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WO2013124181A1 - Verfahren und vorrichtung zum konditionieren von elektroden - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum konditionieren von elektroden Download PDF

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Publication number
WO2013124181A1
WO2013124181A1 PCT/EP2013/052717 EP2013052717W WO2013124181A1 WO 2013124181 A1 WO2013124181 A1 WO 2013124181A1 EP 2013052717 W EP2013052717 W EP 2013052717W WO 2013124181 A1 WO2013124181 A1 WO 2013124181A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
electrodes
conditioning
force
heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/052717
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alfred DÖTZER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO2013124181A1 publication Critical patent/WO2013124181A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/30—Features relating to electrodes
    • B23K11/3063—Electrode maintenance, e.g. cleaning, grinding

Definitions

  • the invention relates to a method and to a conditioning device for conditioning electrodes, in particular electrodes for resistance welding or resistance soldering.
  • Resistance welding electrodes are subject to wear during their use in welding processes, so it is usually necessary to replace them after a certain number of welding operations.
  • new or reworked resistance welding electrodes often develop less heat after a change, especially if they contain tungsten or molybdenum.
  • new or reworked resistance welding electrodes often develop less heat after a change, especially if they contain tungsten or molybdenum.
  • spe ⁇ cial Einfahrvorêt for example, are determined and implemented.
  • a method according to the invention for conditioning electrodes, in particular electrodes for resistance welding or resistance soldering comprises the following steps:
  • the electrodes out first, a kind of artificial aging and other GeWiS ⁇ se material hardening, so that the electrodes have after conditioning the same properties as those electrodes which have already undergone a certain number of resistance welding operations or horrslötvor réellen.
  • the heat and power cycle, according to which the To be conditioned electrodes can be determined for example by means of empirical experiments for different types of electrodes for resistance welding and welding components or for different types of electrodes for resistance soldering and corresponding solders and to be soldered components.
  • the conditioning of the electrode is performed outside a producti ⁇ onsline, in which the electrode is subsequently used for resistance welding or resistance brazing.
  • the conditioning of the electrodes takes place outside an actual production line, in which the electrodes are used for resistance welding or for resistance soldering.
  • the actual production processes are thus not affected by the conditioning process, so that they can continue to operate undisturbed.
  • the conditioning of the electrodes it is likewise possible for the conditioning of the electrodes to be outsourced, for example, to corresponding suppliers of electrodes, wherein the suppliers are given, for example, respective heat and force cycles, according to which different types of electrodes are to be retracted. Thereby can be obtained directly applicable in welding or soldering and pre-defined ⁇ be conditioned electrodes, so that a particularly friction-free production process is ensured.
  • a component is attached, which has substantially the same material composition as welding or soldering components, which are welded or soldered thereto after the conditioning of the electrode, after which the electrode contact surface with ⁇ means of Kraftaufbring adopted with the predetermined force against the Component is pressed.
  • it is also mög ⁇ Lich, bring more of such components at the component holder or a plurality of such components to be applied to a plurality of component holders.
  • automated conditioning of electrodes it is thus possible to supply a plurality of similar components to the conditioning process, at which the conditioning of one or alternatively also a plurality of electrodes is made possible.
  • several identical components formed as sheet metal strips could be used in the
  • Component holder are attached, which are then inserted through clocked between the electrodes to be conditioned.
  • the electrodes can then each be conditioned with a component having a corresponding material composition.
  • the heating of the electrode and the force applied to the electrode contact surface is measured with a sensor device of the conditioning device.
  • the conditioning process of the electrodes can be monitored particularly well.
  • control device based on the temperature and measured by the sensor device
  • the measured temperature and force values represent the control variables, which are compared with the guide variable predetermined by the heat and power cycle continuously during the conditioning of the resistance welding electrodes, so that a permanent adjustment of the process parameters during the conditioning is carried out. This ensures that the conditioning of the electrodes can be performed in a particularly reproducible and the same lead ⁇ bend good manner.
  • the electrode is heated by means of an induction heating of the heating device to the predetermined temperature.
  • the predetermined temperature can be set particularly precisely in a particularly simple manner, so that a correspondingly good conditioning of the electrode is ensured.
  • the electrode is conductively connected to a DC or AC source of the heating device and is heated by this to the predetermined temperature.
  • the heat generated by a entspre ⁇ sponding current flow through the electrode to be conditioned by means of Joule heat. This experiences the
  • two electrodes are attached to respective electrode holders with their respective electrode pads opposite each other, wherein the component zwi ⁇ rule arranged the electrode pads and then carried out a resistance welding process or a keepsslöt- process by means of the electrodes on the component becomes.
  • this resistance welding or istslötvorgang is also repeated several times according to the predetermined heat and power cycle.
  • the invention for conditioning of the electrodes is substantially repeated several times a resistance welding operation or horrslötvorgang according to this advantageous embodiment, so in this case at least essentially the sliding ⁇ chen ratios can be adjusted, as experienced by the electrodes at an actual welding or soldering process , This can ensure a particularly exact replica of the actual welding or soldering operation and thus a particular ⁇ DERS good conditioning of the electrodes.
