DE20023018U1 - Stud welding device, in particular for stud welding without a support foot - Google Patents
Stud welding device, in particular for stud welding without a support footInfo
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Description
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Bolzenschweißvorrichtung, insbesondere für das Bolzenschweißen ohne StützfußStud welding device, especially for stud welding without support foot
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung fur das Bolzenschweißen, insbesondere für das Bolzenschweißen ohne Stützfuß.The invention relates to a device for stud welding, in particular for stud welding without a support foot.
Bei bisher überwiegend verwendeten Bolzenschweißgeräten wird ein Schweißkopf bzw. für manuelles Schweißen eine Schweißpistole eingesetzt, wobei jeweils am vorderen Ende des Schweißkopfs bzw. der Schweißpistole ein Stützfuß oder Abstandshalter vorgesehen ist. Nach dem Aufsetzen des Bolzenschweißkopfs bzw. der Schweißpistole mit dem Stützfuß auf die Werkstückoberfläche ergibt sich somit eine definierte Position, insbesondere ein definierter Abstand des Schweißkopfs bzw. der Schweißpistole von der Werkstückoberfläche. Die Bewegung des Bolzenhalters und des darin gehaltenen und zu verschweißenden Teils in Bezug auf die Werkstückoberfläche kann dann ausgehend von dieser definierten Position vorgenommen werden.The stud welding devices that have been used predominantly to date use a welding head or, for manual welding, a welding gun, with a support foot or spacer provided at the front end of the welding head or welding gun. After placing the stud welding head or welding gun with the support foot on the workpiece surface, a defined position is thus obtained, in particular a defined distance between the welding head or welding gun and the workpiece surface. The movement of the stud holder and the part held in it and to be welded in relation to the workpiece surface can then be carried out starting from this defined position.
Eine derartige Bolzenschweiß vorrichtung ist beispielsweise in der DE 32 15 453 Cl beschrieben. Bei dieser Bolzenschweißvorrichtung weist die Bolzenschweißpistole einen elektromotorischen Antrieb für die Schweißachse auf, wobei ein Gleichstrommotor die Schweißachse (hier die Pinole) und den damit verbundenen Bolzenhalter in axialer Richtung antreibt. Nach dem Aufsetzen der Schweißpistole mit dem Stützfuß auf die Werkstückoberfläche wird der Bolzenhalter zunächst solange auf die Werkstückoberfläche zubewegt, bis die Stirnseite des im Bolzenhalter gehaltenen zu verschweißenden Teils in Kontakt mit der Werkstückoberfläche steht. Anschließend wird der Strom für den Vorstromlichtbogen eingeschaltet und die Schweißachse mittels des Gleichstrommotors von derSuch a stud welding device is described, for example, in DE 32 15 453 Cl. In this stud welding device, the stud welding gun has an electric motor drive for the welding axis, whereby a DC motor drives the welding axis (here the sleeve) and the associated stud holder in the axial direction. After placing the welding gun with the support foot on the workpiece surface, the stud holder is first moved towards the workpiece surface until the front side of the part to be welded held in the stud holder is in contact with the workpiece surface. The current for the pre-current arc is then switched on and the welding axis is moved from the
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Werkstückoberfläche abgehoben. Hierdurch wird ein Vorstromlichtbogen gezündet. Der weitere Verlauf entspricht dem üblichen Verfahren des Bolzenschweißens mit Hubzündung.The workpiece surface is lifted. This ignites a pre-current arc. The further course corresponds to the usual process of drawn arc stud welding.
Des Weiteren ist aus der EP 0 776 261 Bl eine Vorrichtung zum Zusammenschweißen wenigstens zweier Teile bekannt, bei der ein Schweißkopf mittels eines Verstellantriebs, beispielsweise eines Roboterarms, gegenüber der beabsichtigten Schweißstelle des Werkstücks ausgerichtet und anschließend in Richtung auf das Werkstück bewegt wird, bis die Stirnseite des zu verschweißenden Teils an die Werkstückoberfläche angepresst ist. Der Schweißkopf wird dabei über die Position einer erstmaligen Berührung des zu verschweißenden Teils mit der Werkstückoberfläche hinaus in Richtung auf das Werkstück zubewegt. Die Schweißachse des Schweißkopfs ist hierzu derart ausgebildet, dass sie bei dieser weiteren Bewegung des Schweißkopfs in Richtung auf das Werkstück in den Schweißkopf hineinbewegt wird. Durch das Vorsehen eines derartigen zusätzlichen Bewegungswegs für den Schweißkopf ist es möglich, in einem großen Bereich unabhängig von Lagetoleranzen des Werkstücks und Toleranzen bei der Bewegung des Schweißkopfs einen sicheren Kontakt zwischen der Stirnseite des zu verschweißenden Teils und dem Werkstück herzustellen. Nach dem Stoppen der Bewegung des Schweißkopfs kann die Schweißachse des Schweißkopfs mit dem Bolzenhalter und dem darin gehaltenen zu verschweißenden Teil ausgehend von der dann vorhandenen Ausgangsstellung zur weiteren Durchführung des Schweiß Vorgangs bewegt werden. Diese Bewegung erfolgt mittels des Antriebs für die Schweißachse. Diese Vorrichtung bzw. dieses Verfahren ermöglicht somit ein Schweißen ohne Stützfuß.Furthermore, EP 0 776 261 B1 discloses a device for welding at least two parts together, in which a welding head is aligned with the intended welding point of the workpiece by means of an adjustment drive, for example a robot arm, and is then moved in the direction of the workpiece until the front side of the part to be welded is pressed against the workpiece surface. The welding head is moved towards the workpiece beyond the position of initial contact between the part to be welded and the workpiece surface. The welding axis of the welding head is designed in such a way that it is moved into the welding head during this further movement of the welding head in the direction of the workpiece. By providing such an additional movement path for the welding head, it is possible to establish secure contact between the front side of the part to be welded and the workpiece over a large area, regardless of positional tolerances of the workpiece and tolerances in the movement of the welding head. After stopping the movement of the welding head, the welding axis of the welding head with the stud holder and the part to be welded held therein can be moved from the existing starting position to continue the welding process. This movement is carried out by means of the drive for the welding axis. This device or method therefore enables welding without a support foot.
Der Vorteil des Schweißens ohne Stützfuß ist u.a. darin zu sehen, dass der Schweißbereich, d.h. der Bereich der Werkstückoberfläche, der für das Schwei-The advantage of welding without a support foot is that the welding area, i.e. the area of the workpiece surface that is used for welding,
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ßen zugänglich sein muss, im Vergleich zum Schweißen mit Stützfuß eine deutlich geringere Fläche aufweisen kann. Insbesondere ist es beim Schweißen mit Stützfuß kaum möglich, ein zu verschweißendes Teil in relativ engen Nuten des Werkstücks mit diesem zu verschweißen.ßen must be accessible, can have a significantly smaller surface area compared to welding with a support foot. In particular, when welding with a support foot it is hardly possible to weld a part to be welded in relatively narrow grooves in the workpiece.
