DE10031689A1 - Geteilte Pingeometrie - Google Patents

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pin-Werkzeug für das Reibrührschweißen zu schaffen, dass eine gute Materialverdichtung im Totraum des verfahrenden Pin-Werkzeuges und eine ausreichende Vorschubgeschwindigkeit ermöglicht. DOLLAR A Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Pin-Werkzeug (1) eine Multi-Pin-Geometrie aufweist oder dadurch, dass der Pin (2) des Pin-Werkzeuges (1) mindestens eine radiale Durchgangsöffnung (12) aufweist. DOLLAR A Die Erfindung findet Anwendung an einem Pin-Werkzeug für das Reibrührschweißen, das sich rotierend um seine lotrecht zur Schweißnaht gelagerte Körperachse und gleichzeitig in Richtung der Schweißnaht vorwärtsbewegend in die Oberfläche des zu schweißenden Materials einreibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Pin-Werkzeug für das Reibrühr­ schweißen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bisher muss beim Reibrührschweißen im Totraum des entlang des Schweißstosses bewegten und sich dabei drehenden Pin-Werkzeuges mit einer vertikalen Druckaufbringung und/oder der Begrenzung der Vorschubgeschwindigkeit des Pin-Werkzeuges dafür gesorgt werden, dass dort eine ausreichende Materialverdichtung zur Ausbildung einer guten Schweißnaht stattfindet. Die Aufbringung von vertikalem Druck auf das aufgeriebene Material des Schweiß­ stosses wird beispielsweise mit der Schulter des Pin-Werkzeuges oder von der Halterung des Pin-Werkzeuges ausgeübt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pin-Werkzeug für das Reibrührschweißen zu schaffen, dass eine gute Materialver­ dichtung im Totraum des verfahrenden Pin-Werkzeuges und eine ausreichende Vorschubgeschwindigkeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß, durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß werden zur Lösung der Aufgabe zwei unterschied­ liche Konzepte für die Gestaltung des Pin-Werkzeuges vorge­ schlagen. Zum einen ist zur Erzielung einer besseren horizon­ talen Materialverteilung und zur zusätzlichen Erzielung einer Schneidwirkung der herkömmliche, einzelne Pin durch eine Multi- Pin-Geometrie ersetzt und zum anderen ist dazu ein herkömmlicher, massiver Pin mit einer radialen Durchgangsöffnung ver­ sehen.

Beide Lösungsvarianten erzielen eine ausreichende Material­ verdichtung im Totraum ohne dazu im Totraum extra einen ver­ tikalen Druck aufbringen zu müssen und verringern gleichzeitig die erforderlichen Vorschubkräfte am Pin-Werkzeug.

Durch die erfindungsgemäß geringer aufzubringenden, vertikalen Gesamtkräfte benötigen die zu fügenden Bauteile keine aufwen­ dige, vertikale Abstützung und im Zusammenhang mit den außerdem verringerten, erforderlichen Vorschubkräften ermöglichen die erfindungsgemäßen Lösungen vorteilhaft eine Adaption des Reibrührschweißens auf einen Montage-Roboter.

Der mit den erfindungsgemäßen Lösungen erreichbare höhrere horizontale Materialfluss in den Totraum ermöglicht vorteilhaft die Erzielung einer höheren Vorschubgeschwindigkeit bei Einhal­ tung einer guten Schweißnahtqualität.

Anhand der Zeichnung werden nachstehend Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Multi-Pin-Geometrie,

Fig. 2 zeigt ein Pin-Werkzeug mit radialer Durchgangsöffnung.

Fig. 3 zeigt ein Pin-Werkzeug mit zwei orthogonal zueinander angeordneten, radialen Durchgangsöffnungen.

Das in Fig. 1 gezeigte Pin-Werkzeug 1 hat eine Multi-Pin-Geome­ trie und besteht aus den einzelnen, zueinander beabstandeten Pins 2, einem rotierenden und in Schweißrichtung verschiebbaren Halter 3 zur Aufnahme der Pins 2 und einem aufsetzbaren Gegen­ stück 4.

Das Pin-Werkzeug 1 ist am Startpunkt der Schweißnaht mit seinen beiden Pins 2 durch eine Durchgangsbohrung 7 im Stoss der Bau­ teile und 6 gesteckt, die mit der Schweißnaht zusammengefügt werden. In bekannter Weise wird das Gegenstück 4 auf die aus der Durchgangsbohrung 7 herausragenden Enden der Pins 2 geschoben und am Pin-Werkzeug 1 befestigt.

