DE102006013342B3

DE102006013342B3 - Vorrichtung und Verfahren zum Verschweißen von Gegenständen

Info

Publication number: DE102006013342B3
Application number: DE200610013342
Authority: DE
Inventors: Peter Rickers
Original assignee: GEDIA Gebrueder Dingerkus GmbH
Current assignee: GEDIA Gebrueder Dingerkus GmbH
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2026-03-24

Abstract

Um eine Vorrichtung zum Verschweißen von Befestigungsmitteln mit metallischen Schweißgutträgern, mit einer ersten Schweißelektrode (3), die eine Positionier- und gegebenenfalls eine Zentriervorrichtung für einen Schweißgutträger aufweist, einer zweiten Schweißelektrode (4), die unter Zwischenlage des anzuschweißenden Gegenstandes zum Schweißgutträger hin und von diesem weg verstellbar ist, wobei die zweite Schweißelektrode (4) eine zum anzuschweißenden Gegenstand hin offene Kammer (5) aufweist, die in einer Schweißsolllage mit ihrem Stirnrand am anzuschweißenden Gegenstand in einem dessen Lochung umgebenen Bereich anliegt, zu schaffen, welches die Schweißung überwacht, wird vorgeschlagen, dass die Kammer (5) über einen Kanal (6, 7) mit einer Anschlussleitung einer Druckgasversorgungsvorrichtung verbunden ist, die mit einem Druckmessgerät gekoppelt ist, und mit deren Hilfe in der Kammer (5) ein Gasdruck aufbaubar, wobei der in der Kammer (5) aufgebaute Gasdruck mittels des Druckmessgerätes erfassbar ist und das Druckmessgerät mit einer Steuerung der Schweißvorrichtung gekoppelt ist, mittels derer die Schweißvorrichtung bei Erreichen oder Überschreiten eines Solldruckes zur Durchführung der Schweißung aktivierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschweißen von Gegenständen, insbesondere Muttern oder dergleichen gelochten Befestigungsmitteln, mit metallischen Schweißgutträgern, insbesondere Bauteilen, beispielsweise einer Platine, insbesondere nach dem Widerstandspressschweißverfahren, mit einer ersten Schweißelektrode, die eine Positionier- und gegebenenfalls eine Zentriervorrichtung für einen Schweißgutträger aufweist, einer zweiten Schweißelektrode, die unter Zwischenlage eines anzuschweißenden Gegenstandes zum Schweißgutträger hin und von diesem weg verstellbar ist, wobei die zweite Schweißelektrode eine zum anzuschweißenden Gegenstand hin offene Kammer aufweist, die in einer Schweißsolllage mit ihrem Stirnrand am anzuschweißenden Gegenstand in einem dessen Lochung umgebenen Bereich anliegt.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verschweißen von Gegenständen, die insbesondere ein Schaftteil und ein Kopfteil aufweisen, mit metallischen Schweißgutträgern, insbesondere Bauteilen, beispielsweise einer Platine, insbesondere nach dem Widerstandspressschweißverfahren, mit einer ersten Schweißelektrode, die eine Positionier- und gegebenenfalls eine Zentriervorrichtung für einen Schweißgutträger aufweist, einer zweiten Schweißelektrode, die unter Zwischenlage eines anzuschweißenden Gegenstandes zum Schweißgutträger hin und von diesem weg verstellbar ist, wobei in einer Schweißsolllage der Schaft des anzuschweißenden Gegenstandes durch eine Lochung des Bauteils in die erste Schweißelektrode hineinragt und mit dem Kopfteil an einem die Lochung umgebenen Bereich anliegt.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verschweißen von Gegenständen, insbesondere Muttern oder dergleichen gelochten Befestigungsmitteln, mit metallischen Schweißgutträgern, insbesondere Bauteilen, beispielsweise einer Platine, insbesondere nach dem Widerstandspressschweißverfahren mit Buckeln, mit einer ersten Schweißelektrode, an der der Schweißgutträger zentriert und gegebenenfalls positioniert wird, und einer zweiten Schweißelektrode, die unter Zwischenlage eines anzuschweißenden Gegenstandes zum Schweißgutträger hin und von diesem weg verstellt wird, wobei in der zweiten Schweißelektrode eine zum anzuschweißenden Gegenstand hin offene Kammer gebildet ist, die in einer Schweißsolllage mit ihrer Umrandung am anzuschweißenden Gegenstand in einem dessen Lochung umgebenen Bereich angelegt wird.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verschweißen von Gegenständen, die insbesondere ein Schaftteil und ein Kopfteil aufweisen, mit metallischen Schweißgutträgern, insbesondere Bauteilen, beispielsweise einer Platine, insbesondere nach dem Widerstandspressschweißverfahren, mit einer ersten Schweißelektrode, an der der Schweißgutträger zentriert und gegebenenfalls positioniert wird, und einer zweiten Schweißelektrode, die unter Zwischenlage eines anzuschweißenden Gegenstandes zum Schweißgutträger hin und von diesem weg verstellt wird, wobei in einer Schweißsolllage der Schaft des anzuschweißenden Gegenstandes durch eine an dem Bauteil ausgebildete Lochung in die erste Schweißelektrode hineinragt und mit dem Kopfteil an einem die Lochung umgebenen Bereich angelegt wird.
Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind im Stand der Technik vielfach bekannt.
Beim Verschweißen von Gegenständen wie beispielsweise Muttern oder Schrauben mit metallischen Schweißgutträgern, wie beispielsweise einer Platine durch das Widerstandspressschweißverfahren wird ein elektrischer Strom mit konduktiven Elektroden durch die zu verschweißende Zone geleitet. Die Mutter liegt dabei mit Schweißbuckeln oder die Unterseite des Kopfes der Schraube liegt dabei mit Schweißbuckeln auf dem Schweißgutträger auf. Die für das Verschweißen notwendige Kraft wird durch die Elektroden von außen aufgebracht. Infolge des an den Berührflächen der Metalle auftretenden elektrischen Übergangswiderstandes erwärmt sich dieser Bereich und wird schmelzflüssig. Die schmelzflüssigen Phasen verbinden sich und erstarren zu einer Schweißverbindung.
Bekannte Schweißsteuerungen ermöglichen die Überwachung/Regelung der eingestellten Schweißparameter. Erfahrungsgemäß können folgende Überwachungen nicht beziehungsweise nur sehr schwer realisiert werden.

