DE102013201463A1

DE102013201463A1 - Schweißvorrichtung, insbesondere für Spalt- und Kontaktschweißen

Info

Publication number: DE102013201463A1
Application number: DE201310201463
Authority: DE
Inventors: Peter Knappe
Original assignee: Bolzenschweißtechnik Heinz Soyer GmbH; SOYER BOLZENSCHWEISSTECHNIK
Current assignee: Bolzenschweißtechnik Heinz Soyer GmbH; SOYER BOLZENSCHWEISSTECHNIK
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2014-07-31
Anticipated expiration: 2033-01-31
Also published as: DE102013201463B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung zum Schweißen eines Schweißelements (7) auf ein Werkstück. Die Schweißvorrichtung weist ein Gehäuse (1) auf, einen Schweißelement-Halter (8) zum Halten des Schweißelements (7), sowie eine Druckerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Drucks auf das, in dem Schweißelement-Halter (8) gehaltenen Schweißelements (7) längs einer Achse (A). Dabei weist die Druckerzeugungseinrichtung zum Erzeugen des Drucks ein Federelement (3) auf. Außerdem weist die Druckerzeugungseinrichtung ein weiteres Federelement (5) auf, wobei die Schweißvorrichtung weiterhin eine Umstell-Einrichtung (4) aufweist und dabei derart gestaltet ist, dass durch eine Betätigung der Umstell-Einrichtung (4) durch das weitere Federelement (5) der Druck verändert wird. Durch das Vorsehen des weiteren Federelements (5) lässt sich erzielen, dass sich der von der Druckerzeugungseinrichtung erzeugte Druck durch die Betätigung der Umstell-Einrichtung (4) so verändert, dass sich die Schweißvorrichtung sowohl für ein Spaltschweißen als auch für ein Kontaktschweißen eignet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung.
Der Ausdruck „Schweißvorrichtung” wird hier so gebraucht, dass er sowohl eine Schweißpistole, als auch einen Schweißkopf, insbesondere einen Automatikschweißkopf umfasst. Bei dem Schweißelement kann es sich insbesondere um einen Schweißbolzen oder kurz Bolzen handeln.
Aus dem Stand der Technik sind Schweißpistolen für das Bolzenschweißen mit Spitzenzündung bekannt. Hierbei werden Bolzen mit einer Zündspitze verwendet, an der der Lichtbogen gezündet wird. Als Energiequelle für den Schweißvorgang wird bei dieser Schweißtechnik üblicherweise ein Kondensator verwendet.
Beim Bolzenschweißen mit Spitzenzündung wird im Allgemeinen das so genannte Spaltschweißen vom so genannten Kontaktschweißen unterschieden. Beide Verfahren haben sich für spezielle Anwendungen bewährt und sind seit Jahren auf dem Markt.
Beim Spaltschweißen wird die Schweißpistole zunächst mit dem Schweißbolzen auf das Werkstück aufgesetzt. Anschließend wird – mechanisch oder durch einen Elektromagnet – der Bolzen entgegen der Kraft einer Feder ca. 1 bis 4 mm von der Oberfläche des Werkstücks abgehoben, so dass zwischen dem Bolzen und dem Werkstück ein Spalt gebildet ist. Dann wird der Elektromagnet abgeschaltet bzw. die mechanische Sperre aufgehoben, so dass sich in der Folge der Bolzen aufgrund der Wirkung der Feder nach vorne auf das Werkstück zu bewegt. Wenn die Zündspitze des Bolzens das Werkstück berührt, wird der Lichtbogen gezündet. Der Lichtbogen schmilzt die Stirnfläche des Bolzens und die Werkstückoberfläche an. Bei der weiteren Vorwärtsbewegung des Bolzens kommt es zu einem Kontakt der beiden Schmelzen, wobei der Lichtbogen erlischt und der Fügevorgang beginnt. Nach Erstarren der Schmelze ist der Fügevorgang beendet.