Insbesondere bei Bolzenschweißverfahren bzw. Bolzenschweißvorrichtungen, die ohne Stützfuß arbeiten, besteht jedoch eine gewisse Gefahr darin, dass bei einem Fehlen eines zu verschweißenden Teils im Bolzenhalter der Bolzenhalter selbst mit dem Werkstück verschweißt wird.However, particularly with stud welding processes or stud welding devices that work without a support foot, there is a certain risk that if a part to be welded is missing in the stud holder, the stud holder itself will be welded to the workpiece.
Bei Bolzenschweißvorrichtungen, die mit einem Stützfuß arbeiten, könnte das Detektieren des Vorhandensein eines zu verschweißenden Teils im Bolzenhalter auf einfache Weise dadurch erfolgen, dass nach dem Aufsetzen des Schweißkopfs auf das Werkstück der Weg gemessen wurde, um den die Schweißachse auf das Werkstück zubewegt werden muss, bis ein Kontakt erreicht ist. In Kenntnis der Geometrie des zu verschweißenden Teils und dessen Position im Bolzenhalter kann dann auf das Vorhandensein eines zu verschweißenden Teils geschlossen werden, wenn die zurückgelegte Wegstrecke der Schweißachse bis zum Kontakt des zu verschweißenden Teils mit dem Werkstück kleiner ist als ein vorgegebener Weg. Dieses Verfahren versagt jedoch bei Bolzenschweißvorrichtungen, die ohne Stützfuß arbeiten.In stud welding devices that work with a support foot, the presence of a part to be welded in the stud holder could be detected in a simple manner by measuring the distance that the welding axis must be moved towards the workpiece until contact is achieved after the welding head has been placed on the workpiece. Knowing the geometry of the part to be welded and its position in the stud holder, it can then be concluded that a part to be welded is present if the distance traveled by the welding axis until the part to be welded comes into contact with the workpiece is less than a predetermined distance. However, this method fails in stud welding devices that work without a support foot.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bolzenschweißvorrichtung für das Bolzenschweißen ohne Stützfuß zu schaffen, mit der ein unmittelbarer elektrischer Kontakt zwischen dem Bolzenhalter und dem Werkstück vermieden wird und wobei das Vorhandensein eines zu verschweißenden Teils im Bolzenhalter sicher detektierbar ist.The invention is therefore based on the object of creating a stud welding device for stud welding without a support foot, with which direct electrical contact between the stud holder and the workpiece is avoided and wherein the presence of a part to be welded in the stud holder can be reliably detected.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der nsprüche 1 bzw. 9The invention solves this problem with the features of claims 1 and 9
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass durch die Verwendung eines speziellen Bolzenhalters mit einer elektrisch isolierenden Stirnseite die erfindungsgemäße Vorrichtung für folgende Funktionen geeignet ausgebildet ist:The invention is based on the knowledge that by using a special bolt holder with an electrically insulating front side, the device according to the invention is designed to be suitable for the following functions:
a) Bewegen des Bolzenhalters in Richtung auf die Werkstückoberfläche bei gleichzeitigem Überwachen eines mechanischen Kontakts zwischen der Stirnseite des Bolzenhalters oder der Stirnseite eines im Bolzenhalter gehaltenen zu verschweißenden Teils und der Werkstückoberfläche und gleichzeitigem Überwachen eines elektrischen Kontakts zwischen der Stirnseite eines im Bolzenhalter gehaltenen zu verschweißenden Teils und dem Werkstück; wobei die Bewegung zumindest solange fortgesetzt wird, bis ein elektrischer oder mechanischer Kontakt detektiert wird,a) moving the stud holder in the direction of the workpiece surface while simultaneously monitoring a mechanical contact between the face of the stud holder or the face of a part to be welded held in the stud holder and the workpiece surface and simultaneously monitoring an electrical contact between the face of a part to be welded held in the stud holder and the workpiece; the movement being continued at least until an electrical or mechanical contact is detected,
b) für den Fall dass nur ein mechanischer Kontakt detektiert wird:b) in case only a mechanical contact is detected:
i) Interpretieren des alleinigen mechanischen Kontakts als Zustand, ini) Interpreting the sole mechanical contact as a state in which
dem kein zu verschweißendes Teil im Bolzenhalter gehalten ist,
20in which no part to be welded is held in the stud holder,
20
ii) Abheben des Bolzenhalters vom Werkstück bis ein vorbestimmter Abstand zwischen der Stirnseite des Bolzenhalters und der Werkstückoberfläche erreicht ist;ii) lifting the stud holder from the workpiece until a predetermined distance is reached between the face of the stud holder and the workpiece surface;
iii) Zuführen eines zu verschweißenden Teils in den Bolzenhalter so, dassiii) feeding a part to be welded into the stud holder so that
die Stirnseite des zu verschweißenden Teils um einen vorbestimmten Überstand über die Stirnseite des Bolzenhalters hinausragt;the front face of the part to be welded protrudes beyond the front face of the stud holder by a predetermined amount;
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iv) Durchführen eines Schweißvorgangs;(iv) carrying out a welding operation;
c) für den Fall dass nur ein elektrischer oder ein elektrischer und mechanischer(c) in the case of only one electrical or one electrical and mechanical
Kontakt detektiert wird:
5Contact is detected:
5
i) Interpretieren des alleinigen elektrischen oder elektrischen und mechanischen Kontakts als Zustand, in dem ein zu verschweißendes Teil im Bolzenhalter gehalten ist,(i) interpreting electrical contact alone or electrical and mechanical contact as a condition in which a part to be welded is held in the stud holder,
ii) Erzeugen eines Bolzen-Vorhanden-Signals.ii) Generating a bolt presence signal.
Diese Vorrichtung hat den Vorteil, dass sie in bestehende Bolzenschweiß vorrichtungen ohne großen Aufwand integriert werden kann. Hierzu muss lediglich ein geeigneter Bolzenhalter verwendet werden und die Auswerte- und Steuereinheit muss entsprechend umgerüstet werden.. Hinzu kommt, dass, falls die Vorrichtung noch keine Mittel zum Detektieren eines mechanischen Kontakts aufweist, eine entsprechende Hardwareänderung vorgenommen werden muss (beispielsweise das Vorsehen einer Einheit zur Erfassung der Leistungsaufnahme des betreffenden Antriebs).This device has the advantage that it can be integrated into existing stud welding devices without great effort. All that is required is a suitable stud holder and the evaluation and control unit must be converted accordingly. In addition, if the device does not yet have a means of detecting mechanical contact, a corresponding hardware change must be made (for example, providing a unit for recording the power consumption of the drive in question).
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung zur Auslösung eines Ausstoßvorgangs für ein bereits im Bolzenhalter vorhandenes zu verschweißendes Teil ausgebildet werden, wenn ein Bolzen-Vorhanden-Signal auftritt. Hierzu wird von der Auswerte- und Steuereinheit vorzugsweise die Historie bereits durchgeführter Aktionen gespeichert, so dass Situationen, in denen kein zu verschweißendes Teil im Bolzenhalter vorhanden sein dürfte, erkannt werden.According to one embodiment of the invention, the device can be designed to trigger an ejection process for a part to be welded that is already present in the stud holder when a stud presence signal occurs. For this purpose, the evaluation and control unit preferably stores the history of actions already carried out so that situations in which no part to be welded should be present in the stud holder are recognized.