  • a conditioning device according to the invention for conditioning of electrodes, in particular for electrodes for resistance welding or resistance soldering comprises
  • an electrode holder for mounting an electrode; a heating means for heating the electrode to a predetermined temperature;
  • a force applying means for applying a predetermined force to an electrode contact surface of the electrode
  • control device for controlling the heating device and the force application device after a predeterminable heat and power cycle.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a conditioning device for conditioning of electrodes with two electrode holders, in each of which an electrode is mounted, designed as an induction heater heating means for heating the electrodes and a force applicator for exerting a predetermined force on respective electrode pads of the electrodes; and 2 shows a schematic illustration of a further embodiment of the conditioning device shown in FIG. 1, which differs in that the electrodes are each connected in a conducting manner to a current source of the heating device.
  • Electrode 12 is shown in a schematic view in FIG.
  • the conditioning device 10 comprises two electrode holders 14, to each of which one of the electrodes 12 is attached. Furthermore, the conditioning device 10 comprises a heating device 16 for heating the electrodes 12.
  • the electrodes may be electrodes for resistance welding or resistance soldering.
  • the heating device 16 is designed as an induction heater, wherein respective inducers 18 are arranged on the electrodes 12 and connected to a medium-frequency or high-frequency generator 20.
  • the conditioning device 10 comprises two force application devices 22 for exerting a prescribable force on a respective electrode contact surface 24 of the electrodes 12. Furthermore, the conditioning device 10 comprises a control device 26 for controlling the heating device 16 and the force application devices 22 after a predeterminable heat and power cycle.
  • the conditioning device 10 comprises a component holder 28, to which a component 30 is attached, which has substantially the same material composition as welding components or soldering components (not shown here), which welds or brazes after the conditioning of the electrodes 12 by means of this who ⁇ the.
  • the construction of the conditioning device 10 shown here can be varied in many ways. For example, it is possible, in contrast to what is shown vertical arrangement of the electrodes to arrange them in a horizontal here not illustrated manner 12, wherein the construction ⁇ part 30 is then correspondingly vertically and not horizontally arranged ⁇ .
  • the conditioning device 10 includes the Kondi ⁇ tion istsvoriques a plurality of electrode holders 14 with a corresponding plurality of gene Erissermungseinrichtun- Kraftaufbring Rheinen 16 and 22 so that a plurality of electrodes 12 by means of the conditioning device 10 can be conditioned simultaneously.
  • the conditioning device 10 may include a plurality of component holders 28 so that multiple components 30 may be attached to the conditioning device 10 simultaneously.
  • the electrode holder 14 may be formed so flexible that a variety of electrodes can be added to it. Furthermore, the component holder 28 may also be designed so flexible that a wide variety of compo ⁇ le 30 can be added to it with different dimensions.
  • a process sequence for the conditioning of the electrode 12 will be explained by means of the invention shown Konditionie ⁇ approximately device 10th
  • the method for conditioning the electrodes 12 is carried out outside a production line, not shown here, in which the electrodes 12 are subsequently used for resistance welding or resistance soldering of welding electrodes, likewise not shown here. Soldered components are used.
  • the electrodes 12 are attached to the respective electrode holders 14 of the conditioning device 10.
  • the electrodes 12 are heated to a predetermined temperature by means of the respective inductors 18 of the heating device 16 attached thereto.
  • This temperature corresponds at least substantially to the temperature to which the electrodes get too hot 12 during a resistance welding process or during a ⁇ marsslötvorgangs he ⁇ .
  • a predetermined force is applied to the respective electrode pads 24 of the electrodes 12 by the respective force applying means 22.
  • the respective directions of movement of the electrodes 12 are indicated by the arrows 32.
  • the respective electric ⁇ dentitle vom 24 are therefore by means of the devices Kraftaufbring- 22 with the predetermined force against the component 30 pressed.
  • the heating device 16 or, in this case, the inductors 18 and the medium-frequency or high-frequency generator 20, as well as the force application devices 22 are controlled by the control device 26 after a predetermined heat and power cycle.
  • the heating of the electrodes 12 and the force applied to the electrode pads 24 force is measured.
  • the control device 26 in turn regulates the heating device 16 and the force application devices 22 on the basis of the temperature and force values measured by the sensor device and the predetermined heat and power cycle.
  • a pure control of the conditioning process is possible, for example by the inductors 18 in the present case be controlled by the control device 26 accordingly.
  • the force application devices 22 can be operated in a wide variety of ways. For example, it is possible for the force application devices 22 to be moved or actuated electrically, pneumatically, mechanically or else hydraulically. Depending on the force to be applied to the electrical 12 or on the electrode contact surfaces 24 and depending on the given boundary conditions, for example, space conditions, different forms of the force application devices 22 may be advantageous.
  • the actual welding or soldering process to which the electrodes 12 are fed after conditioning is simulated thereby.
  • the electrodes 12 thus have just such properties as they usually have electrodes 12 after they have passed through some resistance welding cycles or resistance soldering cycles.
  • the electrodes 12 can be fed directly to a resistance welding process or a resistance soldering process without further retraction without a scrap of welding or soldering components being produced.
  • FIG 2 a further embodiment of the condition- is approximately device 10 which is shown in Figure 1, shown by way ⁇ represents.