1. Die Mutter ist falsch herum eingelegt.
2. Es ist eine falsche Mutter eingelegt.
3. Beim Verschweißen von zwei Muttern/Schrauben gleichzeitig: Überprüfung ob beide Muttern/Schrauben vorhanden sind und/oder eine oder beide Muttern/Schrauben falsch herum eingelegt sind.
4. Ist die Schraube zu kurz.
5. Ist der Schraubenschaft zu dünn.

Diese Fehler führen unweigerlich zu einem Nicht-in-Ordnung-Bauteil.

Aus der DE 102 09 492 A1 geht eine Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen hervor, nämlich eine Vorrichtung zum Verschweißen von Gegenständen, insbesondere Muttern oder dergleichen gelochten Befestigungsmitteln, mit metallischen Schweißgutträgern, insbesondere Bauteilen, beispielsweise einer Platine, insbesondere nach dem Widerstandspressschweißverfahren,
mit einer ersten Schweißelektrode, die eine Positionier- und gegebenenfalls eine Zentriervorrichtung für einen Schweißgutträger aufweist,
einer zweiten Schweißelektrode, die unter Zwischenlage des anzuschweißenden Gegenstandes zum Schweißgutträger hin und von diesem weg verstellbar ist,
wobei die zweite Schweißelektrode eine zum anzuschweißenden Gegenstand hin offene Kammer aufweist,
die in einer Schweißsolllage mit ihrem Stirnrand am anzuschweißenden Gegenstand in einem dessen Lochung umgebenen Bereich anliegt.

Bei dieser Vorrichtung wird ein Gas in die Kammer der ersten Schweißelektrode und weiter durch eine Spalt geleitet, so dass der Zentrierstift von beispielsweise Druckluft umspült wird. Dadurch soll ein Eindringen von Schweißspritzern oder Schweißrückständen in den Spalt zwischen der Elektrode und dem Zentrierstift verhindert werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gattungsgemäßer Art zu schaffen, beziehungsweise ein Verfahren gattungsgemäßer Art zu schaffen, welches die ordnungsgemäße Schweißung überwacht, und welches vorzugsweise den Schweißgutträger ausschließlich bei ordnungsgemäßer Schweißung zur Entnahme freigibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei gelochten Bauteilen, beispielsweise Muttern, vorrichtungsmäßig vorgeschlagen, dass die Kammer über einen Kanal mit einer Anschlussleitung einer Druckgasversorgungsvorrichtung verbunden ist, die mit einem Druckmessgerät gekoppelt ist, und mit deren Hilfe in der Kammer ein Gasdruck aufbaubar ist, wobei mittels des Druckmessgerätes der in der Kammer aufgebaute Gasdruck erfassbar ist und das Druckmessgerät mit einer Steuerung der Schweißvorrichtung gekoppelt ist, mittels derer die Schweißvorrichtung bei Erreichen oder Überschreiten eines Solldruckes zur Durchführung der Schweißung aktivierbar ist.

Als weitere Lösung dieser Aufgabe bei Bauteilen mit Schaft und Kopf, zum Beispiel Schrauben, wird vorrichtungsmäßig vorgeschlagen, dass die erste Schweißelektrode eine das Ende des Schaftteiles des anzuschweißenden Gegenstandes umgebene Kammer aufweist, wobei die Kammer über einen Kanal mit einer Anschlussleitung einer Druckgasversorgungsvorrichtung verbunden ist, die mit einem Druckmessgerät gekoppelt ist, und mit derer Hilfe in der Kammer ein Gasdruck aufbaubar ist, wobei mittels des Druckmessgerätes der in der Kammer aufgebaute Gasdruck erfassbar ist, und das Druckmessgerät mit einer Steuerung der Schweißvorrichtung gekoppelt ist, mittels derer die Schweißvorrichtung bei Erreichen oder Überschreiten eines Solldruckes zur Durchführung der Schweißung aktivierbar ist.

Verfahrensmäßig wird zur Lösung der Aufgabe bei gelochten Befestigungsmitteln vorgeschlagen, dass der Kammer ein Gas zugeführt wird, der erzeugte Gasdruck gemessen wird, und mit einem Sollwert verglichen wird, bei Übereinstimmung von Sollwert und Istwert oder wenn der Istwert den Sollwert übersteigt, der Schweißstrom freigegeben wird oder wenn der Istwert den Sollwert unterschreitet, der Schweißstrom abgeschaltet bleibt, wobei die Kammer durch den in Solllage eingelegten anzuschweißenden Gegenstand gegen die Umgebungsatmosphäre abgedichtet wird oder durch den in Falschposition eingelegten anzuschweißenden Gegenstand nicht abgedichtet wird.

Weiter wird verfahrensmäßig zur Lösung der Aufgabe bei Gegenständen mit Schaftteil und Kopf vorgeschlagen, dass in einer in oder an der ersten Schweißelektrode um das freie Ende des Schaftteils gebildeten Kammer ein Gas zugeführt wird, der erzeugte Gasdruck gemessen wird, und mit einem Sollwert verglichen wird, bei Übereinstimmung von Sollwert und Istwert, oder wenn der Istwert den Sollwert übersteigt, der Schweißstrom freigegeben wird oder wenn der Istwert den Sollwert unterschreitet, der Schweißstrom abgeschaltet bleibt, wobei die Kammer durch den in Solllage eingelegten eine Sollabmessung aufweisenden anzuschweißenden Gegenstand gegen die Umgebungsatmosphäre abgedichtet wird oder durch den in Falschposition eingelegten oder eine Falschabmessung aufweisenden anzuschweißenden Gegenstand nicht abgedichtet wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Beim Verschweißen von Muttern oder dergleichen gelochten Befestigungsmittel mit Bauteilen, wie beispielsweise einer Platine wird zuerst die Platine und anschließend die Mutter durch den Konus des Zentrierstiftes zentriert. Durch den Konus des Zentrierstiftes liegt die Mutter immer mittig auf dem Stift und dabei wird gleichzeitig das Gewinde der Mutter gegen Schweißspritzer geschützt.