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In einer Ausfuhrungsform Bolzenschweißvorrichtung kann ein zu verschweißendes Teil nach einem Ausstoßvorgang erst dann zugeführt werden, wenn mittels Detektion des Vorhandenseins eines zu verschweißenden Teils festgestellt wurde, dass sich kein zu verschweißendes Teil im Bolzenhalter befindet.
5In one embodiment of the stud welding device, a part to be welded can only be fed in after an ejection process when it has been determined by detecting the presence of a part to be welded that there is no part to be welded in the stud holder.
5
Selbstverständlich kann der Ausstoß Vorgang jedoch auch in der Weise durchgeführt werden, dass ein weiteres zu verschweißendes Teil zugeführt und mit diesem das bereits vorhandene zu verschweißende Teil aus dem Bolzenhalter ausgestoßen wird. Of course, the ejection process can also be carried out in such a way that another part to be welded is fed in and the existing part to be welded is ejected from the stud holder with this.
Erfindungsgemäß kann zumindest die Bewegung des Bolzenhalters gemäß Merkmal a) des Anspruchs 9 durch einen im Bolzenschweißkopf vorgesehenen Antrieb für den Bolzenhalter oder eines damit gekoppelten Elements bewirkt werden.According to the invention, at least the movement of the stud holder according to feature a) of claim 9 can be effected by a drive provided in the stud welding head for the stud holder or an element coupled thereto.
Nach einer Ausführungsform des Bolzenschweißkopfs kann dieser mittels eines Positionierantriebs so in Bezug auf das Werkstück positioniert wird, dass zwischen der Stirnseite des Bolzenhalters und der Werkstückoberfläche, vorzugsweise an der gewünschten Schweißstelle, ein vorbestimmter Abstand gegeben ist.According to one embodiment of the stud welding head, it can be positioned in relation to the workpiece by means of a positioning drive such that a predetermined distance is provided between the front side of the stud holder and the workpiece surface, preferably at the desired welding point.
Dieser muss selbstverständlich so klein sein, dass die weiteren erforderlichen Bewegungen des Bolzenhalters in Richtung auf das Werkstück durch den im Bolzenschweißkopf vorgesehenen Antrieb erfolgen können.This must of course be small enough so that the further required movements of the stud holder in the direction of the workpiece can be carried out by the drive provided in the stud welding head.
Das Detektieren eines mechanischen Kontakts kann durch das Erfassen der Leistungsaufnahme des Antriebs für den Bolzenhalter oder die bei dem Bewegungsversuch im Bolzenhalter oder einem damit gekoppelten Element in diesem wirkende Anpresskraft erfolgen, wobei bei einem Detektieren einer eine vorbe-The detection of a mechanical contact can be carried out by recording the power consumption of the drive for the stud holder or the contact force acting in the stud holder or an element coupled to it during the movement attempt, whereby a predetermined
stimmte Schwelle übersteigenden Leistungsaufnahme oder Anpresskraft der Bewegungsversuch abgebrochen und das Vorliegen eines mechanischen Kontakts zwischen Bolzenhalter und Werkstück angenommen wird.If the power consumption or contact force exceeds a certain threshold, the movement attempt is aborted and the presence of mechanical contact between the stud holder and the workpiece is assumed.
Nach einer Ausführungsform Schweißkopfvorrichtung kann beim Zufuhren eines zu verschweißenden Teils das Auftreten eines mechanischen oder elektrischen Kontakts überwacht werden. Bei Detektieren eines Kontakts bereits beim Zuführvorgang kann auf das Vorhandensein eines bereits vor dem Zufuhrvorgang im Zufuhrweg befindliches zu verschweißendes Teil geschlossen und vorzugsweise der Zufuhrvorgang gestoppt werden.According to one embodiment of the welding head device, the occurrence of a mechanical or electrical contact can be monitored when feeding a part to be welded. If a contact is detected during the feeding process, it can be concluded that a part to be welded was already in the feed path before the feeding process and the feeding process can preferably be stopped.
Falls erforderlich, kann der Bolzenhalter in eine Position bewegt werden, in der durch ein erneutes Starten der Zuführbewegung des zu verschweißenden Teils für dessen Zufuhren in die Ausgangsposition im Bolzenhalter das bereits vorhandene zu verschweißende Teil ausgestossen werden kann.If necessary, the stud holder can be moved to a position in which the already existing part to be welded can be ejected by restarting the feed movement of the part to be welded to feed it to the starting position in the stud holder.
Die Bolzenschweißvorrichtung umfasst einen Bolzenschweißkopf und in einer vorteilhaften Ausfürhungsform einen Antrieb für einen Bolzenhalter mit elektrisch isolierender Stirnseite oder ein damit gekoppeltes Element, Mittel zum Detektieren eines mechanischen Kontakts zwischen dem Bolzenhalter oder einem darin gehaltenen zu verschweißenden Teil und einem Werkstück, Mittel zum Detektieren eines elektrischen Kontakts zwischen dem Bolzenhalter und dem Werkstück und eine Auswerte- und Steuereinheit, welche mit dem Antrieb für den Bolzenhalter und den Mitteln zum Detektieren eines elektrischen sowie den Mitteln zum Detektieren eines mechanischen Kontakts verbunden ist. Die Auswerteeinheit ist so ausgebildet, dass sie den Antrieb für den Bolzenhalter und die Mittel zum Detektieren eines elektrischen oder mechanischen Kontakts ansteuert und von den Mitteln zum Detektieren eines mechanischen und den Mit-The stud welding device comprises a stud welding head and, in an advantageous embodiment, a drive for a stud holder with an electrically insulating front side or an element coupled thereto, means for detecting a mechanical contact between the stud holder or a part to be welded held therein and a workpiece, means for detecting an electrical contact between the stud holder and the workpiece and an evaluation and control unit which is connected to the drive for the stud holder and the means for detecting an electrical contact as well as the means for detecting a mechanical contact. The evaluation unit is designed such that it controls the drive for the stud holder and the means for detecting an electrical or mechanical contact and is controlled by the means for detecting a mechanical contact and the means for detecting a mechanical contact.
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teln zum Detektieren eines elektrischen Kontakts gelieferte Signale entsprechend auswertet.The signals supplied by sensors for detecting an electrical contact are evaluated accordingly.