  • the conditioning device 10 shown here differs from that shown in FIG. 1 in that the heating device 16 comprises a current source 34, which is conductively connected to the two electrodes 12 with corresponding power cables 36.
  • the process for conditioning the electrodes 12 is substantially the same as already described above.
  • the only wesentli ⁇ che difference is that the electrode 12 to the power source 34, in which there may be a DC or AC power source both conductively connected, and by means of this by applying a predetermined current, for example by means of defined current pulses to be heated.
  • the heat to be achieved is generated by a corresponding current flow through the electrodes 12 to be conditioned by Joule heat.
  • the two electrodes 12 which are mounted opposite to each other at the respective electrode holders 14 with their respective electrode pads 24, supplied with current and corresponding to the marked with the arrow 32 direction of movement of the disposed between the electrode pads 24 component 30 fed and pressed to this.
  • a resistance welding operation is carried out on the component 30 by means of the electrodes 12th This welding operation is also repeated several times according to the predetermined heat and power cycle until the ge ⁇ desired conditioning of the electrodes has been established 12th Alternatively, it is also possible to carry out a resistance soldering process, wherein this resistance soldering process is also repeated several times in accordance with a predetermined heat and power cycle until the desired conditioning of the electrodes 12 has been established.
  • the advantage of performing an actual resistance welding method is that substantially the same conditions as the welding or soldering operations on the electrodes 12 to be performed in the production line can be realized.
  • a particularly good conditioning the electric ⁇ is achieved to 12 so that the properties can be adjusted to these exactly what they should have when supplied to the subsequent welding or brazing process within the production line ⁇ .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Konditionieren von Elektroden Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Konditionie- rungsvorrichtung zum Konditionieren von Elektroden, insbesondere von Elektroden zum Widerstandsschweißen oder Widerstandslöten . Widerstandsschweißelektroden unterliegen während ihrer Verwendung in Schweißprozessen einem Verschleiß, sodass es üblicherweise unumgänglich ist, diese nach einer gewissen Anzahl von Schweißvorgängen auszutauschen. Allgemein entwickeln neue oder überarbeitete Widerstandsschweißelektroden nach einem Wechsel häufig weniger Wärme, vor allem wenn diese Wolfram oder Molybdän enthalten. Infolgedessen werden häufig nicht dieselben Schweißergebnisse nach einem Wechsel der Widerstandsschweißelektroden erzielt, wie dies noch davor der Fall war. Je nach eingesetzten Widerstandsschweißelektroden und zu schweißenden Bauteilen ist es daher beim Einsatz neuer oder überarbeiteter Widerstandsschweißelektroden erforderlich, diese zunächst einzufahren. Dafür werden beispielsweise spe¬ zielle Einfahrvorgänge ermittelt und durchgeführt. Es werden über eine bestimmte Anzahl von zu schweißenden Schweißbautei- len meist veränderte Prozessparameter, z. B. höhere Ströme, verwendet, gegebenenfalls auch in mehreren Stufen. Falls da¬ durch nicht unmittelbar die gewünschten Schweißergebnisse erzielt werden können, ist es häufig unumgänglich, eine bestimmte - beispielsweise empirisch ermittelte - Anzahl von Schweißbauteilen als Ausschuss zu verwerfen. Das oben gesagte trifft ebenfalls in analoger Weise auf Elektroden zum Widerstandlöten zu. Die notwendigen Einfahrvorgänge in Kombination mit den teilweise unumgänglichen Ausschussbauteilen nach einem Wechsel der Elektroden zum Widerstandsschweißen oder Wi- derstandslöten haben zum Teil erhebliche Zusatzkosten zur Folge . Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Konditionieren von Elektroden bereitzustellen, mittels welchen aufwendige und kostenintensive Einfahrvorgänge nach einem Elektrodenwechsel vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch eine Kon- ditionierungsvorrichtung zum Konditionieren von Elektroden, insbesondere von Elektroden zum Widerstandsschweißen oder Wi- derstandslöten, mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Konditionieren von Elektroden, , insbesondere von Elektroden zum Widerstandsschweißen oder Widerstandslöten, umfasst die folgenden Schritte:
Anbringen einer Elektrode an einem Elektrodenhalter einer Konditionierungsvorrichtung;
Erwärmen der Elektrode mittels einer Erwärmungseinrichtung der Konditionierungsvorrichtung auf eine vorgegebene Temperatur;
Ausüben einer vorgegebenen Kraft auf eine Elektrodenkon- taktfläche der Elektrode mittels einer Kraftaufbringeinrichtung der Konditionierungsvorrichtung; und
Steuern der Erwärmungseinrichtung und der Kraftaufbring- einrichtung nach einem vorgegebenen Wärme- und Kraftzyklus mittels einer Steuereinrichtung der Konditionierungsvorrichtung .
