DE102007056304B4

DE102007056304B4 - Welding tongs for electrical resistance welding

Info

Publication number: DE102007056304B4
Application number: DE102007056304.5A
Authority: DE
Inventors: Josef Tujo; Eberhard Lenz; Edward Luzak; Siegfried Massun
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2023-06-01
Anticipated expiration: 2027-11-23
Also published as: DE102007056304A1

Abstract

Schweißzange für elektrische Widerstandsschweißungen, bestehend aus einem Elektrodenarm aus Aluminium und einem damit verbundenen Elektrodenhalter bzw. einer damit verbundenen Elektrode aus Kupfer, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenhalter (3) bzw. die Elektrode an der Verbindungsstelle (2) mit dem Elektrodenarm (1) diesen gabelförmig umfasst.Welding tongs for electrical resistance welding, consisting of an aluminum electrode arm and an electrode holder connected thereto or an electrode made of copper connected thereto, characterized in that the electrode holder (3) or the electrode at the connection point (2) with the electrode arm (1) includes this forked.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schweißzange der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art.The invention relates to welding tongs of the type specified in the preamble of the first claim.

Eine derartige Schweißzange ist aus der DE 31 17 156 A1 bekannt. Hier besteht der Elektrodenarm aus einer Aluminiumlegierung, in der die Elektrode aus Kupfer mittels Schrumpfverbindung eingesetzt wird. Diese Anordnung hat den Nachteil, dass nach einer gewissen Laufzeit Materialermüdung eintritt und daran im Ausschluss Bauteilversagen auftreten kann.Such a welding tongs is from DE 31 17 156 A1 known. Here the electrode arm consists of an aluminum alloy, in which the copper electrode is inserted by means of a shrink connection. This arrangement has the disadvantage that after a certain running time, material fatigue occurs and component failure can occur as a result.

Aus der DE1010671A , der DE69200974T2 , der DE4318585C1 und der EP0123202B1 sind ebenfalls Schweißgeräte bekannt.From the DE1010671A , the DE69200974T2 , the DE4318585C1 and the EP0123202B1 are also known welders.

Daneben ist es bekannt, nicht den Elektrodenhalter bzw. die Elektrode direkt mittels Schrumpfverbindung anzubringen, sondern einen Kupfereinsatz vorzusehen, der in den Aluminiumkörper eingeschrumpft wird und an den dann der Elektrodenhalter angelötet wird. Auch hier tritt nach einer gewissen Zeit Materialermüdung ein mit der Gefahr des Bauteilversagens.In addition, it is known not to attach the electrode holder or the electrode directly by means of a shrink connection, but to provide a copper insert which is shrunk into the aluminum body and to which the electrode holder is then soldered. Here, too, material fatigue occurs after a certain period of time, with the risk of component failure.

Auch das Anlöten des Elektrodenhalters bzw. der Elektrode nach dem Einschrumpfen des Einsatzes wirkt sich negativ auf die Schrumpfverbindung aus.The soldering of the electrode holder or the electrode after the insert has been shrunk in also has a negative effect on the shrunk connection.

Baueilversagen äußert sich durch die Undichtigkeit oder Bruch des Elektrodenarms an der Schrumpfstelle. Speziell tritt dieses Problem bei höheren Schweißkräften von mehr als 4 kN massiv auf.Component failure is manifested by leakage or breakage of the electrode arm at the shrinkage point. In particular, this problem occurs massively with higher welding forces of more than 4 kN.

Ein weiterer Nachteil der Schrumpfverbindung aus Aluminium und Kupfer besteht in der Kontaktkorrosion, da üblicherweise in der Durchgangsbohrung im Inneren des Elektrodenarms Kühlwasser geführt wird. Gefördert wird die Kontaktkorrosion auch noch dadurch, dass der Bereich der Schrumpfverbindung auch als Stromübergangsfläche für den Schweißstrom dient.Another disadvantage of the shrink connection made of aluminum and copper is contact corrosion, since cooling water is usually routed through the through hole inside the electrode arm. Contact corrosion is also promoted by the fact that the area of the shrink connection also serves as a current transfer surface for the welding current.