Ein Bolzenhalter für eine Vorrichtung nach der Erfindung besteht vorzugsweise aus Metall und weist im Bereich der Stirnseite eine elektrisch isolierende SchichtA bolt holder for a device according to the invention is preferably made of metal and has an electrically insulating layer in the area of the front side
auf. Anstelle einer elektrisch isolierenden Schicht kann jedoch auch der gesamte vordere Bereich des Bolzenhalters aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen. Die Schicht kann eine Keramikschicht sein bzw. der vordere Bereich des Bolzenhalters kann vollständig aus einem keramischen Material bestehen. .-10 Instead of an electrically insulating layer, the entire front area of the bolt holder can also consist of an electrically insulating material. The layer can be a ceramic layer or the front area of the bolt holder can consist entirely of a ceramic material. .-10
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further embodiments of the invention emerge from the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is explained in more detail below using embodiments shown in the drawing. In the drawing:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Bolzenschweißvorrichtung nach der Erfindung;Fig. 1 is a schematic representation of a stud welding device according to the invention;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Bolzenhalters der Bolzenschweiß vorFig. 2 an enlarged view of the stud holder of the stud welding
richtung in Fig. 1;direction in Fig. 1;
Fig. 3 die schematische Darstellung verschiedener Phasen der Bewegung desFig. 3 shows the schematic representation of different phases of the movement of the
BolzenhaltersBolt holder
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Bolzenhalters für die BolzenFig. 4 an enlarged view of a bolt holder for the bolts
schweißvorrichtung in Fig. 1.welding device in Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine Bolzenschweiß vorrichtung 1, welche einen Bolzenschweißkopf 3 umfasst, welcher aus der eigentlichen Schweißachse 5 und einem Antrieb 7 zur axialen Bewegung der Schweißachse 5 (Pfeil I in Fig. 1) besteht.Fig. 1 shows a stud welding device 1, which comprises a stud welding head 3, which consists of the actual welding axis 5 and a drive 7 for the axial movement of the welding axis 5 (arrow I in Fig. 1).
Der gesamte Schweißkopf 3 kann, wie in Fig. 1 angedeutet, an einem Roboterarm 9 angeordnet sein, mittels welchem der Schweißkopf 3 in einer oder mehreren räumlichen Achsen bewegbar ist.The entire welding head 3 can, as indicated in Fig. 1, be arranged on a robot arm 9, by means of which the welding head 3 can be moved in one or more spatial axes.
Sowohl-der Antrieb 7 für die Schweißachse 5 als auch ein Antrieb 11 für den Roboterarm 9 wird mittels einer Auswerte- und Steuereinheit 13 angesteuert.Both the drive 7 for the welding axis 5 and a drive 11 for the robot arm 9 are controlled by means of an evaluation and control unit 13.
Die Auswerte- und Steuereinheit 13 kann dabei zusätzlich (in nicht dargestellter Art und Weise) die weiteren Ansteuerungen des Schweißkopfs 3 hinsichtlich der Steuerung des Schweißstroms übernehmen. Da sich die vorliegende Erfindung im Wesentlichen auf einen Bolzenhalters 15 der Schweißachse 5 bezieht, wurde auf eine Darstellung weiterer Komponenten der Bolzenschweiß vorrichtung 1 verzichtet.The evaluation and control unit 13 can additionally (in a manner not shown) take over the further control of the welding head 3 with regard to the control of the welding current. Since the present invention essentially relates to a stud holder 15 of the welding axis 5, a representation of further components of the stud welding device 1 has been omitted.
Fig. 1 zeigt des Weiteren ein Werkstück 17, auf welches ein im Bolzenhalter 15 gehaltenes zu verschweißendes Teil (Bolzen) 19 aufgeschweißt werden soll. Das Werkstück 17 steht in elektrischem Kontakt mit der Auswerte- und Steuereinheit 13. Dies ist zum einen für das Fließen eines Schweißstroms während des Schweißvorgangs erforderlich und zum anderen, um in der nachfolgend erläuterten Art und Weise einen elektrischen Kontakt zwischen dem Bolzenhalter 15 bzw. dem zu verschweißenden Teil 19 und dem Werkstück 17 zu detektieren.Fig. 1 also shows a workpiece 17 onto which a part to be welded (bolt) 19 held in the bolt holder 15 is to be welded. The workpiece 17 is in electrical contact with the evaluation and control unit 13. This is necessary for the flow of a welding current during the welding process and, on the other hand, in order to detect an electrical contact between the bolt holder 15 or the part to be welded 19 and the workpiece 17 in the manner explained below.
Fig. 1 zeigt des Weiteren, dass der Schweißachse 5 des Bolzenschweißkopfs 3 mittels einer nicht näher dargestellten automatischen Zuführvorrichtung zu ver-Fig. 1 further shows that the welding axis 5 of the stud welding head 3 is to be fed by means of an automatic feeding device (not shown in detail).
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schweißende Teile 19 zugeführt werden können. Dies erfolgt mittels eines Zuführkanals 21 im vorderen Bereich des Schweißkopfs 3, welcher in üblicher Weise mittels eines Schlauchs (nicht dargestellt) mit der automatischen Zuführvorrichtung verbunden ist.
5welding parts 19 can be fed. This is done by means of a feed channel 21 in the front area of the welding head 3, which is connected in the usual way by means of a hose (not shown) to the automatic feeding device.
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Das Zuführen eines zu verschweißenden Teils 19 erfolgt mittels Blasluft, wodurch das zu verschweißende Teil über den Zuführkanal 21 in den vorderen Bereich des Bolzenschweißkopfs 3 bewegt wird. In dieser Lage befindet sich das zu verschweißende Teil bereits im Wesentlichen in der Achse der Schweißachse 5 bzw. des Bolzenhalters 15. Das zu verschweißende Teil 19 wird dann mittels eines Ladestifts 23 durch den Bolzenhalter hindurch in dessen vorderen Bereich in eine axiale Position geschoben, in welcher ein Verschweißen des Teils 19 möglich ist. Hierzu muss das Teil 19 selbstverständlich um einen vorbestimmten Überstand d über die Stirnseite des Bolzens hinausragen. Der Ladestift 23 wird von einem in Fig. 1 nur schematisch dargestellten Antrieb 25 beaufschlagt, der üblicherweise als pneumatischer Antrieb ausgebildet ist. Der Antrieb 25 ermöglicht die Bewegung des Ladestifts 23 zwischen einer vorderen Position, in welcher die Stirnseite des Ladestifts 23 die rückwärtige Stirnseite des zu verschweißenden Teils 19 beaufschlagt, und einer zurückgezogenen Position, in welcher der vordere Bereich des Ladestifts 23 soweit zurückgezogen ist, dass der Zuführkanal 21 für das Zuführen eines zu verschweißenden Teils frei ist. Der Antrieb 25 wird ebenfalls von der Auswerte- und Steuereinheit 13 angesteuert.A part 19 to be welded is fed in by means of blowing air, whereby the part to be welded is moved via the feed channel 21 into the front area of the stud welding head 3. In this position, the part to be welded is already essentially in the axis of the welding axis 5 or the stud holder 15. The part 19 to be welded is then pushed by means of a loading pin 23 through the stud holder into its front area into an axial position in which welding of the part 19 is possible. For this to happen, the part 19 must of course protrude by a predetermined projection d beyond the front side of the stud. The loading pin 23 is actuated by a drive 25, which is only shown schematically in Fig. 1 and is usually designed as a pneumatic drive. The drive 25 enables the movement of the loading pin 23 between a front position in which the front side of the loading pin 23 acts on the rear front side of the part 19 to be welded, and a retracted position in which the front area of the loading pin 23 is retracted so far that the feed channel 21 is free for feeding a part to be welded. The drive 25 is also controlled by the evaluation and control unit 13.
