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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schweißvorrichtung zum Lichtbogen-Bolzenschweißen, sowie auf ein Verfahren zum Lichtbogen-Bolzenschweißen.
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Im Rahmen der vorliegenden Schrift wird für den Ausdruck „Lichtbogen-Bolzenschweißen“ auch kurz der Ausdruck „Bolzenschweißen“ verwendet.
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In Zusammenhang mit dem zu Grunde liegenden Stand der Technik wird auf die Normenschrift DIN EN ISO 14555 „Schweißen - Bolzenschweißen von metallischen Werkstoffen“ verwiesen.
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Bekanntermaßen kann es beim Bolzenschweißen dazu kommen, dass der Lichtbogen beim Schweißvorgang durch elektromagnetische Felder in unerwünschter Weise abgelenkt wird. Dies wird üblicherweise als magnetische Blaswirkung bezeichnet. Im Rahmen der vorliegenden Schrift wird hierfür auch kurz der Begriff Blaswirkung verwendet.
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Gemäß der oben genannten Normenschrift DIN EN ISO 14555 kann beim Bolzenschweißen nach der Art der Zündung zwischen Hubzündungs- und Spitzenzündungsschweißen unterschieden werden. Beim Spitzenzündungsschweißen dient üblicherweise ein Kondensator als Energiequelle, so dass es sich hierbei um ein Kondensator-Entladungsschweißen handelt. Die Blaswirkung tritt besonders beim Hubzündungsschweißen auf, wird jedoch auch in Zusammenhang mit dem Kondensator-Entladungsschweißen in der Literatur erwähnt.
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Weiterhin tritt die Blaswirkung besonders ausgeprägt beim Schweißen von Edelstahlbolzen auf, bei Aluminiumschweißungen, beim Schweißen von Kopfbolzen, bei einseitiger oder unsymmetrischer Klemmung der Schweißelektroden, sowie beim Schweißen an Randbereichen eines Werkstücks. Auch ist die Blaswirkung besonders ausgeprägt, wenn ein Schweißstrom verwendet wird, dessen Stärke im unteren Bereich des hierfür empfohlenen Stromstärkebereichs liegt, oder gar noch niedriger. Der empfohlene Stromstärkebereich liegt bei 80 bis 90 Ampere pro Quadratmillimeter der zu verschweißenden Fläche des Bolzens.
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Weiterhin belegen praktische Versuche, dass insbesondere für Flanschbolzen mit vergleichsweise großem Außendurchmesser beim Hubzündungsschweißen aufgrund der Blaswirkung erhebliche Probleme hinsichtlich eines reproduzierbaren Schweißergebnisses auftreten. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine geringfügige magnetische Ablenkung den Lichtbogen an eine Stelle an der Außenkante der Stirnfläche des Bolzens treibt und im Weiteren - aufgrund der Beständigkeit dieser ablenkenden Kraft - den Lichtbogen an dieser Stelle fixiert. Dies führt zu einseitig angeschmolzenen Bolzen mit nicht brauchbarer Schweißverbindung.
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In allen Fällen führt die Blaswirkung zu einer deutlichen Verschlechterung der Schweißqualität. Teilweise sind diese Verschlechterungen derart gravierend, dass keine befriedigende Schweißverbindung erzielt werden kann. Es gibt Flanschbolzen, die mit bisherigen Verfahren überhaupt nicht verschweißt werden können.
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In dem Merkblatt des deutschen Verbands für Schweißen und verwandte Verfahren e.V. „Lichtbogenbolzenschweißen mit Hubzündung“ (Merkblatt DVS 0902; Dezember 2000) wird in einem eigenen Abschnitt (Abschnitt 5.3) auf die Blaswirkung eingegangen. Dies spricht bereits an sich für eine erhebliche Bedeutung der angesprochenen Problematik, insbesondere im Rahmen der praktischen Tätigkeit. In dem Abschnitt werden mit Bezug auf das Bild 8 des Merkblatts diesbezüglich Abstellmaßnahmen beschrieben. Hierzu gehören demnach unter anderem eine symmetrische Zuführung des Schweißstromes (symmetrische Schweißkabelklemmung) und die Verwendung von metallisch ferritischen Klötzen zur Feldbeeinflussung. Allerdings ermöglichen die dort angegebenen Maßnahmen im Allgemeinen nur eine teilweise Verbesserung oder Abschwächung der Blaswirkung unter spezifischen Bedingungen.