Die Schrumpfverbindung bietet darüber hinaus nur sehr eingeschränkte bzw. aufwändige Reparaturmöglichkeiten. Dies gilt sowohl im Fall einer Beschädigung durch einen Crash o.ä. als auch für das oben erwähnte Bauteilversagen.In addition, the shrink connection only offers very limited or complex repair options. This applies both in the event of damage caused by a crash or similar and for the component failure mentioned above.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindung zwischen einem Elektrodenarm aus Aluminium und einem Elektrodenhalter oder einer Elektrode aus Kupfer aufzuzeigen, die die vorbeschriebenen Nachteile nicht aufweist.The object of the present invention is to show a connection between an electrode arm made of aluminum and an electrode holder or an electrode made of copper, which does not have the disadvantages described above.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Gemäß der Erfindung wird nunmehr nicht mehr der Elektrodenhalter oder die Elektrode in den Elektrodenarm eingesetzt, sondern umfasst ihn nun an seiner Außenseite gabelförmig. Damit können Schraubverbindungen aber auch andere Verbindungsmöglichkeiten, wie Stifte oder Niete verwendet werden. Damit ist es möglich, den Elektrodenhalter bzw. die Elektrode schnell und einfach zu wechseln, beispielsweise wenn es zu einem Crash gekommen ist. Auch wird der Aufbau des Elektrodenarmes sowie des Elektrodenhalters durch Wegfall der Schrumpfverbindung wesentlich vereinfacht. Weiterhin ist es damit einfach möglich, unterschiedlich geformte Elektrodenhalter bzw. Elektroden mit einem Elektrodenarm schnell und einfach zu verbinden bzw. im Bedarfsfall auszuwechseln.This object is achieved according to the invention by the features of the first claim. According to the invention, the electrode holder or the electrode is no longer inserted into the electrode arm, but instead encloses it on its outside in the form of a fork. This means that screw connections can also be used with other connection options, such as pins or rivets. This makes it possible to change the electrode holder or the electrode quickly and easily, for example if there has been a crash. The structure of the electrode arm and the electrode holder is also significantly simplified by eliminating the shrink connection. Furthermore, it is thus easily possible to connect differently shaped electrode holders or electrodes to an electrode arm quickly and easily, or to exchange them if necessary.

Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. Ist es erforderlich - wie allgemein bekannt - den Elektrodenhalter bzw. die Elektrode zu kühlen, so ist die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 sinnvoll.The dependent claims describe advantageous refinements of the invention. If it is necessary--as is generally known--to cool the electrode holder or the electrode, the further development of the invention as claimed in claim 2 makes sense.

Um eine hohe Festigkeit der Verbindungsstelle zur Übertragung hoher Schweißkräfte zu gewährleisten und um Korrosion zu vermeiden, ist es sinnvoll, die eingesetzte Buchse aus höherfestem Edelstahl herzustellen.In order to ensure high strength of the connection point for the transmission of high welding forces and to avoid corrosion, it makes sense to manufacture the bushing used from high-strength stainless steel.

Anspruch 4 schlägt hierfür eine geeignete Befestigungsmöglichkeit vor.Claim 4 proposes a suitable attachment option for this.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 5 wird ein Austritt des Kühlmittels sicher verhindert.The development according to claim 5 reliably prevents the coolant from escaping.

Zur genauen Positionierung des Elektrodenhalters bzw. der Elektrodenkappe an dem Elektrodenarm dient die Ausbildung der Erfindung nach Anspruch 6.The embodiment of the invention according to claim 6 serves to precisely position the electrode holder or the electrode cap on the electrode arm.

Aufgrund des rechteckigen Querschnitts, insbesondere auch an der Verbindungsstelle, werden große Berührflächen zwischen dem Elektrodenarm und dem Elektrodenhalter bzw. der Elektrode geschaffen, so dass der Stromübergang immer sichergestellt ist.Due to the rectangular cross-section, especially at the connection point, large contact surfaces are created between the electrode arm and the electrode holder or the electrode, so that current transfer is always ensured.

Durch die Ausgestaltung der Verbindungsstelle gemäß der Erfindung wird Materialermüdung und damit Bauteilversagen selbst bei höheren Schweißkräften von bis zu 6 kN dauerhaft vermieden. Auch ist zu erwarten, dass noch höhere Schweißkräfte problemlos über einen langen Einsatzzeitraum übertragen werden können.The design of the connection point according to the invention permanently prevents material fatigue and thus component failure, even with higher welding forces of up to 6 kN. It is also to be expected that even higher welding forces can be transmitted without any problems over a long period of use.