Beim Kontaktschweißen wird zu Beginn des Schweißvorgangs ebenfalls die Schweißpistole mit dem Schweißbolzen auf das Werkstück aufgesetzt; allerdings bleibt der Bolzen beim Kontaktschweißen zunächst in Kontakt mit der Werkstückoberfläche. Dabei ist der Bolzen mittels einer starken Feder gegen die Werkstückoberfläche gedrückt gehalten bzw. vorgespannt. Beim Auslösen der Kondensatorentladung verdampft der Schweißstrom einen Teil der Zündspitze und zündet den Lichtbogen. Der Lichtbogen schmilzt die Bolzenstirnfläche und die Werkstückoberfläche an und aufgrund der gespannten Feder wird der Bolzen nach vorne auf das Werkstück zu beschleunigt. Im Weiteren läuft der Fügevorgang wie beim Spaltschweißen ab.
Die Geschwindigkeit des Bolzens beim Auftreffen bzw. Eintauchen in die Schmelze am Werkstück ist bei beiden genannten Verfahren ein, für das Schweißergebnis sehr wichtiger Parameter. Beim Spaltschweißen ist der Beschleunigungsweg grundsätzlich deutlich größer als beim Kontaktschweißen. Aus diesem Grund lassen sich vergleichbare Eintauchgeschwindigkeiten beim Spaltschweißen – im Vergleich zum Kontaktschweißen – mit deutlich geringeren Federkräften erzielen.
Die erforderlichen Federkräfte sind also bei beiden Verfahren sehr unterschiedlich und die beiden entsprechenden Federkraft-Bereiche weisen keinen direkten Überlappungsbereich auf. Wollte man mit lediglich einer Feder die beiden unterschiedlichen Federkraftbereiche erzeugen, müsste eine sehr lange Feder verwendet werden und dabei ein sehr großer Verstellweg zur Veränderung der Federkraft vorgesehen werden. Dies hätte zur Folge, dass eine Schweißpistole nicht mit den gängigen Abmessungen gestaltet werden könnte.
Daher sind entsprechende Schweißpistolen üblicherweise entweder nur für Spaltschweißen ausgelegt („Spaltpistolen”) oder nur für das Kontaktschweißen („Kontaktpistolen”). Ein Anwender benötigt daher typischerweise für beide Verfahren jeweils eine eigene Schweißpistole. Aus der DE 36 07 769 A1 ist eine mechanische Spaltpistole bekannt. Aus der DE 200 18 096 U1 ist eine magnetische Spaltpistole bekannt.
Aus der Schrift DE 88 06 239 U1 ist eine Schweißpistole mit einem Umrüst- bzw. Umbausatz bekannt, durch den sich die Schweißpistole so umbauen lässt, dass sie sich sowohl für das Spaltschweißen, als auch für das Kontaktschweißen eignet. Beim Umrüsten wird die gesamte Federeinheit ausgetauscht. Der Umbausatz eignet sich für mechanische Spaltpistolen nach der oben erwähnten Schrift DE 36 07 769 A1 , jedoch nicht für Schweißpistolen mit elektromagnetischem Abhub. Weiterhin hat sich diese umrüstbare Schweißpistole am Markt nicht durchsetzen können, weil der Umrüstsatz ständig mitgeführt werden musste und der Urban auch einige Zeit in Anspruch nimmt. Außerdem erwies sich die Handhabung beim Umrüsten in der Praxis als zu umständlich. Ferner wurden für das Spaltschweißen überwiegend Schweißpistolen mit elektromagnetischem Abhub eingesetzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende verbesserte Schweißvorrichtung anzugeben. Insbesondere soll sich die Schweißvorrichtung sowohl für das Spaltschweißen, als auch für das Kontaktschweißen eignen und besonders handhabungsfreundlich sein.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit dem in dem unabhängigen Anspruch genannten Gegenstand gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung ist eine Schweißvorrichtung zum Schweißen eines Schweißelements auf ein Werkstück vorgesehen. Die Schweißvorrichtung weist ein Gehäuse auf, einen Schweißelement-Halter zum Halten des Schweißelements, sowie eine Druckerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Drucks auf das, in dem Schweißelement-Halter gehaltenen Schweißelements längs einer Achse. Dabei weist die Druckerzeugungseinrichtung zum Erzeugen des Drucks ein Federelement auf. Außerdem weist die Druckerzeugungseinrichtung ein weiteres Federelement auf, wobei die Schweißvorrichtung weiterhin eine Umstell-Einrichtung aufweist und dabei derart gestaltet ist, dass durch eine Betätigung der Umstell-Einrichtung durch das weitere Federelement der Druck verändert wird.