Fig. 2 zeigt den vorderen Bereich des Schweißkopfs 3, insbesondere den Bolzenhalter 15. Dieser weist erfindungsgemäß an seiner Stirnseite eine elektrisch isolierende Schicht 15a auf, die beispielsweise aus keramischem Material oder einem hitzebeständigen Kunststoffmaterial bestehen kann. Das Material kann aufgedampft, aufgesputtert oder in sonstiger Weise aufgebracht sein. Anstelle einerFig. 2 shows the front area of the welding head 3, in particular the stud holder 15. According to the invention, this has an electrically insulating layer 15a on its front side, which can consist, for example, of ceramic material or a heat-resistant plastic material. The material can be vapor-deposited, sputtered or applied in some other way. Instead of a
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Beschichtung kann auch zumindest der gesamte vordere Bereich des Bolzenhalters 15 aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen.Coating, at least the entire front region of the bolt holder 15 can also consist of an electrically insulating material.
In jedem Fall muss der Bolzenhalter zur Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Materials auch bei einem Aufsetzen auf das Werkstück gewährleisten, dass kein elektrischer Kontakt mit dem Werkstück hergestellt wird.In any case, the stud holder for carrying the material according to the invention must ensure that no electrical contact is made with the workpiece, even when placed on the workpiece.
Im Folgenden wird eine Anwendung der erfindungsgemäßen Bolzenschweißvorrichtung näher erläutert.In the following, an application of the stud welding device according to the invention is explained in more detail.
Hierzu zeigt Fig. 3 verschiedene Phasen bzw. einzelne Schritte eines Schweißvorgangs, wobei jeweils nur der vordere Bereich der Schweißachse 5 dargestellt ist, sowie das Werkstück 17, auf welches ein oder mehrere zu verschweißende Teile aufgeschweißt werden sollen. Dabei wird davon ausgegangen, dass zunächst kein zu verschweißendes Teil 19 im Bolzenhalter 15 vorhanden ist.To this end, Fig. 3 shows various phases or individual steps of a welding process, whereby only the front area of the welding axis 5 is shown in each case, as well as the workpiece 17 onto which one or more parts to be welded are to be welded. It is assumed that initially no part 19 to be welded is present in the stud holder 15.
Die in Fig. 3a dargestellte Phase zeigt die bereits in Bezug auf das Werkstück 5 positionierte Schweißachse 5. Die in Fig. 3a dargestellte Position kann dabei entweder durch eine Ansteuerung des Antriebs 7 für die Schweißachse 5 oder durch eine Ansteuerung des Antriebs 11 für den Roboterarm 9 angefahren werden. The phase shown in Fig. 3a shows the welding axis 5 already positioned in relation to the workpiece 5. The position shown in Fig. 3a can be reached either by controlling the drive 7 for the welding axis 5 or by controlling the drive 11 for the robot arm 9.
Dabei sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Ansteuerung des Antriebs 11 für den Roboterarm 9 nicht nur von der Auswerte- und Steuereinheit 13, wie in Fig. 1 dargestellt, erfolgen kann, sondern selbstverständlich auch durch eine selbständige Auswerte- und Steuereinheit für den Roboterarm. Die beiden Steuereinheiten können hierzu selbstverständlich miteinander kommunizieren, um einen korrekten und möglichst effizienten Ablauf des Schweiß Vorgangs zu gewährleisten.It should be mentioned at this point that the drive 11 for the robot arm 9 can be controlled not only by the evaluation and control unit 13, as shown in Fig. 1, but also by an independent evaluation and control unit for the robot arm. The two control units can of course communicate with each other to ensure that the welding process runs correctly and as efficiently as possible.
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Bei der in Fig. 3a dargestellten Position der Schweißachse 5 weist die Stirnseite des Bolzenhalters 15 einen Abstand Xa von der Oberfläche des Werkstücks 17 auf. Ausgehend von dieser Position wird die Schweißachse 5 solange auf die Werkstückoberfläche zubewegt, bis die Stirnseite des Bolzenhalters 15 mit der Werkstückoberfläche in mechanischem Kontakt steht. Diese Phase ist in Fig. 3b dargestellt. Das Bewegen der Schweißachse kann durch einen der beiden Antriebe 7 oder 11 erfolgen. Vorzugsweise wird man die Bewegung jedoch mittels des Antriebs 7 vornehmen, da dieser in der Regel eine genauere Positionierung der Schweißachse 5 in deren axialer Richtung ermöglicht.In the position of the welding axis 5 shown in Fig. 3a, the front side of the stud holder 15 is at a distance X a from the surface of the workpiece 17. Starting from this position, the welding axis 5 is moved towards the workpiece surface until the front side of the stud holder 15 is in mechanical contact with the workpiece surface. This phase is shown in Fig. 3b. The welding axis can be moved by one of the two drives 7 or 11. Preferably, however, the movement is carried out by means of the drive 7, since this generally enables more precise positioning of the welding axis 5 in its axial direction.
Das Detektieren eines mechanischen Kontakts zwischen der Stirnfläche des Bolzenhalters 15 und der Oberfläche des Werkstücks 17 kann beispielsweise durch das Messen der Antriebsleistung des jeweiligen Antriebs, vorzugsweise des Antriebs 7, erfolgen. Sobald die Antriebsleistung in Folge eines mechanischen Kontakts zwischen Werkstück und Bolzenhalter sprunghaft ansteigt, wird von einem mechanischen Kontakt ausgegangen und der Antrieb stillgesetzt.Detecting a mechanical contact between the front face of the stud holder 15 and the surface of the workpiece 17 can be done, for example, by measuring the drive power of the respective drive, preferably the drive 7. As soon as the drive power increases suddenly as a result of mechanical contact between the workpiece and the stud holder, it is assumed that there is mechanical contact and the drive is stopped.
Eine derartige Auswertung zur Erfassung eines mechanischen (oder wie unten beschrieben, eines elektrischen) Kontakts kann in üblicherweise durch die Auswerte- und Steuereinheit vorgenommen werden.Such an evaluation to detect a mechanical (or, as described below, an electrical) contact can usually be carried out by the evaluation and control unit.
Wie bereits erläutert, kann die Auswerte- und Steuereinheit 13 für das Detektieren eines mechanischen Kontakts die Leistungsaufnahme des Antriebs 7 bzw. des Antriebs 11 erfassen. Hierzu können in der Auswerte- und Steuereinheit 13 geeignete Mittel vorgesehen sein. Nach dem Aufsetzen des Bolzenhalters auf die Oberfläche gemäß Fig. 3b steuert die Auswerte- und Steuereinheit 13 den An-As already explained, the evaluation and control unit 13 can record the power consumption of the drive 7 or the drive 11 in order to detect a mechanical contact. Suitable means can be provided for this in the evaluation and control unit 13. After placing the bolt holder on the surface according to Fig. 3b, the evaluation and control unit 13 controls the
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trieb 7 (alternativ den Antrieb 11) so an, dass die Stirnseite des Bolzenhalters 15 um einen Abstand Xc von der Werkstückoberfläche abgehoben wird.drive 7 (alternatively the drive 11) so that the front side of the stud holder 15 is lifted by a distance X c from the workpiece surface.