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Industrielle Anwendungen - insbesondere beim automatischen Schweißen - erfordern deutlich robustere Verfahren, da optimale Schweißbedingungen in der Praxis oft nur mit hohem Aufwand erzielt werden können. Es besteht daher beim Lichtbogen-Bolzenschweißen das Bedürfnis nach einer Steigerung der Robustheit gegenüber der Blaswirkung. Weiterhin besteht das Bedürfnis nach einer Lösung für das angegebene Problem, die für alle Fälle der Anwendung eine vollständige Beseitigung der Blaswirkung bei unterschiedlichsten Bedingungen ermöglicht; insbesondere sollte das Hubzündungsverfahren bei Verwendung von Bolzen mit vergleichsweise großen Durchmessern für Massenanwendungen und Automationslösungen deutlich robuster gestaltet werden können und bessere und besser reproduzierbare Schweißergebnisse erreichbar gemacht werden. Weiterhin besteht das Bedürfnis nach einer Lösung, die von der Klemmung der Schweißkabel unabhängig ist. Für eine Prozessautomation sollten unterschiedlichste unsymmetrische Kabelklemmungen keinen Einfluss auf die Qualität der Schweißung haben. Auch sollten bei Verwendung von Schweißströmen mit vergleichsweise geringen Stärken Flanschbolzen mit vergleichsweise großen Außendurchmessern mit höchster Qualität verschweißt werden können.
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Die
DE 600 20 436 T2 beschreibt eine Schweißvorrichtung zum Lichtbogenschweißen mittels Hubzündung, welche einen Feldformer aufweist, der das Magnetfeld und damit auch die Ausbreitung des Lichtbogens beeinflusst. Weiterhin zeigt die
EP 0 167 150 A1 ein Verfahren zum Lichtbogenschweißen, bei dem mit Hilfe eines Magnets die Position des Lichtbogens stabilisiert wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schweißvorrichtung zum Lichtbogen-Bolzenschweißen anzugeben, die hinsichtlich der Blaswirkung besonders gute Eigenschaften aufweist. Insbesondere soll mit der Schweißvorrichtung die Gefahr einer Blaswirkung signifikant reduziert oder gar ausgeschlossen werden können. Eine analoge Aufgabe stellt sich für ein entsprechendes Verfahren.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den in den unabhängigen Ansprüchen genannten Gegenständen gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß der Erfindung ist eine Schweißvorrichtung zum Lichtbogen-Bolzenschweißen vorgesehen, mit der durch einen Schweißvorgang ein Bolzen über eine Schweißstelle mit einem Werkstück verbunden werden kann. Dabei ist ein, um einen der Schweißstelle zugewandten Endbereich des Bolzens herum angeordnetes, ringförmiges Abschirmelement aus ferromagnetischem Material zur Reduzierung einer quer zur Symmetrieachse des Bolzens gerichteten magnetischen Kraft vorgesehen.