Durch das Vorsehen des weiteren Federelements lässt sich erzielen, dass sich der von der Druckerzeugungseinrichtung erzeugte Druck durch die Betätigung der Umstell-Einrichtung so verändert, dass sich die Schweißvorrichtung sowohl für ein Spaltschweißen als auch für ein Kontaktschweißen eignet. Dabei kann die Schweißvorrichtung mit üblichen Abmessungen gestaltet werden.
Ein Anwender der Schweißvorrichtung hat dementsprechend die Möglichkeit, mit nur einer Schweißvorrichtung ein Spaltverfahren und ein Kontaktverfahren gleichwertig anzuwenden. Das Erfordernis der Anschaffung von zwei Schweißvorrichtungen entfallt.
Ferner ist kein Umbausatz oder dergleichen für eine Umstellung zwischen Spaltverfahren und Kontaktverfahren erforderlich.
Besonders handhabungsfreundlich ist die Schweißvorrichtung vorzugsweise derart gestaltet, dass durch die Betätigung der Umstell-Einrichtung die Schweißvorrichtung von einer ersten Betriebsart, in der sie sich für ein Spaltschweißen eignet in eine zweite Betriebsart umgestellt wird, in der sie sich für ein Kontaktschweißen eignet.
Vorzugsweise ist die Schweißvorrichtung weiterhin derart gestaltet, dass sie durch eine weitere Betätigung der Umstell-Einrichtung von der zweiten Betriebsart wieder in die erste Betriebsart umgestellt wird. Hierdurch lässt sich die Schweißvorrichtung besonders handhabungsfreundlich sowohl von der ersten in die zweite Betriebsart umstellen, als auch von der zweiten in die erste Betriebsart.
Vorzugsweise ist die Schweißvorrichtung derart gestaltet, dass die Umstell-Einrichtung durch die Betätigung relativ zu dem Gehäuse aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegt wird, wobei die Umstell-Einrichtung in der ersten Position und/oder in der zweiten Position gesichert, insbesondere mechanisch gesichert ist. Hierdurch ist die Gefahr ausgeschlossen oder zumindest deutlich verringert, dass die Schweißvorrichtung bei einer Schweißarbeit in einer nicht gewünschten Betriebsart eingestellt ist oder sich in eine solche verstellt.
Vorzugsweise ist die Schweißvorrichtung derart gestaltet, dass die Betätigung der Umstell-Einrichtung manuell und/oder durch ein Steuersignal erfolgen kann.
Vorzugsweise ist das Federelement durch eine Federkonstante charakterisiert und das weitere Federelement durch eine weitere Federkonstante charakterisiert, wobei sich die Federkonstante und die weitere Federkonstante unterscheiden, vorzugsweise die weitere Federkonstante des weiteren Federelements wenigstens um 10% größer ist als die Federkonstante des zuerst genannten Federelements. Auf diese Weise lässt sich die Druckerzeugungseinrichtung der Schweißvorrichtung geeignet mit lediglich zwei Federelementen gestalten.
Vorzugsweise ist das Federelement durch eine Druckfeder gebildet und/oder das weitere Federelement durch eine weitere Druckfeder gebildet.
Eine besonders einfache Ausgestaltung der Schweißvorrichtung ist ermöglicht, wenn das Federelement und das weitere Federelement mit Bezug auf die Achse hintereinander angeordnet sind oder überlappend bzw. ineinandergreifend angeordnet sind.