Anschließend kann ein zu verschweißendes Teil 19 über den Zuführkanal 21 der Schweißachse zugeführt werden. Hierzu kann die Auswerte- und Steuereinheit 13 ein Signal an eine nicht dargestellte Steuereinheit für eine selbsttätige Zuführvorrichtung abgeben. Nach dem Zuführen des zu verschweißenden Teils 19 wird dieses mittels des Ladestifts 23 im Bolzenhalter 15 nach vorne bewegt, bis die Schweißposition erreicht ist. Diese Position bzw. Phase des Schweißvorgangs ist in Fig. 3d dargestellt.A part 19 to be welded can then be fed to the welding axis via the feed channel 21. For this purpose, the evaluation and control unit 13 can send a signal to a control unit (not shown) for an automatic feed device. After the part 19 to be welded has been fed, it is moved forwards in the stud holder 15 by means of the loading pin 23 until the welding position is reached. This position or phase of the welding process is shown in Fig. 3d.
Selbstverständlich muss dafür gesorgt werden, dass der Abstand Xc der Stirnseite des Bolzenhalters 15 von der Werkstückoberfläche in den Fig. 3c größer oder gleich ist dem Überstand d, um welchen die Stirnseite des zu verschweißenden Teils 19 über die Stirnseite des Bolzenhalters 15 hinausragt.Of course, it must be ensured that the distance X c of the front side of the stud holder 15 from the workpiece surface in Fig. 3c is greater than or equal to the projection d by which the front side of the part 19 to be welded projects beyond the front side of the stud holder 15.
Im nächsten Schritt wird die Schweißachse 5 wiederum auf die Werkstückoberfläche zu bewegt, bis ein Kontakt zwischen der Stirnseite des zu verschweißenden Teils 19 und der Werkstückoberfläche detektiert wird. Das Detektieren des Kontakts erfolgt durch das Detektieren eines elektrischen Kontakts.In the next step, the welding axis 5 is again moved towards the workpiece surface until contact is detected between the front side of the part 19 to be welded and the workpiece surface. The contact is detected by detecting an electrical contact.
Für das Detektieren eines elektrischen Kontakts wird zwischen dem Werkstück und der Auswerte- und Steuereinheit 13 eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt. Des Weiteren muss selbstverständlich eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Auswerte- und Steuereinheit 13 und dem Bolzenhalter bestehen. Diese elektrischen Verbindungen sind jedoch ohnehin nötig, da die Auswerte- und Steuereinheit 13 üblicherweise auch für das Zuführen eines Schweißstroms ausgebildet ist. Zwischen dem Werkstück 17 und dem Bolzenhalter 5 wird eine Messspannung angelegt. Sobald ein Stromfluß detektiert wird,To detect an electrical contact, an electrically conductive connection is established between the workpiece and the evaluation and control unit 13. Furthermore, there must of course be an electrically conductive connection between the evaluation and control unit 13 and the stud holder. However, these electrical connections are necessary anyway, since the evaluation and control unit 13 is usually also designed to supply a welding current. A measuring voltage is applied between the workpiece 17 and the stud holder 5. As soon as a current flow is detected,
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ist von einem elektrischen Kontakt zwischen Bolzenhalter und Werkstück auszugehen, wobei nach dem Detektieren eines Stromflusses der Antrieb 7 (bzw. gegebenenfalls der Antrieb 11) stillgesetzt wird.It is assumed that there is electrical contact between the stud holder and the workpiece, whereby after detecting a current flow, the drive 7 (or, if applicable, the drive 11) is stopped.
Die Auswerte- und Steuereinheit 13 kann bei dieser erneuten Bewegung der Schweißachse 5 in Richtung auf das Werkstück den Weg (Xc - d), um welchen die Schweißachse 5 beim Übergang von der Phase gemäß Fig. 3d in die Phase gemäß Fig. 3e bewegt werden muss, erfassen. Die Differenz zwischen dem Abstand Xc und der zurückgelegten Wegstrecke beim Übergang zwischen den Phasen gemäß den Fig. 3d und 3e kann im Hinblick auf eine korrekte axiale Position (korrekter Überstand d) des zu verschweißenden Teils 19 im Bolzenhalter 15. Beispielsweise kann eine korrekte Position dann angenommen werden, wenn die Differenz zwischen dem Abstand Xc und der zurückgelegten Wegstrecke innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.During this renewed movement of the welding axis 5 in the direction of the workpiece, the evaluation and control unit 13 can detect the path (X c - d) by which the welding axis 5 must be moved during the transition from the phase according to Fig. 3d to the phase according to Fig. 3e. The difference between the distance X c and the distance traveled during the transition between the phases according to Figs. 3d and 3e can be used with regard to a correct axial position (correct projection d) of the part 19 to be welded in the stud holder 15. For example, a correct position can be assumed if the difference between the distance X c and the distance traveled is within a predetermined range.
Wird dagegen vorausgesetzt, dass mittels des Ladestifts 23 der Bolzen in die korrekte Lage innerhalb des Bolzenhalters 15 geschoben wurde, so kann bei Verwendung unterschiedlich langer Bolzen darauf geschlossen werden, ob ein Bolzen der gewünschten Länge im Bolzenhalter vorliegt. Denn ein längerer Bolzen wird ohne eine Verstellung der vorderen Endposition des Ladestifts 23 weiter über das vordere Ende des Bolzenhalters hervorstehen (d.h. es wird eine geringere Strecke Xc - d detektiert) als ein kürzerer Bolzen.If, however, it is assumed that the bolt was pushed into the correct position within the bolt holder 15 by means of the loading pin 23, then when using bolts of different lengths it can be concluded whether a bolt of the desired length is present in the bolt holder. This is because a longer bolt will protrude further beyond the front end of the bolt holder without adjusting the front end position of the loading pin 23 (ie a smaller distance X c - d is detected) than a shorter bolt.
Nach dem Detektieren des Berührpunkts in Fig. 3e (und ggf. dem Feststellen eines korrekten Überstands oder des Vorhandenseins des gewünschten Bolzentyps) kann der eigentliche Schweiß Vorgang ausgelöst werden. Beispielsweise kann beim Schweißen mit Hubzündung der Vorstrom eingeschaltet werden und anschließend die Schweißachse 5, wie in Fig. 2f dargestellt, um einen vorbe-After detecting the contact point in Fig. 3e (and if necessary determining the correct projection or the presence of the desired stud type), the actual welding process can be initiated. For example, when welding with drawn arc welding, the pre-current can be switched on and then the welding axis 5 can be rotated by a pre-set value, as shown in Fig. 2f.
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stimmten Abhub von der Werkstückoberfläche abgehoben werden, so dass der Vorstromlichtbogen gezogen wird. Anschließend kann dann der Hauptstromlichtbogen gestartet und die Schweißachse nach einer vorbestimmten Schweißzeit auf das Werkstück zubewegt und in die Schmelze eingetaucht werden.
5The welding axis must be lifted from the workpiece surface at a certain distance so that the pre-current arc is drawn. The main current arc can then be started and, after a predetermined welding time, the welding axis can be moved towards the workpiece and immersed in the melt.