In der zweiten Schweißelektrode befindet sich eine durchgehende Bohrung, welche beispielsweise von einem außerhalb des Werkzeuges angeordneten Kompressor mit Gasdruck beaufschlagt wird. Dieser Gasdruck kann beispielsweise 0,3 bis 0,5 bar betragen. In diese Gasdruckversorgung wird ein Druckmessgerät geschaltet, welches den Druck im System erfasst und auswertet. Als Gas kann Luft verwendet werden.

Nach Auflegen der Mutter auf den Zentrierstift fährt die zweite Schweißelektrode für den Schweißvorgang herab auf die Mutter, und die Lochung der Mutter wird einerseits durch einen Konus des Zentrierstiftes und andererseits durch die zweite Schweißelektrode abgedichtet. Die Mutter stützt sich dabei mit den an ihrer Unterseite vorgesehenen Schweißbuckeln an dem Schweißgutträger ab. Es baut sich somit in dieser so gebildeten Kammer ein Druck auf, der gemessen wird. Der in der Kammer gemessene Druck wird von einer elektronischen Steuerung ausgewertet und mit einem gespeicherten Solldruck verglichen. Nach Erreichen beziehungsweise Übersteigen des gespeicherten Solldruckes wird die Schweißung aktiviert.

Dabei wird zur Ermittlung des erforderlichen Schaltdruckes die zweite Schweißelektrode kraftlos auf die Mutter gefahren und der sich im System aufbauende Druck gemessen.

Bei einigen Anwendungsfällen ist ein Druckaufbau und eine Druckmessung durch die zweite Schweißelektrode nicht möglich. Dies ist beispielsweise bei direkt gekühlten Elektrodenkappen der Fall. In diesem Fall kann die Gaszufuhr durch einen im Zentrierstift ausgebildeten Kanal erfolgen.

Um einen ungewünschten Luftaustritt zwischen Zentrierstift und erster Schweißelektrode zu vermeiden, ist eine entsprechend enge Passung gewählt.

Ist nun beispielsweise eine Mutter verkehrt herum eingelegt, so liegen die Schweißbuckel an der zweiten Elektrode an und das Gas kann durch die Zwischenräume der Schweißbuckel entweichen. Es kann sich somit kein Druck in der Kammer aufbauen und der benötigte Solldruck zur Durchführung der Schweißung wird nicht erreicht. Die Schweißung wird also durch das Steuerungssystem nicht freigegeben. Eine Nicht-in-Ordnung-Schweißung ist somit nicht möglich.

Die andere Lösung findet beim Verschweißen von Gegenständen wie beispielsweise Schrauben, die ein Schaftteil und ein Kopfteil aufweisen, mit metallischen Schweißgutträgern, beispielsweise einer Platine, Verwendung. Das Kopfteil weist unterseitig einen ringförmig um den Schaft umlaufenden Schweißbuckel auf. Hierbei ist die Platine auf die erste Schweißelektrode und die Schraube in die Lochung in der Platine eingelegt. Die zweite Schweißelektrode ist auf den Kopf abgesenkt. In der ersten Schweißelektrode ist ein Zentrierelement in Form einer Keramikhülse zur Zentrierung der Schraube vorgesehen. Der Hülse nachfolgend ist eine Dichtung in Form eines Dichtringes vorgesehen, welche die Kammer, die um den Schraubenschaft herum durch die Keramikhülse gebildet ist, abdichtet. Die Kammer ist am oberen Ende durch den am Schweißgutträger anliegenden ringförmigen Buckel abgedichtet. In die um den Schraubenschaft herum gebildete Kammer wird beispielsweise mittels eines außerhalb des Werkzeuges angeordneten Kompressors, Gasdruck aufgebracht. Dieser kann beispielsweise 0,3 bis 0,5 bar betragen. Der innerhalb der Kammer sich aufbauende Gasdruck wird mittels eines Druckmessgerätes erfasst und von der Steuerung der Schweißvorrichtung ausgewertet. Bei Erreichen oder Überschreiten eines vorher abgelegten Solldruckes wird die Schweißung aktiviert. Dabei entsteht der erforderliche Solldruck lediglich dann, wenn eine Schraube mit richtiger Länge und richtigem Gewindedurchmesser eingelegt wurde, weil ansonsten der Dichtring am Schaftende nicht abdichten kann. Auch hierbei wird zur Ermittlung des erforderlichen Schaltdruckes die zweite Schweißelektrode kraftlos auf den Schraubenkopf gefahren und der sich im System aufbauende Druck gemessen.

Für den Fall, dass eine zu kurze Schraube eingelegt wurde, findet keine Abdichtung des Systems zwischen dem Dichtring und dem Schaft statt. Das Gas strömt durch den Raum zwischen dem Schaft und der Zentrierhülse und entweicht an der Auslassöffnung. Für die Verwendung von Schrauben mit einem ringförmig umlaufenden Schweißbuckel ist an der ersten Elektrode ein Lüftungskanal zur Entweichung des Gasüberdruckes vorgesehen. Der zur Schweißung benötigte Gasüberdruck kann somit nicht aufgebaut werden, und es kommt nicht zur Verschweißung. Eine Nicht-in-Ordnung-Schweißung ist somit nicht möglich. Für den Fall, dass eine Schraube mit einem zu kleinen Gewinde eingelegt wird, findet keine Abdichtung des Systems zwischen der Dichtung und dem Gewinde statt. Das Gas strömt durch den Raum zwischen dem Gewinde und der Zentrierhülse und entweicht an dem Kanal oder aber durch die Zwischenräume der Schweißbuckelsegmente. Auch hierbei wird der benötigte Gasüberdruck nicht erreicht, so dass eine Schweißung nicht aktiviert ist. Eine Nicht-in-Ordnung-Schweißung ist somit auch hier nicht möglich.