Eine besonders einfache Ausgestaltung unter Einhaltung gängiger Abmessungen der Schweißvorrichtung ist ermöglicht, wenn die Umstell-Einrichtung zum Verändern des Drucks ein Anschlagelement für das weitere Federelement aufweist und die Schweißvorrichtung dabei derart gestaltet ist, dass durch die Betätigung der Umstell-Einrichtung das Anschlagelement relativ zu dem Gehäuse und dabei parallel zu der Achse bewegt wird, und zwar vorzugsweise um einen Verstellweg, dessen Länge zwischen 5 mm und 30 mm beträgt. Hierdurch ist auch eine besonders einfache Handhabung bei der Umstellung ermöglicht.
Weiterhin vorzugsweise ist die Schweißvorrichtung derart gestaltet, dass die Betätigung der Umstell-Einrichtung durch eine Bewegung der Umstell-Einrichtung relativ zu dem Gehäuse erfolgt, wobei die Bewegung insbesondere durch ein Verschieben der Umstell-Einrichtung parallel zu der Achse und/oder wenigstens ein Drehen der Umstell-Einrichtung, vorzugsweise um die Achse gebildet ist.
Eine besonders sichere Bedienung der Schweißvorrichtung ist ermöglicht, wenn sie so gestaltet ist, dass optisch, akustisch oder haptisch für einen Anwender erkennbar ist, ob die Schweißvorrichtung in der ersten oder in der zweiten Betriebsart eingestellt ist.
Wenn die Schweißvorrichtung einen Elektromagneten für einen elektromagnetischen Abhub des Schweißelements von einem Oberflächenbereich des Werkstücks aufweist, ist sie vorzugsweise derart gestaltet, dass bei der Betätigung der Umstell-Einrichtung ein Magnetkreis des Elektromagneten unterbrochen wird. Damit entfällt das Erfordernis einer zusätzlichen bzw. gesonderten Einstellung an der Schweißvorrichtung bei der Umstellung von der ersten in die zweite Betriebsart. Vorzugsweise ist die Schweißvorrichtung dabei weiterhin derart gestaltet, dass ein Maß des Abhubs verändert werden kann. Hierdurch eignet sie sich für unterschiedliche Schweißsituationen bzw. -bedingungen.
Vorzugsweise weist die Schweißvorrichtung weiterhin eine Feineinstellungs-Einrichtung zur Feineinstellung des Drucks auf. Auch hierdurch eignet sie sich besonders für unterschiedliche Schweißsituationen bzw. -bedingungen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Querschnitt-Skizze zu einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung in Form einer mechanischen Schweißpistole, eingestellt auf „Spaltschweißverfahren”
2 eine entsprechende Skizze, bei der die Schweißpistole auf „Kontaktschweißverfahren” eingestellt ist,
3 eine Skizze zu einem weiteren Ausführungsbeispiel einer mechanischen Schweißpistole in einer Grundstellung, wobei die Schweißpistole, in der ersten Betriebsart eingestellt ist, in der sie sich für ein Spaltschweißverfahren eignet,
4 eine entsprechende Skizze, die die Schweißvorrichtung in einer Bereitschaftstellung für einen Schweißvorgang nach dem Spaltschweißverfahren zeigt,
5 eine entsprechende Skizze, bei der die Schweißvorrichtung in der zweiten Betriebsart eingestellt ist, in der sie sich für ein Kontaktschweißverfahren eignet,
6 Eine Skizze zu einer Schweißpistole, die einen Bereich des Pistolengehäuses um die Umstell-Einrichtung zeigt, wobei sich die Umstell-Einrichtung in der ersten Position befindet, also die Schweißvorrichtung auf die erste Betriebsart bzw. „Spaltschweißverfahren” eingestellt ist,
7 eine entsprechende Skizze, wobei sich die Umstell-Einrichtung in der zweiten Position befindet, also die Schweißvorrichtung auf die zweite Betriebsart bzw. „Kontaktschweißverfahren” eingestellt ist,
8 eine Skizze zu einem Ausführungsbeispiel einer Schweißvorrichtung mit elektromagnetischem Abhub, Einstellung „Spaltschweißverfahren” und
9 eine entsprechende Skizze bei der Einstellung „Kontaktschweißverfahren”.
