DE102007005490A1

DE102007005490A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Schweißspritzern

Info

Publication number: DE102007005490A1
Application number: DE200710005490
Authority: DE
Inventors: Rodscha Drabon; Wigbert Christophliemke; Frank Krämer
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2008-07-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von Schweißspritzern, bei welchem ein Schabwerkzeug (1) in einer Werkzeugaufnahme (2) gehalten wird, welche von einer automatisierten Vorrichtung relativ zu einer von Schweißspritzern (5) zu reinigenden Werkstückfläche (4) auf einem festgelegten Pfad bewegt wird. Das Schabwerkzeug (1) wird, wenn es mit einem an der Werkstückfläche (4) anhaftenden Schweißspritzer (5) in Kontakt gelangt, gegenüber der Werkzeugaufnahme (2) zunächst begrenzt ausgelenkt und durch die Bewegung der Werkzeugaufnahme (2) und/oder durch ein der Werkzeugaufnahme (2) zugeordnetes Rückstellmittel (8) anschließend unter Entfernung des Schweißspritzers (5) wieder in die Sollage gebracht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von Schweißspritzern.
Schweißspritzer entstehen beim Lichtbogenschweißen und brennen sich beim Auftreffen auf die Werkstückfläche der zu schweißenden Werkstücke fest. Zumindest im Bereich von Funktionsflächen müssen die Schweißspritzer nachträglich entfernt werden. Unter Funktionsflächen sind beispielsweise Kontaktflächen für Federn, Buchsen oder Anlageflächen für weitere Bauteile zu verstehen. Bei sehr komplexen Bauteilen hat sich jedoch die Problematik ergeben, dass eine automatisierte Nacharbeitung mit spanabhebenden Werkzeugen an den Funktionsflächen, insbesondere von Pressteilen, nicht oder nicht mit vertretbarem Aufwand möglich ist. Oftmals ist auch die Verwendung herkömmlicher Abdeckungen nicht möglich, da bei komplexen Bauteilen anderenfalls die Zugänglichkeit zu den Schweißnähten behindert werden würde. Bislang war man daher dazu gezwungen, Funktionsflächen, die in ausgesprochener Nähe zu den Schweißnähten verlaufen, manuell durch Schleifen zu bearbeiten.
Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur automatisierten Entfernung von Schweißspritzern aufzuzeigen, wobei mit dem Verfahren bzw. der Vorrichtung auch schlecht zugängliche Funktionsflächen des Werkstücks gereinigt werden können, welche üblicherweise manuell bearbeitet werden müssten.
Diese Aufgabe ist verfahrensmäßig durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine entsprechende Vorrichtung wird in den Patentansprüchen 5 und 11 vorgeschlagen.
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte, nicht selbstverständliche Weiterbildungen des Erfindungsgedankens.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass eine nachträgliche spanabhebende Bearbeitung der Werkstückflächen eine exakte Positionierung der Werkstücke gegenüber dem Werkzeug erforderlich macht. Das bedingt, dass das Werkstück in eine Vorrichtung eingespannt werden muss, damit die fertig bearbeitete Werkstückfläche bei der spanabhebenden Bearbeitung der Schweißspritzer nicht beschädigt wird. Der Aufwand hierfür ist ausgesprochen hoch.
Bei der Erfindung kommen hingegen Werkzeuge zum Einsatz, bei welcher die Werkzeuge gegenüber der sie haltenden Werkzeugaufnahme auslenkbar sind, d. h. nicht starr und unnachgiebig mit der Werkzeugaufnahme verbunden sind, sondern z. B. pendelnd oder translatorisch verlagerbar gehalten sind. Auf diese Weise ist es möglich das Werkzeug, das zur Entfernung der Schweißspritzer vorgesehen ist, insbesondere unter dem Einfluss einer Federkraft mit der Werkstückfläche in Kontakt zu bringen, ohne diese zu beschädigen. Erst wenn das Schabwerkzeug mit den gegenüber der in der Regel glatten Werkstückfläche vorstehenden Schweißspritzern in Kontakt gelangt, wird ein Widerstand von dem Schabwerkzeug aufgebaut, so dass der anhaftende Schweißspritzer von der Werkstückfläche abgetrennt wird. Nach der Entfernung des Schweißspritzers wird das Schabwerkzeug über ein Rückstellmittel wieder in die Solllage bzw. die Arbeitslage gebracht.