Zur weiteren Sicherstellung, dass nur In-Ordnung-Schweißungen erfolgen beziehungsweise nur In-Ordnung-geschweißte-Bauteile entnommen werden können, sind an beiden alternativen Lösungen weitere Absicherungen vorgesehen. An beiden Vorrichtungen ist eine Höhenabfrage durch einen beispielsweise an einem Gehäuseteil gestellfest angeordneten Stellring, welcher mit einem an der zweiten Schweißelektrode angeordneten Initiator kommuniziert, vorgesehen. Hierbei wird eine Schweißfreigabe nur bei Übereinstimmung der Höhe des Initiators mit einer auf einem Speicher abgelegten Sollhöhe des Stellringes erfolgen. Sollte also eine falsche oder gar keine Schraube beziehungsweise Mutter eingelegt sein, so wird der Initiator eine Höhe angeben, die nicht der auf dem Speicher abgelegten Sollhöhe entspricht, und die Schweißung nicht aktiviert beziehungsweise freigegeben werden. Weiter ist bei beiden alternativen Lösungen eine Sperreinrichtung mittels eines Sperrhebels vorgesehen, der bei gestartetem Schweißvorgang in eine die Entnahme des Schweißgutträgers blockierende Sperrstellung verstellt ist, welcher erst nach ordnungsgemäßer Verschweißung und bei übereinstimmender Höhe mit dem vorher abgelegten Sollwert in eine Freigabelage verstellt ist. Bei fehlerhafter Schweißung verbleibt der Sperrhebel in der Sperrstellung.

