DE19542394A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zuführen von Bolzen und Keramikringen zu einem Bolzenschweißkopf sowie Bolzenschweißkopf zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuführen von Bolzen und Keramikringen zu einem Bolzenschweißkopf sowie eine entsprechen­ de Vorrichtung und einen Bolzenschweißkopf zur Durchführung des Verfahrens.

Insbesondere für das Verschweißen von größeren Bolzen werden Keramikringe verwendet, welche um die Schweißstelle eine Brenn­ kammer bilden, die den Schweißer vor dem Lichtbogen und vor Spritzern schützt. Der Keramikring konzentriert den Lichtbogen auf einen kleinen Bereich und verringert die Wärmeabfuhr und die Abkühlgeschwindigkeit. Beim Eintauchen des Bolzens in das Schweißbad wird die seitlich weggedrückte Schmelze ringförmig um den Bolzen zu einem definierten Wulst geformt. Hierdurch werden auch Schweißungen in Zwangslage ermöglicht. Der Keramikring wird in der Regel nur für eine Schweißung verwendet und nach dem Erstarren der Schmelze entfernt.

Das Zuführen des Keramikrings erfolgte bisher manuell, indem ein entsprechender Keramikring in einen hierfür vorgesehenen Halter am Bolzenschweißkopf eingesetzt wurde. Für das Zuführen von Bol­ zen sind zwar automatische Zuführvorrichtungen bekannt, die beispielsweise den Bolzen mittels Druckluft über einen Trans­ portschlauch zu dem Bolzenschweißkopf bis in die hierfür vor­ gesehene Aufnahme, d. h. den Bolzenhalter, befördern. Derartige Vorrichtungen eignen sich jedoch nur für relativ kleine Bolzen. Größere Bolzen, die in der Regel unter Verwendung von Keramik­ ringen verschweißt werden, werden bisher ebenso wie die Kera­ mikringe manuell in die hierfür vorgesehene Aufnahme eingesetzt.

Hierdurch ergibt sich insbesondere bei Schweißrobotern oder bei XY-Tischen für das Bolzenschweißen der Nachteil, daß vor jeder Durchführung einer Schweißung ein Bolzen und ein Keramikring manuell von einer Bedienperson dem Schweißkopf zugeführt werden müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuführen von Bolzen und Kera­ mikringen zu einem Bolzenschweißkopf zu schaffen, welches gegen­ über dem manuellen Zuführen von Bolzen und Keramikringen den Vorteil einer höheren Produktivität und einer einfachen Automa­ tisierbarkeit aufweist, so daß, insbesondere bei einem Einsatz des Verfahrens nach der Erfindung in Verbindung mit Schweißrobo­ tern oder XY-Tischen, die Bedienperson entlastet bzw. sogar ver­ zichtbar wird. Des weiteren schafft die vorliegende Erfindung einen Bolzenschweißkopf, welcher sich insbesondere zur Durch­ führung des Verfahrens nach der Erfindung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zuführvorrichtung eignet.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patent­ ansprüche 1 bzw. 5 bzw. 8.

Durch das Zuführen von Bolzen und Keramikringen zu einem Bol­ zenschweißkopf derart, daß die Bolzen mit jeweils aufgestecktem Keramikring in einem Magazin gehalten sind, ergibt sich insbe­ sondere der Vorteil eines wenig aufwendigen Zuführvorgangs, wobei Bolzen und Keramikring praktisch gleichzeitig von einem entsprechend ausgebildeten Bolzenschweißkopf bzw. von daran angeordneten Aufnahmeelementen aufgenommen werden können.

Für das eigentliche Einsetzen von Bolzen und Keramikring in die hierfür vorgesehenen Aufnahmeelemente des Bolzenschweißkopfs kann der gesamte Bolzenschweißkopf beispielsweise von oben auf das aus Bolzen und Keramikring bestehende Teilepaar aufgeschoben werden, wobei Keramikring und Bolzen in die hierfür vorgesehenen Aufnahmeelemente in eine definierte geklemmte Haltestellung überführt werden. Die Aufnahmeelemente können hierzu in an sich bekannter Weise als an die betreffenden Bolzen und Keramikringe angepaßte Elemente ausgebildet sein, welche einen federnden Aufnahmebereich aufweisen. Die Federkraft muß dabei ausreichen, um den Keramikring bzw. den Bolzen für den durchzuführenden Schweißvorgang mit ausreichender Haltekraft zu fixieren. Ande­ rerseits muß eine Beschädigung der Teile, insbesondere des Kera­ mikrings, vermieden werden.