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Mit dem genannten Abschirmelement ist es möglich, eine auf Höhe der Schweißstelle quer zur Symmetrieachse des Bolzens verlaufende Komponente einer magnetischen Kraft, die im Allgemeinen während des Schweißvorgangs entstehen kann, zu eliminieren oder zumindest so stark zu reduzieren, dass sie in der praktischen Anwendung keine nennenswerte oder erkennbare Blaswirkung hervorrufen kann. Es ist also möglich, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Schweißung ohne Blaswirkung durchzuführen. Es können insoweit optimale Schweißbedingungen geschaffen werden. Mit dem Abschirmelement wird erzielt, dass das während des Schweißvorgangs auftretende magnetische Feld in der Ebene der Schweißverbindung bzw. auf der entsprechenden Oberfläche des Werkstücks innerhalb des Abschirmelements im Rahmen der für die Praxis relevanten Genauigkeit symmetrisch ausgebildet ist. Etwaige Fremdfelder werden also in diesem Sinne abgeschirmt. Eine potenzielle Feldbeeinflussung durch eine unsymmetrische Schweißkabelklemmung kann ausgeschlossen oder zumindest deutlich verringert werden. Die Erfindung funktioniert also in der Praxis unabhängig von der im Einzelfall gewählten Schweißkabelzuführung. Dies ist beispielsweise von Vorteil bei Anwendungen der Hubzündung in automatisierten Anlagen. Schweißungen zum Beispiel an Autokarossen sind an nahezu allen Punkten mit gleichbleibender Qualität möglich und unterliegen keinen Einschränkungen. Versuche haben gezeigt, dass insbesondere auch beim Schweißen von Flanschbolzen mit vergleichsweise großen Außendurchmessern deutliche Verbesserungen der Schweißqualität erreicht werden. Einige Flanschbolzen sind erst unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gut verschweißbar. Als weiterer Vorteil ist zu nennen, dass der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbare Effekt materialunabhängig ist; es können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Bolzen bzw. Werkstücke aus Stahl, rostfreiem Stahl (VA) oder Aluminium verschweißt werden. Insgesamt wird also ein besonders robustes Schweißen ermöglicht. Außerdem lässt sich das Abschirmelement vergleichsweise einfach und kostengünstig herstellen. Existierende Automationskonzepte (Schutzgasführung, Bolzenförderung) werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht negativ beeinflusst. Das Abschirmelement kann auch als mehrfunktionales Element ausgebildet sein, beispielsweise - wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt - zusätzlich als Gasglocke oder Stützrohr.
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Vorteilhaft ist die Schweißvorrichtung so ausgebildet, dass das Abschirmelement auf dem Werkstück angeordnet werden kann. Es kann also beispielsweise vorgesehen sein, dass das Abschirmelement einfach so auf das Werkstück gestellt wird, dass es die Schweißstelle umrahmt.
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Erfindungsgemäß ist das Abschirmelement wie bereits erwähnt ringförmig. Das Abschirmelement kann beispielsweise in Form eines kreisringförmigen Rohrabschnitts ausgebildet sein.
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Vorteilhaft ist das Abschirmelement mehreckig, beispielsweise als Sechseck oder Achteck, geformt.
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Vorteilhaft weist das Abschirmelement eine Wand auf, deren Stärke zwischen 0,1 Millimeter und 20 Millimeter beträgt. Beispielsweise kann das Abschirmelement einfach aus einer derartigen Wand bestehen.
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Vorteilhaft weist das Abschirmelement eine Höhe von mindestens 10 Millimeter auf. Mit „Höhe“ ist dabei die Erstreckung des Abschirmelements in Richtung der Hauptachse des Bolzens gemeint - bei vorgesehener relativer Orientierung zwischen Bolzen und Abschirmelement. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Abschirmelement eine Höhe aufweist, die das Einfache bis Zweifache des Durchmessers des Bolzens beträgt, mindestens jedoch 10 Millimeter. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung eines in diesem Sinne höheren Abschirmelements nicht zu einer nennenswerten Veränderung bzw. weitergehenden Verbesserung der Feldsituation an der Schweißstelle führen würde, sondern lediglich zu einem erhöhten Materialverbrauch des Abschirmelements.
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Vorteilhaft ist das Abschirmelement aus einem Gitter oder einem Lochblech oder einem anderweitigen mit vergleichbaren Öffnungen versehenen Material gebildet.
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Vorteilhaft ist das Abschirmelement weiterhin als Stütz- bzw. Abstützrohr und/oder als Gasring bzw. Gasglocke und/oder als Justierelement für eine Schweißschablone und/oder als Zentrierelement ausgebildet ist.