Das Schabwerkzeug bzw. die Werkzeugaufnahme werden von einer automatisierten Vorrichtung auf einem vorher festgelegten Pfad relativ zur Werkzeugfläche bewegt, so dass die zu reinigenden Funktionsflächen automatisch abgefahren werden. Die Reinigung der Funktionsflächen erfolgt dabei selbstverständlich automatisiert, ohne dass ein manuelles Zustun erforderlich ist.
Die eigentliche Reinigung der Werkstückoberfläche erfolgt durch eine Relativbewegung des Schabwerkzeugs gegenüber der Werkstückfläche, wobei die Relativbewegung translatorisch oder rotatorisch erfolgen kann. Wesentlich ist, dass die Werkstückfläche selbst nicht beschädigt wird. Hierzu besitzt das Schabwerkzeug bzw. besitzen dessen Schneiden vorzugsweise einen negativen Spanwinkel, der gewährleistet, dass das Schabwerkzeug nicht in die Werkstückfläche eindringen kann. Der Spanwinkel kann unter den genannten Voraussetzungen aber auch leicht positiv sein und bis zu + 30° betragen.
Ein weiteres wesentliches Element der Erfindung ist ein Rückstellmittel, welches gewährleistet, dass das Schabwerkzeug in unbelastetem Zustand in einer Solllage gehalten ist und bei Auslenkung aus der Solllage, bedingt durch den Kontakt mit einem Schweißspritzer, wieder in die Solllage gebracht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Schabwerkzeug als translatorisch gegenüber der Werkzeugaufnahme verlagerbarer Meißel konfiguriert sein, welcher bei einer Verlagerung in die Werkzeugaufnahme mit einem als rotierenden Nocken ausgebildeten Rückstellmittel in Kontakt gelangt, der dazu dient, die Bewegungsrichtung des Schabwerkzeugs umzukehren. Im Normalfall gleitet das Schabwerkzeug über die zu reinigende Werkstückfläche und steht nicht mit dem Nocken in Kontakt. Alternativ zu einem Nocken kann auch jedes andere Rückstellmittel zum Einsatz kommen, mit welchem ein mechanischer Impuls auf das Schabwerkzeug ausgeübt wird.
Die Andrückkraft des Schabwerkzeugs kann durch eine Federkraft erzeugt werden. Hierzu können elastomere Federelemente oder auch metallische Federelemente, insbesondere in Form von Schraubendruckfedern, vorgesehen sein. Entscheidend ist, dass die Andrückkraft des Schabwerkzeugs in der Solllage nicht so groß ist, dass die Werkstückfläche beschädigt wird, andererseits aber so groß ist, dass ein kontinuierlicher Kontakt mit der Werkstückfläche besteht.
Das Schabwerkzeug kann alternativ zu einer translatorischen Bewegung auch rotatorisch bewegt werden. Insbesondere ist ein solches Schabwerkzeug pendelnd in der Werkstückaufnahme angeordnet, so dass Beschädigungen der Werkstückfläche vermieden werden. Ein rotierendes Schabwerkzeug ist insbesondere zur Reinigung von Anlageschultern im Bereich von Bohrungen und Durchbrüchen geeignet. Um das Schabwerkzeug zu zentrieren, kann dieses einen Zentrierzapfen aufweisen, der mit Spiel in die Bohrung bzw. den Durchbruch in dem Werkstück eingreift. Die in diesem Fall als Kreisring konfigurierte Wirkfläche des Schabwerkzeugs gelangt beim Einführen des Zentrierzapfens mit Schweißspritzern auf der zu reinigenden Werkstückfläche in Kontakt. Das pendelnd gelagerte Schabwerkzeug wird durch den Widerstand eines Schweißspritzers leicht ausgelenkt, aber gleichzeitig durch den Zentrierzapfen innerhalb der Bohrung geführt, so dass Schweißspritzer ohne Beschädigung der Werkstückfläche entfernt werden können.
Grundsätzlich ist es auch möglich, dass der Zentrierzapfen Wirkflächen aufweist, um sicherzustellen, dass auch die Bohrung von eventuell anhaftenden Schweißspritzern befreit wird. Bevorzugt sollten die Wirkflächen des Zentrierzapfens ebenfalls einen negativen Spanwinkel aufweisen, um auch im Bereich der Bohrung sicherzustellen, dass diese nicht beschädigt wird.