Es ist also erfindungsgemäß vorgesehen, die Elektroden einer Wärmebehandlung in Kombination mit einer Aufbringung einer gewissen mechanischen Kraft nach einem vorgegebenen Wärme- und Kraftzyklus auszusetzen. Dadurch erfahren die Elektroden zum einen eine Art künstliche Alterung und zum anderen gewis¬ se Materialverfestigungen, sodass die Elektroden nach der Konditionierung dieselben Eigenschaften aufweisen, wie solche Elektroden, welche bereits eine gewisse Anzahl von Widerstandsschweißvorgängen oder Widerstandslötvorgängen durchlaufen haben. Der Wärme- und Kraftzyklus, gemäß welchem die Elektroden zu konditionieren sind, kann beispielsweise mittels empirischen Versuchen für verschiedene Arten von Elektroden zum Widerstandsschweißen und zu schweißenden Bauteilen bzw. für verschiedene Arten von Elektroden zum Widerstandslö- ten und entsprechenden Loten sowie zu lötenden Bauteilen ermittelt werden.
Somit wird ein Verfahren bereitgestellt, mittels welchem auf¬ wendige und kostenintensive Einfahrvorgänge nach einem Elekt- rodenwechsel vermieden werden können, sodass nach einer Konditionierung der Elektroden diese unmittelbar ohne weitere Einfahrvorgänge in einem entsprechenden Widerstandsschwei߬ verfahren oder Widerstandslötverfahren eingesetzt werden können, wobei keine Ausschussbauteile mehr während des Schweiß- bzw. Lötvorgangs aufgrund eines Elektrodenwechsels auftreten.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Konditionierung der Elektrode außerhalb einer Produkti¬ onslinie durchgeführt, in welcher die Elektrode anschließend zum Widerstandsschweißen oder zum Widerstandslöten eingesetzt wird. Mit anderen Worten erfolgt die Konditionierung der Elektroden außerhalb einer eigentlichen Produktionslinie, in welcher die Elektroden zum Widerstandsschweißen oder zum Widerstandslöten eingesetzt werden. Die eigentlichen Produkti- onsabläufe werden dadurch von dem Konditionierungsverfahren nicht beeinträchtigt, sodass diese ungestört weiter betrieben werden können. Des Weiteren ist es ebenfalls möglich, dass die Konditionierung der Elektroden beispielsweise an entsprechende Zulieferer von Elektroden ausgelagert wird, wobei den Zulieferern beispielsweise jeweilige Wärme- und Kraftzyklen vorgegeben werden, gemäß welchen unterschiedliche Typen von Elektroden einzufahren sind. Dadurch können unmittelbar in Schweiß- bzw. Lötverfahren einsetzbare und fertig konditio¬ nierte Elektroden bezogen werden, sodass ein besonders rei- bungsloser Produktionsablauf gewährleistet wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass an einer Bauteilhalterung der Konditionierungsvorrichtung ein Bauteil angebracht wird, welches im Wesentlichen die gleiche Materialzusammensetzung aufweist wie Schweiß- bzw. Lötbauteile, welche im Anschluss an die Konditionierung der Elektrode mittels dieser verschweißt bzw. gelötet werden, wonach die Elektrodenkontaktflache mit¬ tels der Kraftaufbringeinrichtung mit der vorgegebenen Kraft gegen das Bauteil gedrückt wird. Alternativ ist es auch mög¬ lich, mehrere solche Bauteile an der Bauteilhalterung bzw. mehrere solche Bauteile an mehreren Bauteilhalterungen anzu- bringen. Im Zuge einer beispielsweise automatisierten Konditionierung von Elektroden ist es so möglich, mehrere gleichartige Bauteile dem Konditionierungsvorgang zuzuführen, an welchen die Konditionierung einer oder alternativ auch mehrerer Elektroden ermöglicht wird. Beispielsweise könnten mehre- re gleiche als Blechstreifen ausgebildete Bauteile in der
Bauteilhalterung angebracht werden, wobei diese dann durchtaktet zwischen die zu konditionierenden Elektroden eingebracht werden. Je nachdem, welchem Schweiß- bzw. Lötvorgang die Elektroden nach deren Konditionierung zugeführt werden sollen, können die Elektroden dann jeweils mit einem Bauteil mit einer entsprechenden Materialzusammensetzung konditioniert werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, eine Mehrzahl von Elektroden an einer entsprechenden Mehrzahl von Elektrodenhaltern vorzusehen, so dass ein Parallelbetrieb in der Art ermöglicht wird, dass mehrere Elektroden gleichzeitig mittels der Konditionierungsvorrichtung konditioniert werden, wobei dann entsprechend auch mehrere Elektroden an jeweils zugeordnete Bauteile gedrückt werden. Es ist also erfindungs¬ gemäß vorgesehen, neben der Einbringung einer thermischen und mechanischen Belastung an den zu konditionierenden Elektroden diese zusätzlich gegen ein Bauteil zu drücken, welches zumindest die gleichen Materialeigenschaften wie die später im eigentlichen Schweiß- oder Lötprozess zu verschweißenden