Des weiteren ergibt sich durch die Verwendung eines Magazins der Vorteil, daß die Keramikringe und Bolzen bereits in einer zuein­ ander definierten Lage dem Schweißkopf zugeführt werden. Hier­ durch kann bei einer ausreichenden Genauigkeit der relativen Position der Teile zueinander im Magazin gegebenenfalls auf eine spätere Justierung von Bolzen und Keramikring zueinander für die Durchführung des Schweißvorgangs verzichtet werden. In jedem Fall ergibt sich hierdurch gegenüber einem manuellen Zuführen von Bolzen und/oder Keramikringen der Vorteil einer definierten Position dieser Teile relativ zueinander.

Im einfachsten Fall besteht das Magazin aus einer Grundplatte mit einer vorbestimmten Anzahl von Ausnehmungen zur Halterung jeweils eines Bolzens, so daß bei auf die Bolzen aufgeschobenen Keramikringen die Bolzenspitzen über die Unterseite der Keramik­ ringe herausragen. Derartige Magazine sind mit geringem Aufwand herstellbar.

In diesem Fall wird nach Beendigung des Aufnahmevorgangs von Bolzen und Keramikring durch eine Bewegung der Aufnahmeelemente relativ zueinander ein Zurückziehen der Bolzenspitze in eine Position erreicht, in welcher die Bolzenspitze in einer gegen­ über der Unterseite des Keramikrings zurückgezogenen Position zu liegen kommt, vorzugsweise innerhalb des Keramikrings.

Nach einem Aufsetzen des Bolzenschweißkopfs bzw. des Keramik­ rings auf das Werkstück kann, ausgehend von dieser Grundposi­ tion, der Bolzen durch einen Vorschub des Aufnahmeelements für den Bolzen soweit in Richtung auf das Werkstück bewegt werden, bis die Bolzenspitze die Werkstückoberfläche berührt. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Keramikring mit seiner Unter­ seite voll auf dem Werkstück aufliegt und die Bolzenspitze eine definierte Ausgangslage für den Schweißvorgang einnimmt, ausge­ hend von der die Bewegung des Bolzens für den eigentlichen Schweißvorgang gemäß den vorbestimmten Parametern für den "Ab­ hub" und den "Vorschub" bzw. den "Eintauchweg" erfolgen kann.

Die Berührung zwischen Bolzenspitze und Werkstück während des Vorschubs des Aufnahmeelements für den Bolzen kann vorzugsweise dadurch ermittelt werden, daß ein elektrischer Kontakt zwischen Bolzenspitze und Werkstück detektiert wird.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Magazin so ausgebildet sein, daß auf einer Grundplatte eine vorbestimmte Anzahl von Halterungselementen für Bolzen angeordnet ist, welche bei auf die Bolzen aufgesteckten Keramikringen in den Ringraum zwischen Bolzen und Keramikring eingreifen.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die Unterseite der Kera­ mikringe mit der Bolzenspitze in einer Ebene liegen kann bzw. ein geringerer Abstand der Unterseiten der Keramikringe von den Bolzenspitzen erreichbar ist. Hierdurch kann der für das Zurück­ ziehen der Bolzenspitzen in eine gegenüber der Unterseite des Keramikrings zurückgezogene Position erforderliche Verfahrweg reduziert werden.

Abhängig von der Beschaffenheit der Keramikringe ist auf diese Weise auch möglich, Bolzen und Keramikring den betreffenden Aufnahmeelementen des Schweißkopfs bereits so zuzuführen, daß sich die Bolzenspitze gegenüber der Unterseite des Keramikrings in einer zurückgezogenen Position befindet. Hierzu muß innerhalb der Halterungselemente für die Bolzen ein entsprechender An­ schlag für die Bolzenspitzen vorgesehen sein, welcher höher liegt, als die Auflageflächen für die Unterseiten der Keramik­ ringe. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß auf ein Zurückbe­ wegen des Bolzens in eine zurückgezogene Ausgangslage vor dem Aufsetzen des Schweißkopfs auf das Werkstück verzichtet werden kann.