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Vorteilhaft umfasst das Abschirmelement wenigstens zwei Abschirmelement-Teile, die relativ zueinander beweglich angeordnet sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Abschirmelement-Teile relativ zueinander verschwenkbar angeordnet sind. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass das Abschirmelement wenigstens zwei Abschirmelement-Teile aufweist, die derart zueinander bewegt werden können, dass durch diese Bewegung das Abschirmelement sowohl in die Form eines geöffneten Ringes, als auch in die Form eines zumindest im Wesentlichen geschlossenen Ringes gebracht werden kann, also ein geöffneter Ring und ein zumindest im Wesentlichen geschlossener Ring gebildet werden kann. Diese Ausführung ist hinsichtlich einer angemessenen Prozessdurchführung besonders für das Schweißen von Kopfbolzen vorteilhaft. Ein derartiges ringförmiges Abschirmelement kann vor der Schweißung geschlossen werden und nach erfolgter Schweißung wieder geöffnet werden. Im Falle eines Kopfbolzens würde bei einem Abschirmelement, das in diesem Sinne nicht geöffnet werden kann, die Gefahr bestehen, dass die Schweißvorrichtung nach erfolgter Schweißung aufgrund der geometrischen Verhältnisse zwischen Kopf des Bolzens einerseits und Öffnung des Abschirmelements andererseits nicht oder nur schwerlich vom Bolzen entfernt werden kann.
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Es ist in diesem Fall nicht erforderlich, dass ein hundertprozentig geschlossener Ring gebildet werden kann, denn eine kleine, beispielsweise konstruktionsbedingte Lücke in dem von dem Abschirmelement gebildeten Ring ist hinsichtlich der vorteilhaften Wirkung nicht ausschlaggebend. Es hat sich beispielsweise gezeigt, dass entsprechende Spalte von wenigen Zehntel Millimetern Stärke für das magnetische Feld keine Rolle spielen.
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Weiterhin kann die Schweißvorrichtung eine Schweißpistole aufweisen, die einen Bolzenhalter zur Halterung des Bolzens vor dem Schweißvorgang umfasst, wobei das Abschirmelement direkt oder indirekt an der Schweißpistole angeordnet, vorzugsweise beweglich angeordnet ist oder als von der Schweißpistole getrennt vorliegendes Element vorgesehen ist. Beispielsweise kann also ein Abschirmelement mit wenigstens zwei Abschirmelement-Teilen vorgesehen sein, die im genannten Sinne beweglich an der Schweißpistole, beispielsweise am Bolzenhalter angeordnet sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Lichtbogen-Bolzenschweißen vorgesehen, bei dem durch einen Schweißvorgang ein Bolzen über eine Schweißstelle mit einem Werkstück verbunden wird. Dabei weist das Verfahren folgenden Schritt auf: Vor dem Schweißvorgang wird um einen der Schweißstelle zugewandten Endbereich des Bolzens herum ein ringförmiges Abschirmelement aus ferromagnetischem Material angeordnet, und zwar zur Reduzierung einer möglichen, während des Schweißvorgangs entstehenden, quer zur Symmetrieachse des Bolzens gerichteten magnetischen Kraft.
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Vorteilhaft wird dabei bei dem genannten Schritt das Abschirmelement auf dem Werkstück angeordnet, vorzugsweise auf das Werkstück aufgesetzt.
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Vorteilhaft umfasst dabei das Abschirmelement wenigstens zwei Abschirmelement-Teile, die relativ zueinander derart beweglich angeordnet sind, dass das Abschirmelement sowohl in eine offene, als auch in eine zumindest im Wesentlichen geschlossene Ringform gebracht werden kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass vor dem Schweißvorgang das Abschirmelement in die geschlossene Ringform gebracht wird und in einem weiteren Schritt nach dem Schweißvorgang das Abschirmelement in die offene Ringform gebracht wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein ringförmiges Abschirmelement aus ferromagnetischem Material zur Verwendung bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen. Vorteilhaft umfasst das Abschirmelement wenigstens zwei Abschirmelement-Teile, die relativ zueinander derart beweglich angeordnet sind, dass dadurch das Abschirmelement sowohl in eine offene, als auch in eine zumindest im Wesentlichen geschlossene Ringform gebracht werden kann.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Querschnitt- und eine Aufsicht-Skizze zu einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abschirmelements,
- 2 eine Querschnitt- und eine Aufsicht-Skizze zu einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abschirmelements,
- 3 eine Querschnitt- und eine Aufsicht-Skizze zu einem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abschirmelements, und
- 4 eine Querschnitt- und eine Aufsicht-Skizze zu einem vierten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abschirmelements.