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War bereits vor der Durchführung der vorstehend erläuterten Schritte ein zu verschweißendes Teil 19 im Bolzenhalter 15 gehalten und ragt dieses über die Stirnseite des Bolzenhalters hinaus, so wird bereits bei Durchführung der ersten Bewegung der Schweißachse 5 in Richtung auf das Werkstück 17 ein elektrischer Kontakt detektiert. Hieraus kann die Auswerte- und Steuereinheit 13 auf das Vorhandensein eines Bolzen schließen und ein Bolzen-Vorhanden-Signal erzeugen. If a part 19 to be welded was already held in the stud holder 15 before the steps explained above were carried out and this part protrudes beyond the front side of the stud holder, an electrical contact is detected as soon as the welding axis 5 is moved for the first time in the direction of the workpiece 17. From this, the evaluation and control unit 13 can conclude that a stud is present and generate a stud presence signal.
In diesem Fall kann entsprechend Fig. 2e und Fig. 2f sofort der Schweißvorgang ausgelöst werden.In this case, the welding process can be initiated immediately as shown in Fig. 2e and Fig. 2f.
Falls der Auswerte- und Steuereinheit 13 jedoch keinerlei plausible Informationen vorliegen, warum bereits ein zu verschweißendes Teil 19 im Bolzenhalter gehalten war, kann diese auch einen Ausstoßvorgang durchfuhren. Hierzu kann die Auswerte- und Steuereinheit 13 beispielsweise den Ladestift 23 entsprechend ansteuern. Der Schweißkopf 5 kann hierzu an eine Position bewegt werden, an der sich das Ausstoßen des zu verschweißenden Teils nicht störend auswirken kann.However, if the evaluation and control unit 13 does not have any plausible information as to why a part 19 to be welded was already held in the stud holder, it can also carry out an ejection process. To do this, the evaluation and control unit 13 can, for example, control the loading pin 23 accordingly. The welding head 5 can be moved to a position where the ejection of the part to be welded cannot have a disruptive effect.
Nach dem Ausstoß Vorgang kann die Auswerte- und Steuereinheit 13 nochmals das Detektieren eines Bolzens im Bolzenhalter durchführen. Wird nochmals ein Bolzen-Vorhanden-Signal erzeugt, beispielsweise weil der Ausstoß Vorgang nichtAfter the ejection process, the evaluation and control unit 13 can again detect a stud in the stud holder. If a stud presence signal is generated again, for example because the ejection process has not
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erfolgreich durchgeführt wurde, so kann nunmehr ein Fehlersignal oder ein Bedienerruf erzeugt werden.has been carried out successfully, an error signal or an operator call can now be generated.
Nach einer anderen Aus führungs form der Bolzenschweiß vorrichtung kann der Abstand Xc gemäß Fig. 3c so gesetzt werden, dass bei einem anschließenden Zuführen des zu verschweißenden Teils 19 dieses bereits bei dem Nach-Vorne-Schieben im Bolzenhalter 15 mit seiner Stirnseite auf das Werkstück 17 aufgesetzt wird. Hierzu kann während des Nach-Vorne-Schiebens des zu verschweißenden Teils 19 im Bolzenhalter 15 das Auftreten eines mechanischen oder elektrischen Kontakts überwacht und bei Detektieren eines Kontakts der Vorgang des Nach-Vorne-Schiebens abgebrochen werden. Anschließend kann der Schweißvorgang ausgehend von dieser Referenzposition durchgeführt werden. Bei dieser Vorgehensweise ist es erforderlich, den gemäß Fig. 3c einzustellenden Abstand Xc gleich dem späteren Überstand d zu wählen.According to another embodiment of the stud welding device, the distance X c can be set according to Fig. 3c in such a way that when the part 19 to be welded is subsequently fed in, its front side is already placed on the workpiece 17 when it is pushed forward in the stud holder 15. To this end, the occurrence of a mechanical or electrical contact can be monitored while the part 19 to be welded is being pushed forward in the stud holder 15, and if a contact is detected, the pushing forward process can be aborted. The welding process can then be carried out starting from this reference position. With this procedure, it is necessary to select the distance X c to be set according to Fig. 3c to be equal to the later projection d.
Das Detektieren eines mechanischen Kontakts kann, wie vorstehend beschrieben, durch das Erfassen der Antriebsleistung für den Antrieb des Ladestifts 23 oder das Erfassen von in der Schweißachse auftretenden Druckspannungen erfolgen. Aus Gründen der einfacheren Realisierbarkeit wird man in der Praxis jedoch das Detektieren eines elektrischen Kontakts in der Regel vorziehen.As described above, a mechanical contact can be detected by detecting the drive power for driving the loading pin 23 or by detecting compressive stresses occurring in the welding axis. However, in practice, for reasons of ease of implementation, the detection of an electrical contact is generally preferred.
In der Praxis kann der Fall auftreten, dass aus bestimmten Gründen bereits vor dem Zuführen eines zu verschweißenden Teils 19 in den Bolzenhalter 15 ein weiteres zu verschweißendes Teil in diesem gehalten ist.In practice, the case may arise that, for certain reasons, a further part to be welded is already held in the stud holder 15 before a part 19 to be welded is fed into the stud holder 15.
Bei der vorstehend geschilderten Vorrichtung kann dies von der Auswerte- und Steuereinheit dadurch detektiert werden, dass der Ladestift um eine gesamte Bolzenlänge (die der Auswerte- und Steuereinheit 13 bekannt ist) zu wenig nach vorne bewegt werden muss. Hierfür kann beispielsweise die Zeit des Nach-In the device described above, this can be detected by the evaluation and control unit by the fact that the loading pin does not have to be moved forward enough by a total bolt length (which is known to the evaluation and control unit 13). For example, the time of the follow-up
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Vorne-Bewegens des Ladestifts 23 ausgewertet werden oder es können Mittel zur Erfassung des Bewegungswegs des Ladestifts vorgesehen sein.Forward movement of the loading pin 23 can be evaluated or means can be provided for detecting the movement path of the loading pin.
Wird der Abstand Xc in Fig. 3 c größer als der spätere Überstand d gewählt, so würde dies in der Phase gemäß Fig. 3d dazu fuhren, dass beim Zufuhren eines weiteren zu verschweißenden Teils das bereits im Bolzenhalter 15 enthaltene Teil weiter nach vorne, d.h. in Richtung auf die Werkstück-oberfläche zubewegt würde. Ist die Länge des zu verschweißenden Teils 19 größer als der zuvor eingestellte Abstand Xc, so führt dies zu einem Kontakt zwischen der Stirnseite des bereits zuvor vorhandenen zu verschweißenden Teils und der Werkstückoberfläche. Dieser kann wiederum detektiert werden. Stellt die Auswerte- und Steuereinheit 13 bereits beim Ladevorgang, d.h. während der Bewegung des Ladestifts 23 mittels des Antriebs 25 einen elektrischen oder mechanischen Kontakt fest, so wird dies als der zuvor geschilderte Fehler interpretiert.If the distance X c in Fig. 3 c is selected to be greater than the subsequent projection d, this would result in the phase according to Fig. 3 d that when another part to be welded is fed in, the part already contained in the stud holder 15 would be moved further forward, i.e. in the direction of the workpiece surface. If the length of the part 19 to be welded is greater than the previously set distance X c , this leads to contact between the front side of the previously present part to be welded and the workpiece surface. This can in turn be detected. If the evaluation and control unit 13 detects electrical or mechanical contact during the loading process, i.e. during movement of the loading pin 23 by means of the drive 25, this is interpreted as the error described above.