Dabei ist der Sperrhebel mit einer codierten Schließeinrichtung verbunden, welche eine Freigabe lediglich durch einen codierten Schlüssel ermöglicht, so dass beispielsweise nicht die Person, die den Schweißvorgang durchführt und die Teile einlegt beziehungsweise entnimmt, den Sperrhebel entfernen kann, sondern nur eine vorgesetzte Person, die den Schlüssel verwahrt.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der alternativen Lösungen gezeigt. Es zeigt:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel zum Verschweißen von Muttern in der Schweißsolllage;
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Verschweißen von Muttern in der Schweißsolllage;
3 desgleichen aus 2 mit einer falsch eingelegten Mutter;
4 ein erstes Ausführungsbeispiel der alternativen Lösung mit eingelegter Schraube in der Solllage;
5 desgleichen mit zu kurzer Schraube;
6 desgleichen mit einer Schraube mit zu geringem Durchmesser;
7 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenansicht mit Höhenmessabfrage in Solllage;
8 desgleichen mit Höhenmessabfrage mit Nicht-in-Ordnung-Lage.
In den 1 bis 3 ist eine Vorrichtung zum Verschweißen von Muttern 1 oder dergleichen gelochten Befestigungsmittel mit metallischen Schweißgutträgern gezeigt. Der metallische Schweißgutträger besteht dabei aus einer Platine 2. Das Verschweißen findet nach dem Widerstandspressschweißverfahren statt. Die Vorrichtung weist eine erste Schweißelektrode 3 mit einer Positionier- und Zentriervorrichtung für die Platine 2 auf. Eine zweite Schweißelektrode 4 ist unter Zwischenlage der Mutter 1 zur Platine 2 hin und von dieser weg verstellbar. Dabei weist die zweite Schweißelektrode 4 eine zur Platine 2 hin offene Kammer 5 auf, die in der Schweißsolllage mit ihrem Stirnrand am die Lochung umgebenden oberen Bereich der Mutter 1 anliegt.
Erfindungsgemäß ist die Kammer 5 über einen Kanal 6 oder 7 mit einer Anschlussleitung einer Druckgasversorgungsvorrichtung verbunden. Die Druckgasversorgungsvorrichtung ist mit einem Druckmessgerät gekoppelt, welches den durch die Druckgasversorgungsvorrichtung auf die Kammer 5 aufgebrachten Gasüberdruck erfasst und der Steuerung der Schweißvorrichtung übermittelt. Die Steuerung der Schweißvorrichtung aktiviert nur bei Erreichen oder Überschreiten eines Solldruckes die Durchführung der Schweißung.
Zur lagerichtigen Zentrierung der Platine 2 und der Mutter 1 ist an der ersten Schweißelektrode 3 ein Zentrierstift 8 ausgebildet, auf den zuerst die Platine 2 und anschließend die Mutter 1 jeweils mit ihrer Lochung aufgesteckt sind, dabei reicht die Spitze des Zentrierstiftes 8 bis in die Kammer 5 hinein. Um eine sichere Zentrierung der Platine 2 und der Mutter 1 zu erreichen, ist der Zentrierstift 8 konisch ausgebildet. Die Mutter 1 und die Platine 2 werden durch die konische Ausbildung des Zentrierstiftes 8 vorfixiert.
Bei dem in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kanal 7 zur Aufbringung des Gasüberdruckes in dem Zentrierstift 8 ausgebildet und wie aus den Figuren nicht ersichtlich mit der Anschlussleitung der Druckgasversorgungsvorrichtung verbunden.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kanal 6 in der zweiten Elektrode 4 ausgebildet und wie in der Figur nicht gezeigt, mit der Anschlussleitung der Druckgasversorgungsvorrichtung verbunden.
Dabei findet das in den 2 und 3 gezeigte Ausführungsbeispiel üblicherweise dann Anwendung, wenn eine Druckmessung durch die zweite Schweißelektrode 4 nicht möglich ist. Dies ist insbesondere bei direkt gekühlten Elektrodenkappen der Fall.
An der anzuschweißenden Mutter 1 sind an ihrer in der Solllage der Platine 2 zugewandten Seite die Lochung ringförmig umgebende Schweißbuckelsegmente und eine konische Einsenkung ausgebildet. Dabei dichtet die konische Einsenkung gegenüber dem Konus 9 des Zentrierstiftes 8 ab und die zweite Schweißelektrode 4 liegt dicht auf der Oberseite der Mutter auf. Die Kammer 5 ist damit dicht.
Ist die Mutter 1 falsch eingelegt, so kann das in die Kammer 5 eingeleitete Druckgas über die Spalte zwischen den dann oberseitig der Mutter 1 befindlichen Buckelsegmente bei aufliegender zweiter Elektrode 4 entweichen. Der Solldruck wird dann nicht erreicht.
In den 4 bis 6 ist eine Vorrichtung zum Verschweißen von Gegenständen, welche ein Schaftteil 10 und ein Kopfteil 11 aufweisen, beispielsweise Schrauben mit metallischen Schweißgutträgern, beispielsweise einer Platine 2 gezeigt. Auch hierbei wird nach dem Widerstandspressschweißverfahren geschweißt. Die Vorrichtung besteht aus einer ersten Schweißelektrode 3, die eine gegebenenfalls Positionier- und Zentriervorrichtung für eine Platine 2 aufweist. Weiter besteht die Vorrichtung aus einer zweiten Schweißelektrode 4, die unter Zwischenlage des Kopfteils 11 zur Platine 2 hin und von dieser weg verstellbar ist. Dabei durchragt in der Schweiß solllage der Schaft 10 der anzuschweißenden Schraube eine Lochung der Platine 2 und ragt in die erste Schweißelektrode 3 hinein. Das Kopfteil 11 der anzuschweißenden Schraube liegt dabei an einem die Lochung umgebenden Bereich an.
Erfindungsgemäß weist die erste Schweißelektrode 3 eine das Ende des Schaftteiles 10 der anzuschweißenden Schraube umgebende Kammer (bei 12) auf. Die Kammer (bei 12) ist über einen Kanal mit einer Anschluss-leitung einer Druckgasversorgungsvorrichtung verbunden, wobei die Druckgasversorgungsvorrichtung mit einem Druckmessgerät gekoppelt ist und mit derer Hilfe in der Kammer 12 ein Gasdruck aufbaubar ist. Der in der Kammer 12 aufgebaute Gasdruck ist mittels des Druckmessgerätes erfassbar. Das Druckmessgerät ist dabei mit einer Steuerung der Schweißvorrichtung gekoppelt, mittels derer die Schweißvorrichtung bei Erreichen oder Überschreiten eines Solldruckes zur Durchführung der Schweißung aktivierbar ist. An der ersten Schweißelektrode 3 sind dabei Zentriermittel zur Zentrierung der anzuschweißenden Schraube vorgesehen. Die Schraube ist im Ausführungsbeispiel durch eine Schraube mit einem Schraubenkopf 11 und einem Gewindeschaft 10 gebildet. Am Kopfteil 11 sind an seiner dem Schraubenschaftteil 10 zugewandten Seite segmentartige Schweißbuckel ausgebildet. Alternativ kann das Kopfteil 11 an seiner dem Schaftteil 10 zugewandten Seite einen ringförmig umlaufenden Schweißbuckel aufweisen.
Bei der Verschweißung von Kopfteilen 11 mit einem ringförmig umlaufenden Schweißbuckel ist an der ersten Elektrode 3 ein Lüftungskanal 14 in einem der Platine 2 nahen Bereich ausgebildet. Der Lüftungskanal 14 verbindet eine um das Schaftteil 10 umlaufende Kammer 13 der ersten Schweißelektrode 3 mit der Umgebungsatmosphäre.