Sollten Beschädigungen des Elektrodenhalters oder der Elektrode durch Crash oder andere Umgebungseinflüsse auftreten, so kann er leicht ausgetauscht werden. Eine Schweißanlage, die mehrere erfindungsgemäß aufgebaute Schweißzangen aufweist, hat dann im Crashfall nur eine geringe Ausfallzeit.If the electrode holder or the electrode is damaged by a crash or other environmental influences, it can easily be replaced. A welding system that has a plurality of welding tongs constructed according to the invention then only has a short downtime in the event of a crash.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher dargestellt. Es stellen dar:

1 eine Draufsicht auf die Verbindungsstelle zwischen einem Elektrodenarm und einem Elektrodenhalter;
2 einen Querschnitt durch die Anordnung gemäß 1.

The invention is presented in more detail below using a preferred exemplary embodiment. They represent:

1 a plan view of the connection point between an electrode arm and an electrode holder;
2 a cross section through the arrangement according to FIG 1 .

In 1 ist schematisiert ein einstückiger Elektrodenarm 1 dargestellt. Er weist ein rechteckiges Profil auf.In 1 a one-piece electrode arm 1 is shown schematically. It has a rectangular profile.

An einer Verbindungsstelle 2, in dem der Querschnitt des Elektrodenarmes eingeschnürt ist, wird ein Elektrodenhalter 3 befestigt. Er ist hierzu gabelförmig ausgebildet.An electrode holder 3 is fastened to a connection point 2, in which the cross section of the electrode arm is constricted. It is fork-shaped for this purpose.

Zur Befestigung dienen die Schrauben 4.Screws 4 are used for fastening.

An seinem vorderen Ende trägt der Elektrodenhalter - wie an sich bekannt - eine Elektrode evtl. mit einer Elektrodenkappe.At its front end, the electrode holder carries—as is known—an electrode, possibly with an electrode cap.

In 2 ist ein Querschnitt durch die Anordnung gemäß 1 dargestellt.In 2 is a cross section through the arrangement according to FIG 1 shown.

Der Elektrodenarm 1 ist an seinem rückwärtigen Ende 5 mit Anschlüssen für ein Kühlmittel ausgerüstet. Die Zufuhr des Schweißstromes erfolgt in ans ich bekannter Weise über Stromkabel. Dies sind übliche Anordnungen, die deshalb nicht näher beschrieben werden müssen und zum Teil auch nicht dargestellt sind. An seinem vorderen Ende weist der Elektrodenarm die Verbindungsstelle 2 auf, an der der Elektrodenhalter 3 angeschraubt wird. The rear end 5 of the electrode arm 1 is equipped with connections for a coolant. The welding current is supplied in a manner known per se via power cables. These are customary arrangements, which therefore do not need to be described in more detail and are also not shown in some cases. At its front end, the electrode arm has the connection point 2 to which the electrode holder 3 is screwed.

Zur exakten Positionierung des Elektrodenhalters am Elektrodenarm sind Passstifte 6 vorgesehen, die neben den Verbindungsschrauben 4 angeordnet sind.Alignment pins 6 are provided for the exact positioning of the electrode holder on the electrode arm and are arranged next to the connecting screws 4 .

Zur weiteren Erhöhung der Stabilität der Verbindungsstelle 2 und auch zum Leiten des Kühlmittels, das durch eine Bohrung 7 im Elektrodenarm 1 zur Elektrode fließt, ist eine Buchse 8 vorgesehen. Diese Buchse 8 besteht aus Edelstahl und ist in eine Passbohrung im Elektrodenarm 1 eingesetzt.A bushing 8 is provided to further increase the stability of the connection point 2 and also to conduct the coolant which flows through a bore 7 in the electrode arm 1 to the electrode. This socket 8 is made of stainless steel and is inserted into a fitting hole in the electrode arm 1.

Sie ragt an der Verbindungsstelle 2 aus dem Elektrodenarm 1 heraus und in eine entsprechende Öffnung in den Elektrodenhalter 3 hinein.It projects out of the electrode arm 1 at the connection point 2 and into a corresponding opening in the electrode holder 3 .