Der insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens unter Verwendung eines Magazins für das Zuführen von Bolzen und Keramikringen geeignete Bolzenschweißkopf weist ein Aufnahmeelement für den Bolzen bzw. den Keramikring auf, welches als Greifer ausgebildet ist. Der Greifer umfaßt dabei wenigstens zwei bewegbare Greifelemente, zwischen welchen ein Aufnahmebe­ reich für den Bolzen bzw. den Keramikring gebildet ist, wobei wenigstens ein Greifelement des Greifers aus einer geöffneten Position für das Einführen des auf zunehmenden Bolzens bzw. Kera­ mikrings in eine Klemmposition für den Bolzen bzw. den Keramik­ ring bewegbar ist.

Der Bewegungsweg für das wenigstens eine bewegte Greifelement kann dabei mit geringem Aufwand so groß gewählt werden, daß das betreffende Greifelement nicht nur Bolzen bzw. Keramikringe einer bestimmten Größe, sondern solche von einem vorbestimmten minimalen bis zu einem vorbestimmten maximalen Außendurchmesser aufnehmen kann.

Bei der bevorzugten Ausführungsform des Bolzenschweißkopfs nach der Erfindung wird das Aufnahmeelement für den Bolzen sowohl zur Positionierung des Bolzens relativ zum Keramikring als auch zur Durchführung der für den Schweißvorgang erforderlichen Bewegun­ gen pneumatisch in Richtung der Längsachse des aufgenommenen Bolzens bewegt. Hierfür eignet sich insbesondere ein servopneu­ matischer Kopf, welcher eine wegabhängige und, falls erforder­ lich, zusätzlich eine geschwindigkeitsabhängige Regelung der Bewegung des Aufnahmeelements für den Bolzen ermöglicht.

Erfolgt bereits eine axiale pneumatische Bewegung des Aufnahmee­ lements für den Bolzen, so bietet sich nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch an, den wenigstens einen Greifer für den Keramikring bzw. den Bolzen so auszubilden, daß auch dieser pneumatisch in eine geöffnete bzw. Klemmposition bewegbar ist. Durch die Verwendung gleichartiger Bewegungsmittel für die unterschiedlichen Bewegungen ergibt sich ein reduzierter Aufwand für die Herstellung des Bolzenschweißkopfs.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Auf­ nahmeelement für den Keramikring in axialer Richtung gegen die Kraft eines federnden Elements beweglich mit dem Bolzenschweiß­ kopf verbunden. Hierdurch kann eine Beschädigung des Keramik­ rings durch ein zu starkes Aufsetzen der Bolzenschweißpistole auf das Werkstück vermieden werden. Zusätzlich ergibt sich die Möglichkeit, das federnde Element auf einen Druckschalter wirken zu lassen, so daß bei Überschreiten einer vorbestimmten Kraft ein Signal erzeugt werden kann, welches beispielsweise als Frei­ gabesignal für den Schweißvorgang oder als Startsignal verwend­ bar ist. Des weiteren kann bei Überschreiten eines weiteren, höheren Schwellwertes für die Aufsetzkraft ein Warnsignal er­ zeugt werden, um eine Zerstörung oder Beschädigung des Keramik­ rings zu vermeiden.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1a eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile eines Bolzenschweißkopfs nach der Erfindung;

Fig. 1b eine schematische Darstellung eines der Greifer für den Bolzen bzw. den Keramikring des Bolzenschweiß­ kopfs in Fig. 1a;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines Magazins für das Zuführen von Bolzen und Keramikringen zu einem Bol­ zenschweißkopf und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Magazins für das Zuführen von Bolzen und Keramikringen zu einem Bol­ zenschweißkopf.

