstellenden, hier nicht näher dargestellten Lichtbogens
vermieden ist, indem das Magnetfeld 18 außerhalb
des eigentlichen Schweißbereiches ausgebildet wird.
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Wie
die 2 weiter zeigt, ist im unmittelbaren Schweißbereich
zwischen Magnetgehäuse 14 und dem Bauteil 3 eine
gelochte Isolierscheibe 20 angeordnet, die ihrerseits einen
etwaigen nachteiligen erhöhten Wärmeeintrag in
die Aufspannvorrichtung 13 während des Schweißvorganges
vorteilhaft behindert sowie eine Fehlfunktion vermeidet, sollte
die Widerstands-Pressschweißvorrichtung versehentlich ohne
Bauteil 3 betätigt werden.
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Wird
wie vorliegend ein Permanentmagnet 17 beispielsweise in
Alleinstellung favorisiert, bietet es sich an, denselben aus einem
Metall der „Seltenen Erden” auszubilden, beispielsweise
aus einer Neodym-Eisen-Verbindung, welche, wie bereits oben dargetan,
besonders hohe Magnetkräfte gestattet.
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Das
Ausführungsbeispiel nach 3 unterscheidet
sich zum vorbeschriebenen im Wesentlichen dadurch, dass zur Ausbildung
der magnetisch wirkenden Aufspannvorrichtung 13 statt eines
Blockmagneten ein Permanentmagnet 17 oder Elektromagnet
in Form eines Ringmagneten Verwendung findet. Sicherlich sind auch
Stabmagnete oder Magnete mit anderen an sich bekannten geometrischen
Formen oder auch eine Kombination derartiger geometrischer Formen
denkbar und demgemäß durch die Erfindung mit erfasst
(nicht näher dargestellt). Des Weiteren ist die Aufspannvorrichtung 13 statt
unterhalb des Aufnahmetisches 6 nunmehr oberhalb desselben
angeordnet.
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Ferner
ist dem Permanentmagneten 17 und/oder Elektromagneten ebenfalls
ein Mittel 19 zur Beeinflussung der Form des erzeugten
Magnetfeldes 18 bzw. dessen Magnetfeldlinien zugeordnet,
welches jedoch vorliegend nach Art eines konzentrisch zum Ringmagneten
angeordneten weiteren Ringmagneten, wie eines Permanent- und/oder
Elektromagneten, oder als konzentrisch angeordnetes ring- oder teilringförmiges
Element aus ferromagnetischem Material, beispielsweise aus Baustahl,
ausgebildet ist.
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Im
Rahmen von Versuchen hat es sich auch als zweckmäßig
erwiesen, den Zentrierdorn 16 axial verstellbar auszubilden,
wodurch gestattet ist, dass dieser neben dem Bauteil 3 auch
das Schweißteil 2, vorliegend in Form einer Schweißmutter,
fixiert bzw. zentriert. Insofern ist vorliegend eine entsprechende Einstellschraube 21 vorgesehen,
die ihrerseits innerhalb einer isolierenden Gewindebuchse 22 des
Aufnahmetisches 6 geführt ist, an welche sich
eine weitere Isolierbuchse 23 axial anschließt.
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Schließlich
ist auch hier im unmittelbaren Schweißbereich zwischen
Magnetgehäuse 14 und dem Bauteil 3 eine
gelochte Isolierscheibe 20 angeordnet, die ihrerseits einen
etwaigen nachteiligen erhöhten Wärmeeintrag in
die Aufspannvorrichtung 13 während des Schweißvorganges
vorteilhaft behindert sowie eine Fehlfunktion vermeidet, sollte
die Widerstands-Pressschweißvorrichtung versehentlich ohne
Bauteil 3 betätigt werden.
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Wie
bereits oben ausgeführt, ist es vermittels der erfindungsgemäß ausgestatteten
Widerstands-Pressschweißeinrichtung erlaubt, ein Bauteil 3 aus
Stahl und ein Schweißteil 2 aus Stahl oder einem
Nicht-Eisen-Metall untereinander zu verschweißen, wobei
ferner ein Bauteil 3 und/oder ein Schweißteil 2 aus
Stahl auch mit einer nicht näher dargestellten elektrisch
leitfähigen Oberflächenbeschichtung, wie beispielsweise
einer Verzinkung, versehen sein können. Besonders vorteilhaft
bietet sich eine derartige Widerstands-Pressschweißeinrichtung
zur Verschweißung von Norm-Schweißteilen 2, nämlich
besagten Schweißmuttern, Schweißbolzen oder dgl.
an.
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- 1
- Widerstands-Pressschweißvorrichtung
- 2
- Schweißteil
(Schweißmutter, Schweißbolzen o. dgl.)
- 3
- Bauteil
- 4
- erste
Elektrode
- 5
- Gestell
- 6
- Aufnahmetisch
(Gestell 5)
- 7
- zweite
Elektrode
- 8
- Rahmen
- 9
- Schweißteilzuführung
- 10
- Druckfeder
- 11
- Antrieb
- 12
- Auslösekontakt
- 13
- Aufspannvorrichtung
- 14
- Magnetgehäuse
- 15
- Bohrung
- 16
- Zentrierdorn
- 17
- Permanentmagnet
- 18
- Magnetfeld
- 19
- Mittel
zur Beeinflussung der Form des erzeugten Magnetfeldes 18
- 20
- Isolierscheibe
- 21
- Einstellschraube
- 22
- Gewindebuchse
- 23
- Isolierbuchse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 946381
B [0004]
- - DE 1292995 A [0004]
- - DE 8813771 U1 [0005]