Damit die Verbindungsstelle 2 flüssigkeitsdicht ist, weist die Buchse 8 an ihren beiden Enden auf ihrem äußeren Umfang jeweils Dichtungsringe 9 und 10 auf.So that the connection point 2 is liquid-tight, the bushing 8 has sealing rings 9 and 10 at both of its ends on its outer circumference.

Zum Rückführen des Kühlmittels aus dem Elektrodenhalter 3 dient in an sich bekannter Weise die Kühlmittelleitung 11.The coolant line 11 serves to return the coolant from the electrode holder 3 in a manner known per se.

Durch die Verbindungsschrauben 4, das gabelförmige Umgreifen des Elektrodenarmes durch den Elektrodenhalter 3, die Passstifte 6 sowie die Buchse 8 wird eine sehr stabile Verbindungsstelle erreicht, die auch höhere Schweißkräfte von 6 kN oder mehr problemlos übertragen kann. Hierbei wird die Lebensdauer der Verbindungsstelle nicht beeinträchtigt, sondern durch den erfindungsgemäßen Aufbau sogar noch wesentlich erhöht. Eine Kontaktkorrosion an der Übergangsstelle wird durch das Vorsehen der Edelstahlbuchse sicher vermieden.The connecting screws 4, the fork-shaped gripping of the electrode arm by the electrode holder 3, the dowel pins 6 and the bushing 8 result in a very stable connection point, which can also transmit higher welding forces of 6 kN or more without any problems. In this way, the service life of the connection point is not impaired, but is actually significantly increased by the structure according to the invention. Contact corrosion at the transition point is reliably avoided by the provision of the stainless steel bush.

Durch das Vorsehen der Verbindungsflächen in der Verbindungsstelle 2 als Passflächen wird ein sicherer Stromübergang vom Elektrodenarm zum Elektrodenhalter sichergestellt.By providing the connection surfaces in the connection point 2 as mating surfaces, a reliable current transfer from the electrode arm to the electrode holder is ensured.

Wie Versuche gezeigt haben, wird durch diesen Aufbau eine hohe Lebensdauer der Verbindungsstelle von Elektrodenarm zum Elektrodenhalter erzeugt. Aufgrund der einfachen Auswechselbarkeit des Elektrodenhalters am Elektrodenarm kann auch ein Baukastensystem entwickelt werden, das aus verschiedenen Elementen besteht, die aufeinander abgestimmt sind und so es gestattet, unterschiedliche Elektrodenhalter bzw. Elektroden mit unterschiedlich gestalteten Elektrodenarmen einfach und sicher zu kombinieren.As tests have shown, this structure produces a long service life at the connection point between the electrode arm and the electrode holder. Because the electrode holder on the electrode arm can be easily replaced, a modular system can also be developed that consists of various elements that are coordinated with one another and thus allow different electrode holders or electrodes with differently designed electrode arms to be easily and safely combined.

Bei einem Austausch des Elektrodenhalters bzw. der Elektroden sind die Stillstandszeiten der Schweißzange äußerst kurz, so dass die Produktion kaum unterbrochen wird.When replacing the electrode holder or the electrodes, the downtimes of the welding tongs are extremely short, so that production is hardly interrupted.

Claims

Welding tongs for electrical resistance welding, consisting of an aluminum electrode arm and an electrode holder connected thereto or a copper electrode connected thereto, characterized in that the electrode holder (3) or the electrode at the connection point (2) with the electrode arm (1) includes this forked.

welding tongs claim 1 with cooling ducts and lines in the electrode arm and in the electrode or the electrode holder, characterized in that a bushing (8) is inserted into the cooling duct at the connection point (2).

welding tongs claim 1 or 2 , characterized in that the socket (8) is made of a high-strength stainless steel.

Welding tongs according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode arm (1) has a fitting bore for receiving the bushing (8).

Welding tongs according to one of the preceding claims, characterized in that the bushing (8) has sealing rings (9, 10) at both of its ends on its outer circumference.

Welding tongs according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode holder (3) or the electrode is centered on the electrode arm (1) via alignment pins (6).

Welding tongs according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode arm (1) has a rectangular cross section and has a fitting surface for receiving the electrode holder (3) or electrode, which also has a rectangular cross section at least in the connection area.