Schweißbauteile bzw. miteinander zu verlötenden Bauteile auf- weist. Bei manchen Widerstandsschweiß- bzw. Widerstandslöt¬ vorgängen bewirkt nämlich auch der Kontakt mit den zu verbindenden Schweiß- bzw. Lötbauteilen eine zusätzliche Verände¬ rung der Elektrodenkontaktfläche, was durch das erfindungsge- mäße Verfahren ebenfalls berücksichtigt wird. Dadurch wird eine noch bessere Konditionierung der Elektroden erzielt, sodass dementsprechend konditionierte Elektroden die gewünsch¬ ten Eigenschaften aufweisen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass mit einer Sensoreinrichtung der Konditionie- rungsvorrichtung die Erwärmung der Elektrode und die auf die Elektrodenkontaktfläche aufgebrachte Kraft gemessen wird. Da- durch kann der Konditionierungsvorgang der Elektroden besonders gut überwacht werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Steuereinrichtung auf Basis der von der Sensoreinrichtung gemessenen Temperatur- und
Kraftwerte sowie dem vorgegebenen Wärme- und Kraftzyklus die Erwärmungseinrichtung und die Kraftaufbringeinrichtung regelt. Mit anderen Worten stellen die gemessenen Temperatur- und Kraftwerte die Regelgrößen dar, welche mit der durch den Wärme- und Kraftzyklus vorgegebenen Führungsgröße fortlaufend während des Konditionierens der Widerstandsschweißelektroden verglichen werden, sodass eine permanente Angleichung der Prozessparameter während des Konditionierens durchgeführt wird. Dadurch wird gewährleistet, dass die Konditionierung der Elektroden auf besonders reproduzierbare und gleichblei¬ bend gute Art und Weise durchgeführt werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Elektrode mittels einer Induktionsheizung der Erwärmungseinrichtung auf die vorgegebene Temperatur erhitzt. Dadurch kann auf besonders einfache Weise die vorgegebene Temperatur besonders exakt eingestellt werden, sodass eine entsprechend gute Konditionierung der Elektrode gewährleistet wird .
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Elektrode mit einer Gleich- oder Wechselstromquelle der Erwärmungseinrichtung leitend verbunden und mittels dieser auf die vorgegebene Temperatur erhitzt wird. Mit anderen Worten wird die Wärme durch einen entspre¬ chenden Stromfluss durch die zu konditionierende Elektrode mittels joulescher Wärme generiert. Dadurch erfährt die
Elektrode schon während des Konditionierungsvorgangs eine Er¬ wärmung auf die gleiche Art und Weise, wie sie bei dem ei¬ gentlichen Widerstandsschweißvorgang oder Widerstandslötvorgang gegeben ist, sodass die Konditionierung besonders ähnlich zu dem eigentlichen später folgenden Widerstandsschweiß- verfahren bzw. Widerstandslötverfahren durchgeführt wird, wodurch eine besonders gute Konditionierung der Elektroden gewährleistet wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zwei Elektroden an jeweiligen Elektrodenhaltern mit ihren jeweiligen Elektrodenkontaktflächen gegenüberliegend zueinander angebracht werden, wobei das Bauteil zwi¬ schen den Elektrodenkontaktflächen angeordnet und anschließend ein Widerstandsschweißvorgang oder ein Widerstandslöt- Vorgang mittels der Elektroden an dem Bauteil durchgeführt wird. Zudem wird dieser Widerstandsschweißvorgang oder Widerstandslötvorgang ebenfalls entsprechend dem vorgegebenen Wärme- und Kraftzyklus mehrfach wiederholt. Mit anderen Worten wird gemäß dieser vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zum Konditionieren der Elektroden im Wesentlichen mehrfach ein Widerstandsschweißvorgang oder Widerstandslötvorgang wiederholt, sodass hierbei zumindest im Wesentlichen die glei¬ chen Verhältnisse eingestellt werden können, wie sie die Elektroden bei einem eigentlichen Schweiß- bzw. Lötvorgang erfahren. Dadurch kann eine besonders exakte Nachbildung des eigentlichen Schweiß- bzw. Lötvorgangs und somit eine beson¬ ders gute Konditionierung der Elektroden gewährleistet werden . Eine erfindungsgemäße Konditionierungsvorrichtung zum Konditionieren von Elektroden, insbesondere für Elektroden zum Widerstandsschweißen oder Widerstandslöten, umfasst
einen Elektrodenhalter zum Anbringen einer Elektrode; eine Erwärmungseinrichtung zum Erwärmen der Elektrode auf eine vorgebbare Temperatur;
eine Kraftaufbringeinrichtung zum Ausüben einer vorgebbaren Kraft auf eine Elektrodenkontaktfläche der Elektrode; und
eine Steuereinrichtung zum Steuern der Erwärmungseinrichtung und der Kraftaufbringeinrichtung nach einem vorgebbaren Wärme- und Kraftzyklus.
Vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausführungen der Konditionierungsvor- richtung anzusehen, wobei hier insbesondere die Konditionie- rungsvorrichtung Mittel umfasst, mit dem die Verfahrens¬ schritte durchführbar sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzug ten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vor stehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmals¬ kombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschrei¬ bung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombi nationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
FIG 1 eine schematische Darstellung einer Konditionie- rungsvorrichtung zum Konditionieren von Elektroden mit zwei Elektrodenhaltern, in welchen jeweils eine Elektrode angebracht ist, einer als Induktionsheizung ausgebildeten Erwärmungseinrichtung zum Erwärmen der Elektroden und einer Kraft aufbringeinrichtung zum Ausüben einer vorgebbaren Kraft auf jeweilige Elektrodenkontaktflächen der Elektroden; und FIG 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der in FIG 1 gezeigten Konditionierungsvorrichtung, welche sich dadurch unterscheidet, dass die Elektroden jeweils mit einer Stromquelle der Erwärmungseinrichtung lei- tend verbunden sind.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Eine Konditionierungsvorrichtung 10 zum Konditionieren von
Elektroden 12 ist in einer schematischen Ansicht in FIG 1 gezeigt. Die Konditionierungsvorrichtung 10 umfasst dabei zwei Elektrodenhalter 14, an welchen jeweils eine der Elektroden 12 angebracht ist. Des Weiteren umfasst die Konditionierungs- Vorrichtung 10 eine Erwärmungseinrichtung 16 zum Erwärmen der Elektroden 12. Bei den Elektroden kann es sich dabei sowohl um Elektroden zum Widerstandsschweißen oder zum Widerstandslöten handeln. Im vorliegenden Fall ist die Erwärmungseinrichtung 16 als Induktionsheizung ausgebildet, wobei jeweili- ge Induktoren 18 an den Elektroden 12 angeordnet und mit einem Mittelfrequenz- oder Hochfrequenzgenerator 20 verbunden sind. Des Weiteren umfasst die Konditionierungsvorrichtung 10 zwei Kraftaufbringeinrichtungen 22 zum Ausüben einer vorgebbaren Kraft auf eine jeweilige Elektrodenkontaktfläche 24 der Elektroden 12. Weiterhin umfasst die Konditionierungsvorrichtung 10 eine Steuereinrichtung 26 zum Steuern der Erwärmungseinrichtung 16 und der Kraftaufbringeinrichtungen 22 nach einem vorgebbaren Wärme- und Kraftzyklus. Ferner umfasst die Konditionierungsvorrichtung 10 eine Bau- teilhalterung 28, an welcher ein Bauteil 30 angebracht ist, welches im Wesentlichen die gleiche Materialzusammensetzung aufweist wie hier nicht dargestellte Schweißbauteile bzw. Lötbauteile, welche im Anschluss an die Konditionierung der Elektroden 12 mittels dieser verschweißt bzw. verlötet wer¬ den . Der hier gezeigte Aufbau der Konditionierungsvorrichtung 10 kann dabei auf vielfache Art und Weise variiert werden. Z. B. ist es möglich, im Gegensatz zu der hier gezeigten vertikalen Anordnung der Elektroden 12 diese in einer horizontalen hier nicht dargestellten Art und Weise anzuordnen, wobei das Bau¬ teil 30 dann entsprechend vertikal und nicht horizontal ange¬ ordnet ist. Weiterhin ist es je nach gewählter Ausführungs¬ form der Konditionierungsvorrichtung 10 auch möglich, dass lediglich ein Elektrodenhalter 14 mit einer entsprechend nur einer darin aufgenommenen Elektrode 12 vorgesehen wird, sodass die Konditionierung jeweils an einer einzelnen Elektrode 12 erfolgt. Genauso ist es aber auch möglich, das die Kondi¬ tionierungsvorrichtung 10 eine Mehrzahl von Elektrodenhaltern 14 mit einer entsprechenden Mehrzahl an Erwärmungseinrichtun- gen 16 und Kraftaufbringeinrichtungen 22 umfasst, sodass eine Vielzahl von Elektroden 12 mittels der Konditionierungsvorrichtung 10 gleichzeitig konditioniert werden können. Zudem kann die Konditionierungsvorrichtung 10 eine Mehrzahl von Bauteilhalterungen 28 umfassen, so dass mehrere Bauteile 30 gleichzeitig an der Konditionierungsvorrichtung 10 angebracht werden können.
Die Elektrodenhalter 14 können so flexibel ausgebildet sein, dass unterschiedlichste Elektroden daran aufgenommen werden können. Des Weiteren kann die Bauteilhalterung 28 ebenfalls so flexibel ausgebildet sein, dass unterschiedlichste Bautei¬ le 30 mit verschiedenen Abmaßen daran aufgenommen werden können . Nachfolgend wird ein Verfahrensablauf zum Konditionieren der Elektroden 12 mittels der vorliegend gezeigten Konditionie¬ rungsvorrichtung 10 erläutert. Das Verfahren zum Konditionieren der Elektroden 12 wird außerhalb einer hier nicht dargestellten Produktionslinie durchgeführt, in welcher die Elekt- roden 12 anschließend zum Widerstandsschweißen bzw. Widerstandslöten von ebenfalls hier nicht dargestellten Schweißbzw. Lötbauteilen eingesetzt werden. Zunächst werden die Elektroden 12 an den jeweiligen Elektrodenhaltern 14 der Konditionierungsvorrichtung 10 angebracht. Anschließend werden die Elektroden 12 mittels der jeweils an diesen angebrachten Induktoren 18 der Erwärmungseinrichtung 16 auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt. Diese Temperatur entspricht dabei zumindest im Wesentlichen der Temperatur, auf welche die Elektroden 12 auch während eines Widerstands¬ schweißvorgangs bzw. während eines Widerstandslötvorgangs er¬ hitzt werden. Anschließend wird eine vorgegebene Kraft auf die jeweiligen Elektrodenkontaktflächen 24 der Elektroden 12 mittels der jeweiligen Kraftaufbringeinrichtung 22 ausgeübt. Die jeweiligen Bewegungsrichtungen der Elektroden 12 sind durch die Pfeile 32 gekennzeichnet. Die jeweiligen Elektro¬ denkontaktflächen 24 werden also mittels der Kraftaufbring- einrichtungen 22 mit der vorgegebenen Kraft gegen das Bauteil 30 gedrückt. Die Erwärmungseinrichtung 16 bzw. im vorliegenden Fall die Induktoren 18 und der Mittelfrequenz- oder Hochfrequenzgenerator 20, sowie die Kraftaufbringeinrichtungen 22 werden nach einem vorgegebenen Wärme- und Kraftzyklus mittels der Steuereinrichtung 26 gesteuert.