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In 1 sind zwei Skizzen, eine obere Skizze und eine untere Skizze, zu einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung gezeigt. Die obere Skizze zeigt einen Querschnitt und die unter Skizze eine Aufsicht. Bei der Schweißvorrichtung handelt es sich um eine Schweißvorrichtung zum Lichtbogen-Bolzenschweißen, mit der durch einen Schweißvorgang ein Bolzen 6 über eine Schweißstelle 10 mit einem Werkstück 4 verbunden werden kann. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass der Bolzen 6 senkrecht angeordnet ist, wobei der Kopf des Bolzens 6 „oben“ ist und das „untere“ Ende des Bolzens 6 zur Schweißstelle 10 hin gerichtet ist.
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Beispielsweise kann die Schweißvorrichtung zum Bolzenschweißen mit Hubzündung vorgesehen sein. Wie aus dem Stand der Technik an sich bekannt, wird dabei zur Erzeugung eines Lichtbogens zwischen dem Bolzen 6 und dem Werkstück 4 der Bolzen 6 zunächst senkrecht zur der Oberfläche des Werkstücks 4 angesetzt und anschließend um ein bestimmtes Abhubmaß von der Oberfläche des Werkstücks 4 abgezogen, der Lichtbogen gezündet und anschließend der Bolzen 6 in das auf dem Werkstück 4 entstandene Schweißbad eingetaucht. Das Hubzündungsschweißen ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt und deshalb wird hier nicht näher darauf eingegangen.
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In 1 ist der Zustand skizziert, in dem der Bolzen 6 von der Oberfläche des Werkstücks 4 abgezogen ist, der Lichtbogen jedoch noch nicht gezündet ist.
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Die Schweißvorrichtung umfasst in an sich bekannter Weise eine Schweißpistole mit einem Bolzenhalter, sowie eine Schweißstromquelle, mit der ein Schweißstrom für den Schweißvorgang zur Verfügung gestellt werden kann; die genannten Teile sind in den Skizzen der 1 nicht dargestellt.
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Bei dem Bolzen 6 kann es sich beispielsweise - wie dargestellt - um einen Kopfbolzen handeln. Der Bolzen 6 weist einen Endbereich 8 auf, der der Schweißstelle 10 zugewandt ist. In der oberen Skizze ist dieser Endbereich 8 mit einer Bezugszeichen-Klammer angedeutet.
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Gemäß der Erfindung weist die Schweißvorrichtung insbesondere ein Abschirmelement 2 auf, das um den Endbereich 8 herum angeordnet werden kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Abschirmelement 2 während des Schweißvorgangs, genauer gesagt während der Zeitspanne, in der der zum Schweißvorgang erforderliche Lichtbogen existiert, um den Endbereich 8 des Bolzens 6 herum angeordnet sein kann.
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Beim Ausführungsbeispiel ist das Abschirmelement 2 als kreiszylindrisches Rohrelement mit normal orientierten Stirnbereichen ausgebildet, so dass durch das Abschirmelement 2, genauer gesagt durch die innere Wand W des Abschirmelements 2 ein Innenraum R beschrieben ist, der die Form eines ebenen Kreiszylinders aufweist.
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Allgemein kann jedoch das Abschirmelement 2 auch eine andere Form aufweisen. Beispielsweise kann das Abschirmelement 2 mehreckig, beispielsweise in Form eines sechseckigen oder achteckigen Zylinderabschnitts geformt sein. Wesentlich hinsichtlich der Form des Abschirmelements 2 ist, dass sich das Abschirmelement 2 um den genannten Endbereich 8 des Bolzens 6 herum anordnen lässt, wenn sich der Bolzen 6 in einer für den Schweißvorgang geeigneten Startposition befindet, also beispielsweise - wie in den Skizzen gezeigt - in der vom Werkstück 4 abgezogenen Position befindet.