Im Unterschied zu einem als Meißel konfigurierten Schabwerkzeug, das entlang festgelegten räumlichen Pfaden entlang der Werkstückfläche bewegt wird, ist bei einem rotierenden Schabwerkzeug primär eine Verlagerung in Axialrichtung einer Bohrung des Werkstücks vorgesehen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
1 eine erste Ausführungsform eines translatorisch gegenüber einer Werkzeugaufnahme verlagerbaren Schabwerkzeugs zur Entfernung von Schweißspritzern und
2 eine Vorrichtung zur Entfernung von Schweißspritzern mit einem rotatorisch bewegten Schabwerkzeug.
1 zeigt als Bestandteil einer Vorrichtung zur Entfernung von Schweißspritzern ein Schabwerkzeug 1, welches in einer Werkzeugaufnahme 2 gehalten und gegenüber dieser in Richtung der eingezeichneten Pfeile P1, P2 verlagerbar ist. Die Werkzeugaufnahme 2 ist wiederum einer Hauptführung 3 angeordnet, die in Richtung des Pfeils P3 bewegt wird und somit das Schabwerkzeug 1 relativ zu einer von Schweißspritzern 5 zu reinigenden Werkstückfläche 4 bewegt. Die Schweißspritzer 5 sind als kleine Perlen auf der Werkstückfläche 4 dargestellt.
Das Reinigungsverfahren der Werkstückfläche mittels des Schabwerkzeugs erfolgt ohne Beschädigung der Werkstückfläche 4. Hierzu ist das Schabwerkzeug 1 in einem gleichzeitig als Führung dienenden, elastomeren Federelement 6 gelagert, über welches das Schabwerkzeug 1 mit der Werkzeugaufnahme 2 verbunden ist. Das Federelement 6 hält das Schabwerkzeug 1 in der dargestellten Solllage. Kommt die Spitze des Schabwerkzeugs 1 nun mit einem Schweißspritzer 5 in Kontakt, wie es in 1 dargestellt ist, wird das Schabwerkzeug 1 in Richtung des Pfeils P1 verlagert, da sich die Hauptführung 3 relativ zur Werkstückfläche 4 in Richtung des Pfeils P3 bewegt. Das Schabwerkzeug 1 wird so weit in die Werkzeugaufnahme 2 verlagert, bis sein hinteres Ende 7 mit einem Rückstellmittel 8 in Form eines rotierenden Nockens in Kontakt kommt. Dies führt dazu, dass das Schabwerkzeug 1 in entgegengesetzte Richtung (Pfeil P2) translatorisch verlagert wird und den Schweißspritzer 5 von der Werkzeugfläche 4 abschabt. Gleichzeitig wird nach Abschluss dieses Vorgangs das Schabwerkzeug 1 wieder in seine Solllage verbracht, in welcher es durch das Federelement 6 gehalten ist. Dieser Vorgang wiederholt sich bei allen Schweißspritzern 5.
Wesentlich bei diesem Verfahren ist, dass die Spitze des Schabwerkzeugs 1 nicht in die Werkstückfläche 4 eindringt und daher das Werkstück nicht beschädigt. Die Spitze des Schabwerkzeugs 1 gleitet vielmehr über die Werkstückfläche 4. Der Spanwinkel γ des Schabwerkzeugs ist in diesem Ausführungsbeispiel daher leicht negativ. Der Spanwinkel kann aber auch 0° betragen oder sogar leicht positiv sein, sofern die Werkstückfläche bei der Entfernung der Schweißspritzer nicht beschädigt wird. Der Spanwinkel sollte allerdings nicht größer als + 30° sein.
Das Ausführungsbeispiel der 2 zeigt ein rotatorisch bewegtes Schabwerkzeug 9, das um seine Längsachse LA pendelnd in einer Werkzeugaufnahme 10 gehalten ist. Der Pfeil P4 symbolisiert die Drehrichtung des Schabwerkzeugs 9. Die Pfeile P5 verdeutlichen, dass das Schabwerkzeug 9 pendelnd in der Werkzeugaufnahme 10 gelagert ist.