Die geschnittene Draufsicht "A-A" der Fig. 1 zeigt die Ausbil­ dung der Multi-Pin-Geometrie. In einem herkömmlichen, massiven Pin sind durch Anbringen eines durch die Pin-Mitte verlaufenden Spaltes 9 zwei einzelne, symmetrische angeordnete Pins 2 erzeugt. Diese weisen - sich über die Pin-Länge erstreckende - Kanten 10 und 11 auf. Auf jedem Pin 2 ist die in Drehrichtung 8 wirkende Kante 10 als Schneide ausgebildet und die entgegenge­ setzte Kanten 11 ist abgestumpft. Durch diese Abstumpfung kann die jeweils benachbarte Kante 10 frei als Schneide wirken.

Grundsätzlich lässt sich das vorangehend beschriebene Ausfüh­ rungsbeispiel auch in einem Reibrührschweißverfahren reali­ sieren, in dem das Pin-Werkzeug 1 kein Gegenstück 4 aufweist. Die mit dem Halter 3 rotierenden Pins 2 werden dabei in bekannter Weise in den Stoss der zu schweißenden Bauteile 5 und 6 am Startpunkt der Schweißnaht hineingedrückt.

Der Pin 2 des in Fig. 3 gezeigten Pin-Werkzeuges 1 ist mit einer radialen Durchgangsöffnung 12 versehen.

Abweichend zu der vorangehend beschriebenen Ausführungsform ist das Pin-Werkzeug 1 ohne Gegenstück 4 ausgebildet. Der Start des Reibrührschweißens mit dem hier gezeigten Pin-Werkzeug erfolgt in der voranstehend beschriebenen Verfahrensvariante durch ein Eindrücken des rotierenden Pins 2 in das zu schweißende Mate­ rial.

Alternativ lässt sich auch diese Lösungsvariante - wie voran­ gehend zu Fig. 1 beschrieben - mit einem Pin-Werkzeug 1 realisieren, das ein Gegenstück 4 aufweist und durch eine Durch­ gangsbohrung 7 am Startpunkt der Schweißnaht gesteckt wird.

Die radiale Durchgangsöffnung 12 ist in Fig. 2 als Bohrung aus­ gebildet. Alternativ dazu können auch radiale Durchgangsöff­ nungen mit alternativen Formen für den Öffnungquerschnitt Verwendung finden; z. B. kann die Durchgangsöffnung als Schlitz mit einem rechteckförmigen Öffnungsquerschnitt ausgebildet sein.

In Fig. 3 eine Variante eines Pin-Werkzeuges 1 - bestehend aus Pin2 und Halter 3 - mit zwei orthogonal zueinander angeord­ neten Durchgangsöffnungen 12 gezeigt. Dadurch sind vier als Pin wirkende Stege 13 ausgebildet. Die Stege 13 selbst sind mit ihrem rechteckförmigen Querschnitt jeweils um 90 grad verdreht zueinander angeordnet. Der horizontale Materialfluß erfolgt durch die Durchgangsöffnungen 12. Diese Variante kann auch so ausgebildet sein, dass die Durchgangsöffnungen 12 als zur Stirnseite 14 des Pins 2 hin als offene Spalte ausgebildet sind und dadurch die voranstehend beschriebenen Stege 13 in einer Multi-Pin-Geometrie vier freistehende Pins 2 bilden.

Claims (7)

1. Pin-Werkzeug für das Reibrührschweißen, das sich rotierend um seine lotrecht zur Schweißnaht gelagerte Körperachse und gleichzeitig in Richtung der Schweißnaht vorwärtsbewegend in die Oberfläche des zu schweißenden Materials einreibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Pin-Werkzeuges (1) eine Multi-Pin- Geometrie aufweist.

2. Pin-Werkzeug für das Reibrührschweißen, das sich rotierend um seine lotrecht zur Schweißnaht gelagerte Körperachse und gleichzeitig in Richtung der Schweißnaht vorwärtsbewegend in die Oberfläche des zu schweißenden Materials einreibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Pin (2) des Pin-Werkzeuges (1) mindestens eine radiale Durchgangsöffnung (12) aufweist.

3. Pin-Werkzeug nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Multi-Pin-Geometrie aus zwei symmetrisch zueinander angeordneten Pins (2) besteht, die mit einem Spalt (9) zuein­ ander beabstandet sind und von denen jeder jeweils eine in Drehrichtung (8) wirkende Kante (10) mit Schneidwirkung und eine abgestumpfte Kante(11)aufweist.

4. Pin-Werkzeug nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Durchgangsöffnung (12) als Bohrung ausgebildet ist.

5. Pin-Werkzeug nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Durchgangsöffnung (12) als Schlitz mit einem rechteckigen Öffnungsquerschnitt ausgebildet ist.

6. Pin-Werkzeug nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei radiale Durchgangsöffnungen (12) orthogonal zuein­ ander angeordnet sind.

7. Pin-Werkzeug nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die zwei radialen Durchgangsöffnungen (12) enstehenden Stege (13) mit ihrem rechteckförmigen Querschnitt jeweils um 90 grad zueinander verdreht angeordnet sind.