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Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass sich die Erfindung auch für ein Kondensator-Entladungsschweißen eignet. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, ist in diesem Fall vorgesehen, dass unmittelbar vor der Zündung des Lichtbogens der Bolzen mit einer Spitze das Werkstück berührt. In diesem Fall kann das Abschirmelement also derart geformt sein, dass es sich bei der genannten Position des Bolzens um einen entsprechenden Endbereich des Bolzens herum anordnen lässt.
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Das Abschirmelement 2 kann also insbesondere beispielsweise eine Ringform aufweisen bzw. so ausgebildet sein, dass es in einer Ringform angeordnet werden kann.
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Das Abschirmelement 2 besteht aus ferromagnetischem Material und dient zur Reduzierung einer quer zur Symmetrie- bzw. Hauptachse S des Bolzens 6 gerichteten magnetischen Kraft. Dadurch, dass das Abschirmelement 2 aus ferromagnetischem Material besteht, kann bewirkt werden, dass während des Schweißvorgangs bzw. während der Zeit, in der der Lichtbogen existiert, der Innenraum R keine nennenswerte magnetische Kraft in einer Richtung quer zur Symmetrie- bzw. Hauptachse S des Bolzens 6 aufweist. Insbesondere lässt sich durch das Abschirmelement 6 eine magnetische Kraftkomponente vermeiden, die eine Blaswirkung hervorrufen könnte.
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Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, dass innerhalb des Innenraums R, bzw. allgemeiner formuliert innerhalb eines von dem Abschirmelement 2 umschriebenen Innenraums, - abgesehen von dem Bolzen 6 - kein Bauteil vorgesehen ist, das eine Wirkung auf ein magnetisches Feld ausüben kann. Außerdem sei in diesem Zusammenhang der Deutlichkeit halber angemerkt, dass natürlich auch das Abschirmelement 2 selbst nicht dafür vorgesehen ist, in dem genannten Innenraum ein magnetisches Feld aufzubauen. Bei dem Abschirmelement 2 handelt es sich also nicht etwa um eine elektromagnetische Spule oder dergleichen. Das Abschirmelement 2 ist in diesem Sinne ein magnetisch bzw. elektromagnetisch ausschließlich passiv wirkendes Element.
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Wie in der oberen Skizze der 1 gezeigt, kann vorgesehen sein, dass das Abschirmelement 2 auf dem Werkstück 2 angeordnet ist. Auf diese Weise kann das Abschirmelement 2 auf die Schweißstelle 10 besonders gut einwirken.
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Im Ausführungsbeispiel weist das Abschirmelement 2 eine Wand auf, deren Stärke d zwischen 0,1 und 20 Millimeter beträgt. Die Höhe H des Abschirmelements beträgt das Ein- bis Zweifache des Durchmessers D des Bolzens 6, mindestens jedoch 10 Millimeter. Eine größere Höhe würde zu keiner nennenswerten Veränderung der Feldsituation führen und lediglich einen erhöhten Materialverbrauch für das Abschirmelement 2 bedeuten.
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Der von dem Abschirmelement 2 beschriebene Innenraum kann beispielsweise einen Durchmesser zwischen etwa 5 und etwa 100 Millimeter aufweisen.
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Das Abschirmelement 2 kann aus einem Material gefertigt sein, das im makroskopischen Sinne homogen ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Abschirmelement aus einem Gitter, einem Lochblech oder dergleichen gefertigt ist.
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Das Abschirmelement 2 kann weiterhin für eine zusätzliche Funktion ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Abschirmelement 2 zusätzlich als Stützrohr, Gasring (Gasglocke), Justierelement in einer Schweißschablone oder Zentrierelement ausgebildet sein.