In Fig. 1a ist der vordere Bereich eines Bolzenschweißkopfs 1 dargestellt, welcher ein Gehäuse 3 aufweist, welches bis auf eine axiale Öffnung an der Vorderseite des Bolzenschweißkopfs zur Vermeidung von Verschmutzungen im wesentlichen geschlossen ausgebildet ist. An der Innenwandung des Gehäuses 3 ist im Be­ reich der axialen Öffnung 5 ein servopneumatischer Kopf 7 an­ geordnet, an dessen in axialer Richtung gesteuert bzw. geregelt bewegbaren Kolben 9 ein Aufnahmeelement 11 zur Aufnahme eines Bolzens 13 angeordnet ist. Das Aufnahmeelement 11 kann aus Stabi­ litätsgründen ein in axialer Richtung verschiebbar geführtes Teil 15 aufweisen, an welchem ein Greifer 17 zur Aufnahme des Bolzens 13 angeordnet ist.

Des weiteren ist am Gehäuse 3 des Bolzenschweißkopfs 1 ein wei­ teres Aufnahmeelement 19 für einen Keramikring 21 angeordnet. Das Aufnahmeelement 19 für den Keramikring 21 weist wiederum einen Greifer 23 auf, welcher in seinem Aufbau im wesentlichen dem Greifer 17 für den Bolzen 13 entspricht.

Der Greifer 23 für den Keramikring 21 ist mittels eines Trag­ teils 25 mit dem Gehäuse 3 verbunden. Die Verbindung erfolgt dabei vorzugsweise, wie in Fig. 1 dargestellt, derart, daß das gesamte Aufnahmeelement 19 für den Keramikring 21 gegen die Kraft eines federnden Elements 27 axial verschiebbar im Gehäuse 3 gehalten ist.

Das federnde Element 27 kann beispielsweise als Schraubenfeder ausgebildet sein, welche im Inneren eines hohlzylindrisch ausge­ bildeten Arms 25a des Tragteils 25 angeordnet ist und sich mit einem Ende am Boden des Arms 25a abstützt und mit seinem anderen Ende einen im Gehäuse 3 angeordneten Druckschalter 29 beauf­ schlagt.

Da für das Bolzenschweißen mit Keramikring der Keramikring je­ weils koaxial fluchtend auf den Bolzen aufgesteckt wird, müssen die beiden Aufnahmeelemente 19 bzw. 11 für den Keramikring 21 bzw. den Bolzen 13 selbstverständlich ebenfalls koaxial fluch­ tend angeordnet sein.

Fig. 1b zeigt die wesentlichen Elemente des Aufnahmeelements 11 für den Bolzen 13 in Draufsicht. Der Greifer 17 des Aufnahmee­ lements 11 weist in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung zwei Greifelemente 17a, 17b auf, die so ausgebildet sind, daß sie zwischen sich einen Aufnahmebereich 31 für einen Bolzen 13 bilden. Um Bolzen verschiedenen Durchmessers aufnehmen zu können, bietet es sich an, den Aufnahmebereich 31 durch eine V-förmig ausgebildete Ausnehmung an den einander gegenüberliegenden Seiten der Greifelemente 17a, 17b zu bilden.

Die Greifelemente 17a, 17b können, wie in Fig. 1b dargestellt, seitlich jeweils durch Führungsstangen 33 verschiebbar mitein­ ander gekoppelt sein, welche beispielsweise im Greifelement 17a fest verankert und in einer entsprechenden Bohrung im Greifele­ ment 17b verschiebbar geführt sind.

Das Öffnen und Schließen des Greifers 17 bzw. das Vergrößern und Verkleinern des Aufnahmebereichs 31 zwischen den Greifelementen 17a, 17b erfolgt vorzugsweise, wie in Fig. 1b dargestellt, mittels eines Pneumatikzylinders 35, welcher beispielsweise am Greifelement 17b angeordnet sein kann. Der bewegbare Kolben 35a des Pneumatikzylinders 35 ist am Greifelement 17a befestigt, so daß bei einer Aktivierung des Pneumatikzylinders 35 das Greif­ element 17a in einer Ebene senkrecht zur Achse des Bolzen­ schweißkopfs A auf das Greifelement 17b zu- bzw. von diesem wegbewegt wird.

Selbstverständlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, das Öffnen und Schließen des Greifers 17 nicht mittels eines Pneuma­ tikzylinders, sondern auf beliebige andere Weise, beispielsweise auf elektromagnetischem Weg, zu bewirken. Wird jedoch, wie bei dem in Fig. 1a dargestellten Ausführungsbeispiel eines Schweiß­ kopfes nach der Erfindung, das Aufnahmeelement 11 für Bolzen 13 bereits mittels eines servopneumatischen Kopfes 7 bewirkt, so bietet sich an, auch die Aufnahmeelemente 11 bzw. 19 auf pneuma­ tischem Wege zu betätigen. Hierdurch ergibt sich gegenüber der Verwendung unterschiedlicher Bewegungsmittel ein reduzierter Aufwand.

Da der Greifer 19 für Keramikringe 21 bis auf das verschiebbar geführte Teil 15 bzw. das Tragteil 25 mit dem Aufnahmeelement 11 für Bolzen 13 praktisch identisch ist, wurde auf dessen detail­ lierte Darstellung verzichtet und diesbezüglich auf die vorste­ hende Beschreibung des Aufnahmeelements 11 für Bolzen verwiesen.

Im folgenden wird eine bevorzugte Verfahrensweise zum Zuführen von Keramikringen und Bolzen zu einem Schweißkopf der vorstehend beschriebenen Art näher erläutert:

Zunächst wird der Schweißkopf mit geöffneten Aufnahmeelementen 11 bzw. 19 zu einem Magazin 37 bewegt. Das Magazin 37 kann, wie in den Fig. 1a und 2 dargestellt, so ausgebildet sein, daß eine vorbestimmte Anzahl von Ausnehmungen oder Bohrungen 39 in einer Grundplatte 41 vorgesehen sind. Der Innendurchmesser der Aus­ nehmungen 39 entspricht im wesentlichen dem Außendurchmesser der darin auf zunehmenden Bolzen 13.

Auf jeden in einer Ausnehmung 39 aufgenommenen Bolzen 13 ist ein Keramikring 21 aufgeschoben, wobei dieser mit seiner Unterseite auf der Oberfläche der Grundplatte 41 aufliegt. Wird für die Tiefe der Ausnehmungen 39 eine ausreichend enge Toleranz einge­ halten, so ergibt sich hierdurch eine ausreichend exakte Posi­ tionierung der Bolzen 13 relativ zu den Keramikringen 21.

Der Schweißkopf 1 wird für das Aufnehmen eines Bolzens 13 und eines Keramikrings 21 mit geöffneten Aufnahmeelementen 11 bzw. 19 von oben soweit auf den Bolzen bzw. den Keramikring abge­ senkt, daß der Greifer 23 des Aufnahmeelements 19 für den Kera­ mikring den Hals des Keramikrings erfassen kann. In dieser Posi­ tion wird der Pneumatikzylinder 35 des Greifers 23 aktiviert, wodurch der Aufnahmebereich 31 des Greifers 23 soweit verringert wird, daß der Keramikring 21 mit ausreichender Haltekraft erfaßt ist. Das Vermeiden zu hoher Haltekräfte kann beispielsweise dadurch vermieden werden, daß der Kolben 35a des Pneumatikzylin­ ders 35 federnd mit dem Greifelement 17a verbunden ist. Selbst­ verständlich kann jedoch beispielsweise auch die Schließkraft des Pneumatikzylinders 35 detektiert und abhängig hiervon die Schließbewegung des Pneumatikzylinders geregelt werden. Diese vorstehend beschriebene Position des Bolzenschweißkopfs 1 mit geschlossenem Greifer 23 ist in Fig. 1 dargestellt.

In einem weiteren Schritt wird nunmehr das Aufnahmeelement 11 für den Bolzen 13 durch die Aktivierung des Pneumatikzylinders 35 des Greifers 17 in die Klemmposition überführt. Dies erfolgt entsprechend der vorstehend beschriebenen Art und Weise. Selbst­ verständlich kann jedoch auch das Schließen der Greifer 17 bzw. 23 gleichzeitig oder in umgekehrter Reihenfolge erfolgen.