In der ersten Schweißelektrode 3 ist nahe des freien Endes des Schaftes 10 der anzuschweißenden Schraube eine Dichtung 15 angeordnet. Die Dichtung 15 liegt in Solllage der anzuschweißenden Schraube umfangsseitig am freien Ende des Schaftteiles 10 der Schraube dicht an.
Die Kammer 13 der ersten Schweißelektrode 3, in die das Schaftteil 10 über einen wesentlichen Teil seiner Länge hineinragt, weist einen ersten Teilbereich auf, in den der vom Kopfteil 11 abragende, diesem benachbarte Teil, hineinragt. Das Schaftteil 10 ist in diesem ersten Teilbereich mit Spiel umgeben. In dem zweiten Teilbereich der Kammer 13 der ersten Schweißelektrode 3 ist eine Isolierstoffhülse 16, beispielsweise als Zentrierhülse, eingesetzt. Diese ist vom Rest des Schaftteiles 10 mit enger Passung durchgriffen. Am freien Ende des zweiten Teilbereiches der Kammer 13 der ersten Schweißelektrode 3 ist die das Ende des in Solllage befindlichen Schaftteiles 10 dicht umfassende Dichtung 15 in der Kammer 13 angeordnet.
Diese bildet bei eingesetzter Schraube gleichzeitig die Abgrenzung und Abdichtung zur Kammer 12.
Sofern die Schraube unterseitig des Kopfteils 11 einen ringförmig umlaufenden Schweißbuckel aufweist, dichtet dieser den Schraubenkopf gegen die Platine 2 bei abgesenkter zweiter Elektrode 4 ab. Des Weiteren dichtet die Dichtung 15 das Schaftende gegenüber dem Durchgangskanal der ersten Elektrode 3 ab, sofern die Schraube Sollmaß aufweist. Es kann dann über die Bohrung 14 Druckgas in die so gebildete Kammer aufgegeben werden und bei Erreichen des vorbekannten Sollwertes der Schweißvorgang eingeschaltet werden.
Bei zu dünner oder zu kurzer Schraube kann das Druckgas zwischen Spitze der Schraube und Dichtung 15 entweichen. Der Solldruck wird nicht erreicht und der Schweißvorgang nicht ausgelöst, wie in 5 und 6 veranschaulicht ist.
Wie aus den 7 und 8 ersichtlich, ist an der Vorrichtung ein Sperrhebel 17 vorgesehen, der bei gestartetem Schweißvorgang in eine die Entnahme der Platine 2 blockierende Sperrstellung verstellt ist. Nach erfolgter Sollschweißung ist der Sperrhebel 17 in eine Freigabelage verstellbar, wobei er aber bei fehlerhafter Verschweißung in der Sperrstellung verbleibt. Der Sperrhebel 17 ist bei fehlerhafter Schweißung in der Sperrstellung verriegelt und nur durch einen Schlüssel zu entriegeln und wieder in eine Freigabelage verstellbar.
Wie auch aus den 7 und 8 ferner ersichtlich, ist an der Vorrichtung ein Initiator 18 angeordnet, der sich mit der zweiten Elektrode 4 auf- und abwärts bewegt und der mit einem beispielsweise an einem Gehäuseteil gestellfest und unbeweglich angeordneten Stellring 19 kommuniziert, und eine Höhenabfrage des Initiators 18 beziehungsweise der mit dem Initiator 18 verbundenen zweiten Schweißelektrode 4 ermöglicht. Eine Schweißfreigabe erfolgt nur bei Übereinstimmung der Höhe des Initiators 18 mit einer auf einem Speicher abgelegten Sollhöhe des Stellringes 19.
Zudem beschreibt die Erfindung ein Verfahren zum Verschweißen von Gegenständen, insbesondere Muttern 1 oder dergleichen gelochten Befestigungsmittel mit metallischen Schweißgutträgern, insbesondere Bauteilen, beispielsweise einer Platine 2, insbesondere nach dem Widerstandspressschweißverfahren.
Bei dem Verfahren wird eine zweite Schweißelektrode 4 unter Zwischenlager eines anzuschweißenden Gegenstandes zum auf der ersten Schweißelektrode 3 zentrierten und positionierten Schweißgutträger hin und von diesem weg verstellt. Dabei ist in der zweiten Schweißelektrode 4 eine zum anzuschweißenden Gegenstand hin offene Kammer 5 gebildet. Die Kammer 5 liegt in der Schweißsolllage mit ihrer Umrandung am anzuschweißenden Gegenstand in einem dessen Lochung umgebenden Bereich an.
Erfindungsgemäß wird der Kammer 5 ein Gas zugeführt, der erzeugte Gasdruck gemessen und mit einem Sollwert verglichen. Wenn der Istwert den Sollwert erreicht oder überschreitet, wird der Schweißstrom freigegeben, oder unterschreitet der Istwert den Sollwert, wird der Schweißstrom nicht eingeschaltet. Die Kammer 5 wird durch den in Solllage eingelegten anzuschweißenden Gegenstand gegen die Umgebungsatmosphäre abgedichtet beziehungsweise bei in Falschposition eingelegtem anzuschweißendem Gegenstand nicht abgedichtet.
Dabei wird der zu verschweißende Schweißgutträger auf der ersten Schweißelektrode 3 und der anzuschweißende Gegenstand auf dem Schweißgutträger positioniert und ausgerichtet.
Alternativ beschreibt die Erfindung ein Verfahren zum Verschweißen von Gegenständen, die insbesondere ein Schaftteil 10 und ein Kopfteil 11 aufweisen mit metallischen Schweißgutträgern, insbesondere Bauteilen, beispielsweise einer Platine 2, insbesondere nach dem Widerstandspressschweißverfahren. Bei dem Verfahren wird eine zweite Schweißelektrode 4 unter Zwischenlage eines anzuschweißenden Gegenstandes zu einer ersten Schweißelektrode 3, an der der Schweißgutträger gegebenenfalls zentriert und gegebenenfalls positioniert wird, hin und von dieser weg verstellt. Dabei ragt in der Schweißsolllage der Schaft 10 des anzuschweißenden Gegenstandes durch eine Lochung in die erste Schweißelektrode 3 hinein und wird mit dem Kopfteil 11 an einem an die Lochung umgebenden Bereich gegebenenfalls dicht angelegt.
Erfindungsgemäß wird in einer oder an der ersten Schweißelektrode 3 zwischen dem Ende des Schaftteiles 10 und dem auf der Platine 2 aufliegenden Kopfteil gebildeten Kammer (13) oder um das freie Ende des Schaftteils 10 gebildeten Kammer 12 ein Gas zugeführt.
Anschließend der erzeugte Gasdruck gemessen, und mit einem Sollwert verglichen. Wenn der Gasdruck in der Kammer den Sollwert erreicht oder überschreitet, wird der Schweißstrom freigegeben. und Istwert wird der Schweißstrom freigegeben. Bleibt der Gasdruck hinter dem Sollwert zurück, bleibt der Schweißstrom abgeschaltet. Dabei wird die Kammer 12 oder 13 durch den in Solllage eingelegten anzuschweißenden Gegenstand gegen die Umgebungsatmosphäre abgedichtet. Sofern der Schaftteil 10 zu dünn oder zu kurz ist, ist die Kammer durch den eingelegten Gegenstand nicht abgedichtet, so dass der Schweißvorgang nicht durchgeführt wird.
Bei beiden alternativen Verfahren ist es gemeinsam, dass der Schweißgutträger bei aktivierter Verschweißung (Schweißstrom) in seiner Solllage festgehalten wird und nur dann zur Entnahme freigegeben wird, wenn die Sollwerte des Schweißvorganges erreicht werden.
Auch ist beiden Verfahren gemeinsam, dass die Position der zweiten Schweißelektrode 4 während und/oder nach erfolgter Verschweißung gemessen wird und der Wert mit einem in einem Speicher abgelegten Wert verglichen wird, wobei der Schweißgutträger nur dann zur Entnahme freigegeben wird, wenn die Sollwerte der Positionsabfrage mit den Ist-Werten übereinstimmen.