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Wiederum mit Bezug auf 1 ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass das Abschirmelement 2 wenigstens zwei Abschirmelement-Teile 2', 2" umfasst, die relativ zueinander beweglich angeordnet sind. Im gezeigten Beispiel sind die beiden Abschirmelement-Teile 2', 2" derart angeordnet, dass sie um eine Schwenkachse A verschwenkt werden können, und zwar derart, dass durch diese Verschwenk-Bewegung das Abschirmelement 2 sowohl in die Form eines geöffneten Ringes, als auch in die Form eines zumindest im Wesentlichen geschlossenen Ringes gebracht werden kann. Im gezeigten Beispiel ist die Schwenkachse A senkrecht zur Symmetrie- bzw. Hauptachse S des Bolzens 6 angeordnet und verläuft oberhalb des Bolzens 6 durch die Symmetrie- bzw. Hauptachse S des Bolzens 6. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die zwei Abschirmelement-Teile 2', 2" um etwa 50° auseinandergeschenkt werden können. Im gezeigten Beispiel sind die zwei Abschirmelement-Teile 2', 2" durch zwei symmetrische Rohrabschnitte gebildet, die im genannten Sinne auseinander und aufeinander zu bewegt werden können. Für die genannte Bewegbarkeit des Abschirmelements 2 kann vorgesehen sein, dass die Abschirmelement-Teile 2', 2" an der Schweißpistole, beispielsweise am Bolzenhalter beweglich angeordnet sind. Vorteilhaft ist die Anordnung dabei derart, dass das Abschirmelement 2 im geschlossenen Zustand symmetrisch den Endbereich 8 des Bolzens 6 umgibt, wenn sich der Bolzen 6 in der für die Einleitung des Schweißvorgangs vorgesehenen Position befindet.
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Es ist jedoch auch möglich, dass die Bewegbarkeit der Abschirmelement-Teile 2', 2" unabhängig von der Schweißpistole vorgesehen ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Abschirmelement-Teile 2', 2" nur gegenseitig verbunden sind.
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Mit „zumindest im Wesentlichen geschlossene Ringform“ sei zum Ausdruck gebracht, dass Restspalte, die sich beispielsweise aus Gründen der technischen Umsetzung ergeben und die beispielsweise wenige Zehntel Millimeter betragen können, im Sinne der Erfindung als vernachlässigbar angesehen werden können, weil sie keine nennenswerte Auswirkung auf das magnetische Feld im Innenraum R haben.
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Durch die Ausbildung in Form der Abschirmelement-Teile 2', 2" ist eine erleichterte Durchführung des Schweißprozesses ermöglicht, denn auf diese Weise kann nach erfolgter Schweißung das Abschirmelement - besonders im Fall von Kopfbolzen - geöffnet werden und die Schweißpistole ungehinderter von der Schweißstelle fortbewegt werden. Im Falle eines Kopfbolzens würde bei einem Abschirmelement, das in diesem Sinne nicht geöffnet werden kann, die Gefahr bestehen, dass die Schweißvorrichtung nach erfolgter Schweißung aufgrund der geometrischen Verhältnisse zwischen Kopf des Bolzens einerseits und Abschirmelement andererseits nicht oder nur schwerlich vom Bolzen entfernt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich bereits im Wesentlichen aus den obigen Ausführungen. Insbesondere ist also demnach vorgesehen, dass vor dem Schweißvorgang das Abschirmelement 2 um den der Schweißstelle 10 zugewandten Endbereich 8 des Bolzens 6 herum angeordnet wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Abschirmelement 2 dabei auf das Werkstück 4 aufgesetzt wird.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein Abschirmelement 2 verwendet wird, das im oben genannten Sinne wenigstens zwei Abschirmelement-Teile 2', 2" umfasst, wobei vor dem Schweißvorgang das Abschirmelement 2 in eine geschlossene Ringform gebracht wird, so dass es den genannten Endbereich 8 des Bolzens 6 umgibt, und nach dem Schweißvorgang in die offene Ringform gebracht wird, um ein Entfernen der Schweißpistole zu erleichtern.
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In den 2 bis 4 sind drei weitere Ausführungsbeispiele skizziert. Es wird im Weiteren lediglich auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel eingegangen.