Mit einer hier nicht dargestellten Sensoreinrichtung der Konditionierungsvorrichtung 10 wird die Erwärmung der Elektroden 12 und die auf die Elektrodenkontaktflächen 24 aufgebrachte Kraft gemessen. Die Steuereinrichtung 26 regelt wiederum auf Basis der von der Sensoreinrichtung gemessenen Temperatur- und Kraftwerte sowie dem vorgegebenen Wärme- und Kraftzyklus die Erwärmungseinrichtung 16 und die Kraftaufbringeinrichtungen 22. Alternativ ist jedoch auch eine reine Steuerung des Konditionierungsvorgangs möglich, indem beispielsweise im vorliegenden Fall die Induktoren 18 mittels der Steuereinrichtung 26 entsprechend angesteuert werden.
Die Kraftaufbringeinrichtungen 22 können dabei auf unter- schiedlichste Arten betrieben werden. Beispielsweise ist es möglich, dass die Kraftaufbringeinrichtungen 22 elektrisch, pneumatisch, mechanisch oder auch hydraulisch bewegt bzw. betätigt werden. Je nach aufzubringender Kraft auf die Elektro- den 12 bzw. auf deren Elektrodenkontaktflachen 24 und je nach gegebenen Randbedingungen, beispielsweise Platzverhältnissen, können unterschiedliche Formen der Kraftaufbringeinrichtungen 22 vorteilhaft sein.
Durch das wiederholte Erwärmen der Elektroden in Kombination mit der Kraftaufbringung auf die Elektrodenkontaktflächen 24 der Elektroden 12 in Kombination mit dem dabei hergestellten Kontakt der Elektrodenkontaktflächen 24 mit dem Bauteil 30 erfolgt die Konditionierung der Elektroden 12. Mit anderen
Worten wird der eigentliche Schweiß- bzw. Lötvorgang, welchem die Elektroden 12 im Anschluss an die Konditionierung zugeführt werden, dadurch simuliert. Die Elektroden 12 weisen somit nach dem Konditionieren eben solche Eigenschaften auf, wie sie üblicherweise Elektroden 12 aufweisen, nachdem sie einige Widerstandsschweißzyklen bzw. Widerstandslötzyklen durchfahren haben. Dadurch können die Elektroden 12 ohne weitere Einfahrvorgänge unmittelbar einem Widerstandsschweißpro- zess bzw. einem Widerstandslötprozess zugeführt werden, ohne dass sich ein Ausschuss an Schweiß- bzw. Lötbauteilen ergibt.
In FIG 2 ist eine weitere Ausführungsform der Konditionie- rungsvorrichtung 10, welche in FIG 1 gezeigt ist, darge¬ stellt. Die vorliegend gezeigte Konditionierungsvorrichtung 10 unterscheidet sich von der in FIG 1 gezeigten dadurch, dass die Erwärmungseinrichtung 16 eine Stromquelle 34 um- fasst, welche mit entsprechenden Stromkabeln 36 leitend mit den beiden Elektroden 12 verbunden ist. Der Verfahrensablauf zum Konditionieren der Elektroden 12 ist im Wesentlichen der Gleiche, wie bereits oben geschildert. Der einzige wesentli¬ che Unterschied liegt darin, dass die Elektroden 12 mit der Stromquelle 34, bei welcher es sich sowohl um eine Gleichoder Wechselstromquelle handeln kann, leitend verbunden und mittels dieser durch Beaufschlagung mit einem vorgegebenen Strom, beispielsweise mittels definierten Stromimpulsen, erhitzt werden. Mit anderen Worten wird die zu erzielende Wärme durch einen entsprechenden Stromfluss durch die zu konditionierenden Elektroden 12 mittels joulescher Wärme generiert. Im vorlie¬ genden Fall werden die zwei Elektroden 12, welche an den je- weiligen Elektrodenhaltern 14 mit ihren jeweiligen Elektrodenkontaktflächen 24 gegenüberliegend zueinander angebracht sind, mit Strom beaufschlagt und entsprechend der mit dem Pfeil 32 gekennzeichneten Bewegungsrichtung auf das zwischen den Elektrodenkontaktflächen 24 angeordnete Bauteil 30 zuge- führt und an dieses angedrückt. Sobald ein elektrisch leiten¬ der Kontakt zwischen den beiden Elektroden 12 und dem Bauteil 30 hergestellt ist, wird ein Widerstandsschweißvorgang mittels der Elektroden 12 an dem Bauteil 30 durchgeführt. Dieser Schweißvorgang wird ebenfalls entsprechend dem vorgegebenen Wärme- und Kraftzyklus mehrfach wiederholt, bis sich die ge¬ wünschte Konditionierung der Elektroden 12 eingestellt hat. Alternativ ist es auch möglich, einen Widerstandslötvorgang durchzuführen, wobei dieser Widerstandslötvorgang ebenfalls entsprechend einem vorgegebenen Wärme- und Kraftzyklus mehr- fach wiederholt wird, bis sich die gewünschte Konditionierung der Elektroden 12 eingestellt hat.