Claims

Vorrichtung zum Verschweißen von Gegenständen, insbesondere Muttern (1) oder dergleichen gelochten Befestigungsmittel mit metallischen Schweißgutträgern, insbesondere Bauteilen, beispielsweise einer Platine (2), insbesondere nach dem Widerstandspressschweißverfahren, mit einer ersten Schweißelektrode (3), die eine Positionier- und gegebenenfalls eine Zentriervorrichtung für einen Schweißgutträger aufweist, einer zweiten Schweißelektrode (4), die unter Zwischenlage des anzuschweißenden Gegenstandes zum Schweißgutträger hin und von diesem weg verstellbar ist, wobei die zweite Schweißelektrode (4) eine zum anzuschweißenden Gegenstand hin offene Kammer (5) aufweist, die in einer Schweißsolllage mit ihrem Stirnrand am anzuschweißenden Gegenstand in einem dessen Lochung umgebenen Bereich anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (5) über einen Kanal (6,7) mit einer Anschlussleitung einer Druckgasversorgungsvorrichtung verbunden ist, die mit einem Druckmessgerät gekoppelt ist, und mit derer Hilfe in der Kammer (5) ein Gasdruck aufbaubar, wobei der in der Kammer (5) aufgebaute Gasdruck mittels des Druckmessgerätes erfassbar ist und das Druckmessgerät mit einer Steuerung der Schweißvorrichtung gekoppelt ist, mittels derer die Schweißvorrichtung bei Erreichen oder Überschreiten eines Solldruckes zur Durchführung der Schweißung aktivierbar ist.
Vorrichtung zum Verschweißen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in der ersten Schweißelektrode (3) ein Zentrierstift (8) ausgebildet ist, auf den der Schweißgutträger und der zu verschweißende Gegenstand mit einer Lochung aufsteckbar oder aufgesteckt ist, dessen Spitze in der Schweißsolllage in die Kammer (5) zielt oder bis in die Kammer (5) hineinreicht, wobei der Zentrierstift (8) konisch ausgebildet ist, sodass der Schweißgutträger und der Gegenstand in der Verweißsolllage durch den Zentrierstift (8) positioniert und vorfixiert sind.
Vorrichtung zum Verschweißen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an dem Zentrierstift (8) der Kanal (7) mit der Anschlussleitung der Druckgasversorgungsvorrichtung ausgebildet ist.
Vorrichtung zum Verschweißen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der zweiten Elektrode (4) der Kanal (6) mit der Anschlussteitung der Druckgasversorgungsvorrichtung ausgebildet ist.
Vorrichtung zum Verschweißen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem anzuschweißenden Gegenstand an seiner in Solllage dem Schweißgutträger zugewandten Seite ein die Lochung ringförmig umgebener Schweißbuckel und gegebenenfalls eine konische Einsenkung ausgebildet sind, wobei der Gegenstand in der Schweißsolllage mit dem die Lochung ringförmig umgebenen Schweißbuckel auf dem Schweißgutträger dicht aufliegt und/oder mit der konischen Einsenkung dicht auf dem Konus des Zentrierstiftes (bei 9) anliegt und gegenüber diesem abdichtet.
Vorrichtung zum Verschweißen von Gegenständen, die insbesondere ein Schaftteil (10) und ein Kopfteil (11) aufweisen, mit metallischen Schweißgutträgern, insbesondere Bauteilen, beispielsweise einer Platine (2), insbesondere nach dem Widerstandspressschweißverfahren, mit einer ersten Schweißelektrode (3), die eine Positionier- und gegebenenfalls eine Zentriervorrichtung für einen Schweißgutträger aufweist, einer zweiten Schweißelektrode (4), die unter Zwischenlage eines anzuschweißenden Gegenstandes zum Schweißgutträger hin und von diesem weg verstellbar ist, wobei in einer Schweißsolllage der Schaft (10) des anzuschweißenden Gegenstandes durch eine Lochung des Bauteils in die erste Schweißelektrode (3) hineinragt und mit dem Kopfteil (11) an einem die Lochung umgebenen Bereich anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schweißelektrode (3) eine das Ende des Schaftteiles (10) oder das Schaftteil (10) des anzuschweißenden Gegenstandes umgebene Kammer (bei 12 oder 13) aufweist, wobei die Kammer (12, 13) über einen Kanal (z. B. 14) mit einer Anschlussleitung einer Druckgasversorgungsvorrichtung verbunden ist, die mit einem Druckmessgerät gekoppelt ist und mit derer Hilfe in der Kammer (12 oder 13) ein Gasdruck aufbaubar ist, wobei mittels des Druckmessgerätes der in der Kammer (12 oder 13) aufgebaute Gasdruck erfassbar ist, und das Druckmessgerät mit einer Steuerung der Schweißvorrichtung gekoppelt ist, mittels derer die Schweißvorrichtung bei Erreichen oder Überschreiten eines Solldruckes zur Durchführung der Schweißung aktivierbar ist.
Vorrichtung zum Verschweißen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der ersten Schweißelektrode (3) Zentriermittel zur Zentrierung des anzuschweißenden Gegenstandes vorgesehen sind.
Vorrichtung zum Verschweißen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand durch eine Schraube mit einem Schraubenkopf und einem Gewindeschaft gebildet ist.
Vorrichtung zum Verschweißen nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil (11) an seiner dem Schaftteil (10) zugewandten Seite segmentartige Schweißbuckel aufweist.
Vorrichtung zum Verschweißen nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfteil (11) an seiner dem Schaftteil (10) zugewandten Seite einen ringförmig umlaufenden Schweißbuckel aufweist.
Vorrichtung zum Verschweißen nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Elektrode (3) ein Druckluftzufuhr- oder Lüftungskanal (14) in einem dem Schweißgutträger nahen Bereich ausgebildet ist, der die um das Schaftteil (10) umlaufende Kammer (13) der ersten Schweißelektrode (3) mit der Druckgasversorgung oder der Umgebungsatmosphäre verbindet.
Vorrichtung zum Verschweißen nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der ersten Schweißelektrode (3) nahe dem freien Ende des Schaftes (10) des anzuschweißenden Gegenstandes eine Dichtung (15) angeordnet ist, die in Solllage des anzuschweißenden Gegenstandes am freien Ende des Schaftteiles (10) anliegt.