Nach der erfolgten Aufnahme eines Bolzens 13 und eines Keramik­ rings 21 durch die Aufnahmeelemente 11 bzw. 19 wird der Bolzen 13 durch eine Aktivierung des servopneumatischen Kopfs 7 vor­ zugsweise soweit zurückgezogen, bis die Bolzenspitze innerhalb des Keramikrings 21, jedenfalls oberhalb der Unterseite des Keramikrings 21, zu liegen kommt. Hierzu muß der servopneumati­ sche Kopf 7 selbstverständlich einen Verfahrweg aufweisen, der größer ist als der Abstand der Bolzenspitze von der Unterseite des Keramikrings 21 im Magazin 37.

In diesem Zustand wird der Bolzenschweißkopf zusammen mit Bolzen und Keramikring zu dem Werkstück bewegt, auf welches der Bolzen aufgeschweißt werden soll und in Richtung auf die Werkstückober­ fläche bewegt, bis der Keramikring 21 mit seiner Unterseite auf der Werkstückoberseite aufliegt.

Durch die federnde Halterung des Aufnahmeelements 21 im Gehäuse 3 des Schweißkopfs 1 wird eine Zerstörung des Keramikrings durch ein Aufsetzen mit zu großer Andruckkraft vermieden.

Des weiteren wird durch die Beaufschlagung des Druckschalters 29 durch das federnde Element 27 ein Detektieren eines erfolgten Aufsetzens des Keramikrings 21 auf die Werkstückoberfläche mit ausreichender Andruckkraft ermöglicht. Übersteigt die Andruck­ kraft einen vorbestimmten Wert, so wird der Druckschalter 29 geschlossen und löst in einer in der Zeichnung nicht näher dar­ gestellten Steuereinheit ein Signal aus. Dieses Signal kann beispielsweise dazu verwendet werden, den Start eines Schweiß­ vorgangs freizugeben oder diesen gegebenenfalls sogar auszulö­ sen.

Da zur Durchführung eines Schweißvorgangs ein definiertes Ein­ tauchen der Bolzenspitze in die Schmelze des Werkstücks erfor­ derlich ist, muß dem Bolzenschweißkopf bzw. der Steuervorrich­ tung die Position der Bolzenspitze relativ zur Werkstückober­ fläche bekannt sein. Da unter Umständen die Positionierung von Keramikring und Bolzen im Magazin nicht exakt genug erfolgt, kann vor dem Start des eigentlichen Schweißvorgangs der Bolzen aus seiner zurückgezogenen Position so weit in Richtung auf das Werkstück bewegt werden, bis die Bolzenspitze die Werkstückober­ fläche berührt. Das Berühren zwischen Bolzenspitze und Werk­ stückoberfläche kann beispielsweise in der Weise erfolgen, daß ein elektrischer Kontakt zwischen diesen beiden Teilen detek­ tiert wird.

Ausgehend von dieser Referenzposition kann der Bolzen dann mit­ tels des servopneumatischen Kopfs 7′ zur Durchführung einer Bolzenschweißung nach dem Hubzündungsverfahren, nach dem Ein­ schalten des Vorstroms und dem Abhub zurückgezogen werden und nach dem Einschalten des Hauptstroms und dem Ablauf der vorbe­ stimmten Schweißzeit um einen bestimmten Vorschub nach vorne bewegt werden, so daß die Bolzenspitze exakt um eine bestimmte Eintauchtiefe in die Schmelze des Werkstücks eintaucht.

Eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung des Magazins ist in Fig. 3 dargestellt. Das Magazin 137 besteht wiederum aus einer Grund­ platte 141, in der jedoch keine Bohrungen bzw. Ausnehmungen vorgesehen sind, sondern auf der eine vorbestimmte Anzahl von Halterungselementen 150 für Bolzen 13 vorgesehen sind. Die Hal­ terungselemente 150 sind dabei so ausgebildet, daß diese in den Ringraum zwischen einem Keramikring 21 und dem Bolzen bzw. der Bolzenspitze eingreifen. Um eine möglichst exakt definierte Lage von Bolzenspitze und Unterseite des Keramikrings 21 zu gewähr­ leisten, müssen die Halterungselemente 150 in ihrer Höhe so beschaffen sein, daß ein auf den Bolzen 13 aufgesteckter Kera­ mikring 21 mit seiner Unterseite auf der Oberfläche der Grund­ platte 141 aufliegt.