Stellt die Auswerte- und Steuereinheit 13 fest, dass ein zweites Teil 19 zugeführt wurde, so kann kann die Schweißachse 5 um einen Abstand von der Werkstückoberfläche abgehoben werden, bei welchem durch das erneute oder weitere Ansteuern des Ladestifts 23 ein Ausstoßen des bereits im Bolzenhalter 15 gehaltenen zu verschweißenden Teils ermöglicht ist. Selbstverständlich kann hierzu auch der Antrieb 11 so angesteuert werden, dass der Bolzenschweißkopf an einen Ort bewegt wird, an welchem ein Ausstoßen des bereits vorhandenen zu verschweißenden Teils gefahrlos möglich ist.If the evaluation and control unit 13 determines that a second part 19 has been fed in, the welding axis 5 can be lifted from the workpiece surface by a distance at which the part to be welded that is already held in the stud holder 15 can be ejected by renewed or further actuation of the loading pin 23. Of course, the drive 11 can also be controlled in such a way that the stud welding head is moved to a location at which the part to be welded that is already present can be ejected without danger.
Auf diese Weise ermöglicht die Erfindung in den vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen eine sichere Entscheidung, ob ein zu verschweißendes Teil im Bolzenhalter gehalten ist. Insbesondere beim Schweißen ohne Stützfuß kann hierdurch bzw. durch den Einsatz einer elektrisch isolierend ausgebildeten StirnseiteIn this way, the invention in the above-described embodiments enables a reliable decision to be made as to whether a part to be welded is held in the stud holder. In particular when welding without a support foot, this can be done or by using an electrically insulating front side.
im Bereich des Bolzenhalters sicher vermieden werden, dass beim Fehlen eines zu verschweißenden Teils der Bolzenhalter selbst auf das Werkstück aufgeschweißt wird. Auch bei üblichen Schweiß verfahren mit Stützfuß kann verhindert werden, dass zwischen der Stirnseite des Bolzenhalters und der Werkstückoberfläche ein Lichtbogen gezündet und damit der Bolzenhalter beschädigt wird.In the area of the stud holder, it can be safely avoided that the stud holder itself is welded onto the workpiece if there is no part to be welded. Even with conventional welding processes with a support foot, it can be prevented that an arc is ignited between the front of the stud holder and the workpiece surface, thus damaging the stud holder.
Des Weiteren kann auf eine korrekte Position des Bolzens im Bolzenhalter bzw. auf das Vorhandensein eines Bolzens der gewünschten richtigen Länge geschlossen werden.Furthermore, it can be concluded that the bolt is correctly positioned in the bolt holder or that a bolt of the desired correct length is present.
Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform eines Bolzenhalters 15, bei dem die elektrisch isolierende Stirnseite nicht durch den Bereich des Bolzenhalters gebildet ist, der für das Halten des zu verschweißenden Teils dient, sondern durch separate ein Distanzhaltemittel 16. Dieses kann, wie in Fig. 4 gezeigt, beispielsweise aus einem rohrförmigen Element bestehen, welches mit dem Bolzenhalter 15 selbst oder mir der axial beweglichen Schweißachse 5 verbunden ist. Die Stirnseite des Distanzhaltemittels 16 ragt um einen definierten Betrag über die Stirnseite des das zu verschweißende Teil haltenden Bereichs des Bolzenhalters hinaus, so dass ohne das Vorhandensein eines zu verschweißenden Teils beim Aufsetzten des Bolzenhalters auf ein Werkstück kein elektrischer Kontakt entsteht. Das Distanzhaltemittel 16 bzw. das rohrförmige Element kann an seiner Stirnseite drei oder mehrere, vorzugsweise jedoch drei Erhebungen 16b aufweisen. Zumindest die Stirnseite der Erhebungen 16b müssen in diesem Fall elektrisch isolierend ausgebildet sein. Die Erhebungen ermöglichen auf einfache Weise, visuell zu erkennen, ob die Schweißachse bzw. der Bolzenhalter senkrecht auf das Werkstück aufgesetzt wurde, d.h. ob ein Bolzen in der meist gewünschten senkrechten Stellung aufgeschweißt wird.Fig. 4 shows another embodiment of a stud holder 15, in which the electrically insulating front side is not formed by the area of the stud holder that serves to hold the part to be welded, but by a separate spacer 16. As shown in Fig. 4, this can consist, for example, of a tubular element that is connected to the stud holder 15 itself or to the axially movable welding axis 5. The front side of the spacer 16 protrudes by a defined amount beyond the front side of the area of the stud holder that holds the part to be welded, so that without the presence of a part to be welded, no electrical contact is made when the stud holder is placed on a workpiece. The spacer 16 or the tubular element can have three or more, but preferably three, elevations 16b on its front side. At least the front side of the elevations 16b must be designed to be electrically insulating in this case. The elevations make it easy to visually determine whether the welding axis or stud holder has been placed vertically on the workpiece, i.e. whether a stud is being welded in the vertical position that is usually desired.
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Anstelle des rohrförmigen Elements können die Distanzhaltemittel auch als 3 oder mehrere, vorzugsweise drei Arme ausgebildet sein, die um den Umfang des das zu verschweißende Teil haltenden Bereichs des Bolzenhalters angeordnet sind.
5Instead of the tubular element, the spacer means can also be designed as three or more, preferably three arms, which are arranged around the circumference of the area of the stud holder holding the part to be welded.
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Selbstverständlich können entsprechende Erhebungen zur visuellen Prüfung der senkrechten Stellung des Bolzenhalters bzw. der Schweißachse auch bei einem Bolzenhalter gemäß Fig. 2 vorgesehen sein. Die Erhebungen sind dann an den Stirnseiten der einzelnen Lamellen des Bolzenhalters angeordnet, die das zu verschweißende Teil halten. Die Erhebungen können auch durch bereichsweises Aufbringen jeweils einer isolierenden Schicht mit ausreichender Dicke erzeugt werden oder durch metallische Vorsprünge an den Stirnseiten der Lamellen, wobei zumindest die Stirnseiten der Vorsprünge mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet werden.Of course, corresponding elevations for visually checking the vertical position of the stud holder or the welding axis can also be provided in a stud holder according to Fig. 2. The elevations are then arranged on the front sides of the individual lamellae of the stud holder that hold the part to be welded. The elevations can also be created by applying an insulating layer of sufficient thickness to certain areas or by metallic projections on the front sides of the lamellae, with at least the front sides of the projections being coated with an electrically insulating material.
Claims (18)
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|---|---|---|---|
| DE20023018U DE20023018U1 (en) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | Stud welding device, in particular for stud welding without a support foot |
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Publications (1)
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Country Status (1)
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|---|---|---|---|---|
| EP4186630A1 (en) * | 2021-11-30 | 2023-05-31 | Hilti Aktiengesellschaft | Fixing method |
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2000
- 2000-06-08 DE DE20023018U patent/DE20023018U1/en not_active Expired - Lifetime
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| EP4186630A1 (en) * | 2021-11-30 | 2023-05-31 | Hilti Aktiengesellschaft | Fixing method |
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