Der Vorteil einer Durchführung eines tatsächlichen Widerstandsschweißverfahrens bzw. Widerstandslötverfahrens liegt darin, dass im Wesentlichen die gleichen Bedingungen wie bei den in der Produktionslinie durchzuführenden Schweiß- bzw. Lötvorgängen an den Elektroden 12 realisiert werden können. Dadurch wird eine besonders gute Konditionierung der Elektro¬ den 12 erreicht, sodass an diesen genau die Eigenschaften eingestellt werden können, welche sie bei Zuführung zu dem späteren Schweiß- bzw. Lötprozess innerhalb der Produktions¬ linie aufweisen sollen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Konditionieren von Elektroden (12), insbesondere von Elektroden (12) zum Widerstandsschweißen oder Wi- derstandslöten, mit den Schritten:
Anbringen einer Elektrode (12) an einem Elektrodenhalter (14) einer Konditionierungsvorrichtung (10);
Erwärmen der Elektrode (12) mittels einer Erwärmungseinrichtung (16) der Konditionierungsvorrichtung (10) auf eine vorgegebene Temperatur;
Ausüben einer vorgegebenen Kraft auf eine Elektrodenkon- taktfläche (24) der Elektrode (12) mittels einer Kraft¬ aufbringeinrichtung (22) der Konditionierungsvorrichtung (10); und
- Steuern der Erwärmungseinrichtung (16) und der Kraftaufbringeinrichtung (22) nach einem vorgegebenen Wärme- und Kraftzyklus mittels einer Steuereinrichtung (26) der Konditionierungsvorrichtung (10) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konditionierung der Elektrode (12) außerhalb einer Produktionslinie durchgeführt wird, in welcher die Elektrode (12) anschließend zum Widerstandsschweißen oder zum Widerstandslöten eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Bauteilhalterung (28) der Konditionierungsvorrichtung (10) ein Bauteil (30) angebracht wird, welches im Wesentlichen die gleiche Materialzusammensetzung aufweist wie Schweiß- bzw. Lötbauteile, welche im Anschluss an die Kondi¬ tionierung der Elektrode (12) mittels dieser verschweißt bzw. gelötet werden, wonach die Elektrodenkontaktfläche (24) mit¬ tels der Kraftaufbringeinrichtung (22) mit der vorgegebenen Kraft gegen das Bauteil (30) gedrückt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Sensoreinrichtung der Konditi¬ onierungsvorrichtung (10) die Erwärmung der Elektrode (12) und die auf die Elektrodenkontaktflache (24) aufgebrachte Kraft gemessen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (26) auf Basis der von der Sensoreinrichtung gemessenen Temperatur- und Kraftwerte sowie dem vorgegebenen Wärme- und Kraftzyklus die Erwärmungseinrichtung (16) und die Kraftaufbringeinrichtung (22) regelt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (12) mittels einer Induk¬ tionsheizung (18, 20) der Erwärmungseinrichtung (16) auf die vorgegebene Temperatur erhitzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (12) mit einer Gleich- oder Wechselstromquelle (34) der Erwärmungseinrichtung (16) leitend verbunden und mittels dieser auf die vorgegebene Tempe¬ ratur erhitzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Elektroden (12) an jeweiligen Elektrodenhaltern (14) mit ihren jeweiligen Elektrodenkontaktflächen (24) gegenüberliegend zueinander angebracht werden, wobei das Bauteil (30) zwischen den Elektrodenkontaktflächen (24) angeordnet und anschließend ein Widerstandschweißvorgang oder ein Widerstandslötvorgang mittels der Elektroden (12) an dem Bauteil (30) durchgeführt wird.
9. Konditionierungsvorrichtung (10) zum Konditionieren von
Elektroden (12), insbesondere von Elektroden (12) zum Widerstandsschweißen oder Widerstandslöten, mit
einem Elektrodenhalter (14) zum Anbringen einer Elektrode (12);
- einer Erwärmungseinrichtung (16) zum Erwärmen der Elektrode (12) auf eine vorgebbare Temperatur; einer Kraftaufbringeinrichtung (22) zum Ausüben einer vorgebbaren Kraft auf eine Elektrodenkontaktflache (24) der Elektrode (12); und
einer Steuereinrichtung (26) zum Steuern der Erwärmungs- einrichtung (16) und der Kraftaufbringeinrichtung (22) nach einem vorgebbaren Wärme- und Kraftzyklus.
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