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Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Abschirmelement 20 vorgesehen, das zwei unterschiedlich große Abschirmelement-Teile 20', 20" aufweist. Die Schwenkachse A' ist bei dabei wiederum oberhalb des Bolzens 6, jedoch seitlich zu der Symmetrie- bzw. Hauptachse S des Bolzens 6 versetzt angeordnet. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die beiden Abschirmelement-Teile 20', 20" bewegbar an der Schweißpistole angeordnet sind, wobei das kleinere der beiden Abschirmelement-Teile mit Bezug auf die Schweißpistole verschwenkt werden kann, das Größere jedoch nicht. Dabei kann vorgesehen sein, dass das kleinere der beiden Abschirmelement-Teile 20', 20" längs einer Richtung verschwenkt werden kann, die mit Bezug auf die Symmetrie- bzw. Hauptachse S des Bolzens 6 von der Schwenkachse A' weg bzw. auf diese zu gerichtet ist. Dies ist in der unteren Skizze der 2 mit einem Pfeil angedeutet.
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Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Abschirmelement 22 vorgesehen, bei dem eine Drehvorrichtung in der Ebene des Abschirmelements 22 vorgesehen ist, so dass ein inneres Abschirmelement-Teil 22' relativ zu einem äußeren Abschirmelement-Teil 22" um eine senkrechte Achse A'' verschwenkt werden kann. Die Schwenkachse A'' verläuft in diesem Fall senkrecht und kann beispielsweise mit der Symmetrie- bzw. Hauptachse S des Bolzens 6 zusammenfallen.
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Schließlich ist in 4 ein viertes Ausführungsbeispiel gezeigt. Dabei ist ein Abschirmelement 24 vorgesehen, das drei zueinander beweglich angeordnete Abschirmelement-Teile 24', 24'', 24''' aufweist. In der linken Hälfte der 4, unter „a)“ ist der Zustand bei geschlossenem Abschirmelement 24 gezeigt, in der rechten Hälfte unter „b)“ der Zustand bei geöffnetem Abschirmelement 24. Dabei ist ein erstes Abschirmelement-Teil 24' relativ zu der Schweißpistole fest angeordnet und die beiden weiteren Abschirmelement-Teile 24'', 24''' können um jeweils eine senkrechte Achse A''', A'''' gegenüber dem ersten Abschirmelement-Teil 24' verschwenkt werden. Die beiden Achsen A''', A'''' verlaufen dabei senkrecht durch eine Wand des Abschirmelements 24 und es ergibt sich eine flügeltürartige Öffnungsmöglichkeit für das Abschirmelement 24.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Abschirmelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
- 2'
- erstes Abschirmelement-Teil des Abschirmelements 2
- 2"
- zweites Abschirmelement-Teil des Abschirmelements 2
- 4
- Werkstück
- 6
- Bolzen, zum Beispiel Kopfbolzen
- 8
- Endbereich des Bolzens, der der Schweißstelle zugewandt ist
- 10
- Schweißstelle
- 20
- Abschirmelement gemäß einem zweiten Ausfuhrungsbeispiel
- 20'
- erstes Abschirmelement-Teil des Abschirmelements 20
- 20"
- zweites Abschirmelement-Teil des Abschirmelements 20
- 22
- Abschirmelement gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
- 22'
- erstes Abschirmelement-Teil des Abschirmelements 22
- 22"
- zweites Abschirmelement-Teil des Abschirmelements 22
- 24
- Abschirmelement gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
- 24'
- erstes Abschirmelement-Teil des Abschirmelements 24
- 24"
- zweites Abschirmelement-Teil des Abschirmelements 24
- 24'''
- drittes Abschirmelement-Teil des Abschirmelements 24
- S
- Symmetrie- bzw. Hauptachse des Bolzens
- R
- von dem Abschirmelement beschriebener Innenraum
- W
- innere Wand des Abschirmelements
- d
- Stärke der Wand des Abschirmelements
- D
- Durchmesser des Bolzens
- H
- Höhe des Abschirmelements
- A
- Schwenkachse beim ersten Ausführungsbeispiel
- A'
- Schwenkachse beim zweiten Ausführungsbeispiel
- A''
- Schwenkachse beim dritten Ausführungsbeispiel
- A'''
- erste Schwenkachse beim vierten Ausführungsbeispiel
- A''''
- zweite Schwenkachse beim vierten Ausführungsbeispiel