Ein derart ausgebildetes Magazin 137 ermöglicht die Verwendung eines servopneumatischen Kopfs 7 mit wesentlich geringerem Ver­ stellweg, da die Bolzenspitze nach dem Zuführen von Bolzen und Keramikring bereits in der Ebene der Unterseite des Keramikrings liegt. Gegebenenfalls kann nach einem Zuführen von Bolzen und Keramikring mit einem derart beschaffenen Magazin sogar auf das Anfahren einer Referenzposition durch den Bolzen, d. h. auf einen Rückhub des Bolzens und eine anschließende Aufsetzbewegung der Bolzenspitze auf die Werkstückoberfläche, verzichtet werden.

In jedem Fall ergibt sich durch die Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Zuführen von Bolzen und Keramikrin­ gen durch die Verwendung eines Magazins für Bolzen und Keramik­ ringe eine deutlich höhere Produktivität im Vergleich zu einem manuellen Zuführen. Dabei ist es zur Erreichung dieses Vorteils nicht erforderlich, daß der Bolzenschweißkopf automatisch in die entsprechenden Positionen bewegt wird. Vielmehr kann dieses Verfahren auch mit entsprechend gestalteten Schweißpistolen ausgeführt werden, wobei die Schweißpistole manuell zu dem Maga­ zin bewegt bzw. die Aufnahmeelemente durch eine manuelle Bewe­ gung der Bolzenschweißpistole auf den Bolzen bzw. den Keramik­ ring aufgeschoben werden. Das Erfassen von Bolzen und Keramik­ ring sowie die sich daran anschließenden Bewegungen des Bolzens können dann, beispielsweise nach Betätigung eines Auslösers, automatisch ablaufen.

Der größte Nutzen durch dieses Verfahren wird sich jedoch bei dessen Realisierung in Verbindung mit Schweißrobotern oder auf XY-Tischen ergeben.

Bei bestimmten Anwendungsfällen kann es unter Umständen ange­ zeigt sein, die Aufnahme eines Bolzens und eines Rings nicht durch ein Aufschieben der Aufnahmeelemente von oben auf diese Teile zu bewirken, sondern dadurch, daß die Aufnahmeelemente soweit geöffnet werden, daß der Bolzen und der Keramikring durch eine Seitwärtsbewegung des Schweißkopfs zwischen die Greifele­ mente 17a, 17b bewegt werden können. Hierfür ist jedoch Voraus­ setzung, daß die Greifelemente entsprechend weit auseinanderbe­ wegbar sind. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Greifelemente an einer Seite gelenkig miteinander verbunden sind und die Verschrenkbewegung der Greifelemente durch eine an die­ ser Seite angeordnete Bewegungsvorrichtung erfolgt.

Claims (14)