Vorrichtung zum Verschweißen nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (13) der ersten Schweißelektrode (3), in die das Schaftteil (10) über einen wesentlichen Teil seiner Länge hineinragt, einen ersten Teilbereich aufweist, in den der vom Kopfteil (11) abragende, diesem benachbarte Teil, hineinragt und der das Schaftteil (10) mit Spiel umgibt, sowie einen zweiten Teilbereich, in den eine Isolierstoffhülse (16) eingesetzt ist, die vom Rest des Schaftteiles (10) mit enger Passung durchgriffen ist, wobei am freien Ende des zweiten Teilbereiches die das Ende des in Solllage befindlichen Schaftteiles (10) dicht umfassende Dichtung (15) in der Kammer (13) angeordnet ist.
Vorrichtung zum Verschweißen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorrichtung ein Sperrhebel (17) vorgesehen ist, der bei gestartetem Schweißvorgang in eine die Entnahme der Schweißgutträgers blockierende Sperrstellung verstellt ist, der nach erfolgter Sollschweißung in eine Freigabelage verstellt ist oder bei fehlerhafter Schweißung in der Sperrstellung verbleibt.
Vorrichtung zum Verschweißen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sperrhebel (17) eine codierte Schließeinrichtung zugeordnet ist, die den Sperrhebel (17) bei fehlerhafter Schweißung in Sperrstellung verriegelt und nur durch einen Schlüssel zu öffnen ist.
Vorrichtung zum Verschweißen nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorrichtung, beispielsweise an der zweiten Schweißelektrode (4), ein Initiator (18) angeordnet ist, der mit einem beispielsweise an einem Gehäuseteil gestellfest angeordneten Stellring (19) kommuniziert und eine Höhenabfrage des Initiators (18) beziehungsweise der damit verbundenen zweiten Schweißelektrode (4) ermöglicht, so dass eine Schweißfreigabe nur bei Übereinstimmung der Höhe des Initiators (18) mit einer auf einem Speicher abgelegten Sollhöhe des Stellringes (19) erfolgt.
Verfahren zum Verschweißen von Gegenständen, insbesondere Muttern (1) oder dergleichen gelochten Befestigungsmittel mit metallischen Schweißgutträgern, insbesondere Bauteilen, beispielsweise einer Platine (2), insbesondere nach dem Widerstandspressschweißverfahren mit Buckeln, mit einer ersten Schweißelektrode (3), an der der Schweißgutträger zentriert und gegebenenfalls positioniert wird, und einer zweiten Schweißelektrode (4), die unter Zwischenlage eines anzuschweißenden Gegenstandes zum Schweißgutträger hin und von diesem weg verstellt wird, wobei in der zweiten Schweißelektrode (4) eine zum anzuschweißenden Gegenstand hin offene Kammer (5) gebildet ist, die in einer Schweißsolllage mit ihrer Umrandung am anzuschweißenden Gegenstand in einem dessen Lochung umgebenen Bereich angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammer (5) ein Gas zugeführt wird, der erzeugte Gasdruck gemessen wird, und mit einem Sollwert verglichen wird, bei Erreichen oder Überschreiten des Sollwertes, der Schweißstrom freigegeben wird oder bei Unterschreiten des Sollwertes der Schweißstrom abgeschaltet bleibt, wobei die Kammer (5) durch den in Solllage eingelegten anzuschweißenden Gegenstand gegen die Umgebungsatmosphäre abgedichtet wird oder durch den in Falschposition eingelegten anzuschweißenden Gegenstand nicht abgedichtet wird.
Verfahren zum Verschweißen nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der zu verschweißende Schweißgutträger auf der ersten Schweißelektrode (3) positioniert und ausgerichtet wird und der anzuschweißende Gegenstand auf dem Schweißgutträger positioniert und ausgerichtet wird.
Verfahren zum Verschweißen von Gegenständen, die insbesondere ein Schaftteil (10) und ein Kopfteil (11) aufweisen mit metallischen Schweißgutträgern, insbesondere Bauteilen, beispielsweise einer Platine (2), insbesondere nach dem Widerstandspress schweißverfahren, mit einer ersten Schweißelektrode (3), an der der Schweißgutträger zentriert und gegebenenfalls positioniert wird, und einer zweiten Schweißelektrode (4), die unter Zwischenlage eines anzuschweißenden Gegenstandes zum Schweißgutträger hin und von diesem weg verstellt wird, wobei in einer Schweißsolllage der Schaft des anzuschweißenden Gegenstandes in eine Lochung der ersten Schweißelektrode (3) hineinragt und mit dem Kopfteil (11) an einem die Lochung umgebenen Bereich des Schweißgutträgers angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einer in oder an der ersten Schweißelektrode (3) um das Schaftteil (10) oder um das freie Ende des Schaftteils (10) gebildeten Kammer (12 oder 13) ein Gas zugeführt wird, der erzeugte Gasdruck gemessen wird, und mit einem Sollwert verglichen wird, bei Erreichen oder Überschreiten des Sollwertes der Schweißstrom freigegeben wird oder bei Unterschreiten des Sollwertes der Schweißstrom abgeschaltet bleibt, wobei die Kammer (12 oder 13) durch den in Solllage eingelegten anzuschweißenden Gegenstand gegen die Umgebungsatmosphäre abgedichtet wird oder durch den in Falschposition eingelegten anzuschweißenden Gegenstand nicht abgedichtet wird.
Verfahren zum Verschweißen nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißgutträger bei aktivierter Verschweißung (Schweißstrom) in seiner Solllage festgehalten wird und nur dann zur Entnahme freigegeben wird, wenn die Sollwerte des Schweißvorganges erreicht werden.
Verfahren zum Verschweißen nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der zweiten Schweißelektrode (4) während und/oder nach erfolgter Schweißung gemessen wird und der wert mit einem in einem Speicher abgelegtem Sollwert verglichen wird, so dass der Schweißgutträger nur dann zur Entnahme freigegeben wird, wenn die Sollwerte der Höhenabfrage mit den Ist Werten übereinstimmen.