Das Schabwerkzeug 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Zentrierzapfen 11 versehen, der mit geringem Spiel in eine Bohrung 12 fasst. Dadurch entsteht stirnseitig des Schabwerkzeugs 9 eine kreisringartig konfigurierte Wirkfläche 13, welche mit den Schweißspritzern 5 an einer Schulter 14 des Werkstücks in Kontakt gelangt und die Schweißspritzer 5 ohne Beschädigung der Schulter 14 bzw. der Werkstückfläche entfernen.

1: Schabwerkzeug
2: Werkzeugaufnahme
3: Hauptführung
4: Werkzeugfläche
5: Schweißspritzer
6: Federelement
7: Ende
8: Rückstellmittel
9: Schabwerkzeug
10: Werkzeugaufnahme
11: Zentrierzapfen
12: Bohrung
13: Wirkfläche
14: Schulter
LA: Längsachse
P1: Pfeile
P2: Pfeile
P3: Pfeile
P4: Pfeile
P5: Pfeile
γ: Spanwinkel

Claims

Verfahren zur Entfernung von Schweißspritzern, bei welchem ein Schabwerkzeug (1, 9) in einer Werkzeugaufnahme (2, 10) gehalten wird, welche von einer automatisierten Vorrichtung relativ zu einer von Schweißspritzern (5) zu reinigenden Werkstückfläche (4) auf einem festgelegten Pfad bewegt wird, wobei das Schabwerkzeug (1, 9), wenn es mit einem an der Werkstückfläche (4) anhaftenden Schweißspritzer (5) in Kontakt gelangt, gegenüber der Werkzeugaufnahme (2, 10) zunächst begrenzt ausgelenkt wird und durch die Bewegung der Werkzeugaufnahme (2, 10) und/oder durch ein der Werkzeugaufnahme (2, 10) zugeordnetes Rückstellmittel (8) anschließend unter Entfernung des Schweißspritzers (5) wieder in die Solllage gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schabwerkzeug (1) als translatorisch gegenüber der Werkzeugaufnahme (2) verlagerbarer Meißel konfiguriert ist, welcher bei einer Verlagerung in die Werkzeugaufnahme (2) hinein mit einem Rückstellmittel (8) in Kontakt gelangt, welches die Bewegungsrichtung des Schabwerkzeugs (1) umkehrt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellmittel (8) als rotierender Nocken ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schabwerkzeug (9) rotatorisch bewegt wird.
Vorrichtung zur Entfernung von Schweißspritzern mit einem Schabwerkzeug (1), welches in einer Werkzeugaufnahme (2) gehalten ist, die von einer automatisierten Vorrichtung relativ zu einer von Schweißspritzern (5) zu reinigenden Werkstückfläche (4) auf einem festgelegten Pfad bewegbar ist, wobei das Schabwerkzeug (1) als translatorisch gegenüber der Werkzeugaufnahme (2) verlagerbarer Meißel konfiguriert ist, welcher bei einer Verlagerung in die Werkzeugaufnahme (2) hinein mit einem Rückstellmittel (8) zur Umkehrung der Bewegungsrichtung in Kontakt bringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellmittel (8) als rotierender Nocken ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellmittel (8) an einem Ende (7) des Schabwerkzeugs (1) angreift.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schabwerkzeug (1) einen Spanwinkel (γ) besitzt, der kleiner als + 30° ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schabwerkzeug (1) einen negativen Spanwinkel (γ) besitzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schabwerkzeug (1) von einem Federelement (6) gegen die Werkstückfläche (4) gedrückt wird.
Vorrichtung zur Entfernung von Schweißspritzern, mit einem Schabwerkzeug (9), welches in einer Werkzeugaufnahme (10) gehalten ist, die von einer automatisierten Vorrichtung relativ zu einer von Schweißspritzern (5) zu reinigenden Werkstückfläche (4) auf einem festgelegten Pfad bewegbar ist, wobei das sich drehende Schabwerkzeug (9) oder die das Schabwerkzeug (9) haltende Werkzeugaufnahme (10) pendelnd gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schabwerkzeug (9) einen Spanwinkel (γ) besitzt, der kleiner als + 30° ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schabwerkzeug (9) einen negativen Spanwinkel aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schabwerkzeug (9) einen Zentrierzapfen (11) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Werkstückoberfläche (4) kontaktierende Wirkfläche (13) des Schabwerkzeugs (9) als Kreis oder Kreisring konfiguriert ist.