1. Verfahren zum Zuführen von Bolzen und Keramikringen zu einem Bolzenschweißkopf,
dadurch gekennzeichnet,

• a) daß die Bolzen (13) und Keramikringe (21) vor dem Zuführen in einem Magazin (37, 137) angeordnet sind, wobei die Bolzen mit jeweils aufgestecktem Keramikring im Magazin gehalten sind,
• b) daß der ein Aufnahmeelement (19) für einen Keramikring (21) und ein Aufnahmeelement (11) für einen Bolzen (13) aufweisende Bolzenschweißkopf (1) zu einem vorbestimmten Bolzen mit aufgestecktem Keramikring bewegt wird und
• c) daß der Bolzen (13) und der Keramikring (21) durch eine Bewegung des gesamten Bolzenschweißkopfes (1) und/oder des oder der Aufnahmeelemente (11; 19) durch das jeweilige Aufnahmeelement aufgenommen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (13) und Keramikringe (21) so im Magazin (37, 137) gehalten werden, daß die Bolzenspitze über die Unterseite des Keramikrings (21) hinausragt, und daß nach dem Aufnehmen eines Bolzens (13) und eines Keramikrings (21) durch das jeweilige Aufnahmeelement (11; 19) die Aufnahmeelemente in Richtung der Längsachse des Bolzens (13) so relativ zuein­ ander bewegt werden, daß die Bolzenspitze in einer gegenüber der Unterseite des Keramikrings zurückgezogenen Position liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung eines Schweißvorgangs nach dem Aufsetzen des Keramikrings (21) der Bolzen (13) durch einen Vorschub des Aufnahmeelements (11) für den Bolzen (13) soweit in Richtung auf das Werkstück bewegt wird, bis die Bolzenspitze die Werk­ stückoberfläche berührt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Posi­ tion einer Berührung zwischen Bolzenspitze und Werkstück durch detektieren eine elektrischen Kontakts zwischen Bolzen­ spitze und Werkstück ermittelt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrich­ tung als Magazin (37, 137) ausgebildet ist, in welchem eine vorbestimmte Anzahl von Bolzen (13) mit jeweils aufgesteckten Keramikringen (21) aufnehmbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (37) eine Grundplatte (41) mit einer vorbestimmten Anzahl von Ausnehmungen (39) zur Halterung jeweils eines Bolzens (13) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundplatte (141) eine vorbestimmte Anzahl von Halte­ rungselementen (150) für Bolzen (13) angeordnet sind, welche bei auf die Bolzen (13) aufgesteckten Keramikringen (21) in den Ringraum zwischen Bolzen und Keramikring eingreifen.

8. Bolzenschweißkopf, insbesondere zur Durchführung des Verfah­ rens nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

• a) mit einem Aufnahmeelement (19) für einen Keramikring (21) und einem Aufnahmeelement (21) für einen Bolzen (13)

dadurch gekennzeichnet,

• b) daß das Aufnahmeelement (11) für den Bolzen (13) und/oder das Aufnahmeelement (19) für den Keramikring (21) als Greifer (17; 23) ausgebildet sind,
• c) welche mindestens zwei Greifelemente (17a, 17b) aufweisen, zwischen welchen ein Aufnahmebereich (31) für einen Bolzen (13) bzw. einen Keramikring (21) gebildet ist und welche durch das Bewegen wenigstens eines Greifelements (17a) aus einer geöffneten Position für das Einführen des aufzuneh­ menden Bolzens (13) bzw. Keramikrings (21) in eine Klemm­ position für den Bolzen bzw. Keramikring überführbar sind.

9. Bolzenschweißkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (17; 23) zwei Greifelemente (17a, 17b) auf­ weist, welche pneumatisch in die geöffnete Position und die Klemmposition bewegbar sind.

10. Bolzenschweißkopf nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Aufnahmeelement (11) für den Bolzen (13) zur Positionierung des Bolzens (13) relativ zum Keramikring (21) und/oder zur Durchführung der für den Schweißvorgang erforderlichen Bewegungen pneumatisch in Richtung der Längs­ achse des aufgenommenen Bolzens (13) bewegbar ist.

11. Bolzenschweißkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung mittels eines servopneumatischen Kopfes (7) erfolgt, welcher eine wegabhängige und, falls erforderlich, zusätzlich eine geschwindigkeitsabhängige Regelung der Bewe­ gung des Aufnahmeelements für den Bolzen ermöglicht.

12. Bolzenschweißkopf nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeelement (19) für den Kera­ mikring (21) in axialer Richtung gegen die Kraft eines fe­ dernden Elements (27) beweglich mit dem Bolzenschweißkopf (1) verbunden ist.

13. Bolzenschweißkopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element (27) mit einem Druckschalter (29) zusammenwirkt, der bei Aufsetzen des Bolzenschweißkopfs (1) mit dem Keramikring (21) auf ein Werkstück für das Durch­ führen eines Schweißvorgangs bei überschreiten einer vor­ bestimmten Aufsetzkraft den Start des Schweißvorgangs frei­ gibt oder auslöst.