1 zeigt eine schematische Skizze nach Art eines Querschnitts zu einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung in Form einer mechanischen Schweißpistole. Soweit im Folgenden nicht anders beschrieben, kann die Schweißpistole beispielsweise so wie in der Schrift DE 36 07 769 A1 ausgeführt, gestaltet sein.
Die Schweißvorrichtung ist vorzugsweise für ein Schweißen nach dem Prinzip der Spitzenzündung ausgestaltet. Weiterhin vorzugsweise ist die Schweißvorrichtung für ein Kondensator-Entladungsschweißen ausgestaltet.
Die Schweißpistole ist zum Schweißen eines Schweißelements, insbesondere eines Bolzens 7 auf ein – in der Figur nicht gezeigtes – Werkstück ausgestaltet. Die Schweißpistole umfasst ein Pistolengehäuse oder kurz Gehäuse 1. Weiterhin umfasst die Schweißpistole einen Schweißelement-Halter bzw. einen Bolzenhalter 8 zum Halten des Bolzens 7.
Weiterhin weist die Schweißpistole eine Druckerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Drucks auf den, in dem Bolzenhalter 8 gehaltenen Bolzen 7 längs einer Achse A auf. Die Achse A stellt dabei eine Achse dar, entlang der sich der Bolzen 7 bei einem Schweißvorgang bewegt, also insoweit eine Bewegungsachse A des Bolzens 7. Vorzugsweise ist die Schweißpistole dafür vorgesehen, dass sie zu Beginn eines Schweißvorgangs derart auf einen Oberflächenbereich des Werkstücks aufgesetzt wird, dass die Achse A zumindest im Wesentlichen senkrecht zu dem Oberflächenbereich orientiert ist. Vorzugsweise ist das Pistolengehäuse 1 länglich, wobei die Achse A das Pistolengehäuse 1 der Länge nach durchsetzt. Mit „vorne” ist hier entsprechend eine Richtung parallel zu der Achse A bezeichnet, die von der Schweißpistole in Richtung Werkstück weist.
Die Druckerzeugungseinrichtung ist dazu ausgestaltet, beim Schweißvorgang einen Druck auf den Bolzen 7 auszuüben, der dazu geeignet ist, den entsprechend stirnseitig angeschmolzenen Bolzen 7 derart gegen die entsprechend angeschmolzene Oberfläche des Werkstücks zu drücken, dass hierdurch der Bolzen 7 wie für ein Schweißen vorgesehen auf das Werkstück gefügt wird.
Die Druckerzeugungseinrichtung umfasst ein Federelement 3 zur Erzeugung des Drucks. Bei dem Federelement 3 kann es sich insbesondere um eine Druckfeder handeln. Für eine einfache Gestaltung der Schweißpistole ist das Federelement 3 vorzugsweise derart angeordnet, dass es sich um die Achse A herum erstreckt.
Zwischen dem Federelement 3 und dem Bolzenhalter 8 ist vorzugsweise ein, in dem Pistolengehäuse 1 beweglich, insbesondere parallel bzw. längs der Achse A beweglich gelagerter Schweißkolben oder kurz Kolben 2 vorgesehen. Der Schweißkolben 2 ist insbesondere zur Übertragung der Federkraft des Federelements 3 auf den Bolzenhalter 8 und damit auf den darin befindlichen Bolzen 7 ausgebildet. Der Schweißkolben 2 ist dementsprechend ebenfalls vorteilhaft so angeordnet, dass er die Achse A durchsetzt.
Der Schweißkolben 2 weist vorzugsweise einen nach vorne weisenden vorderen Kolbenbereich 21 und einen, in die entgegengesetzte Richtung weisenden rückwärtigen Kolbenbereich 22 auf. Vorzugsweise ist die Gestaltung derart, dass das Federelement 3 den Druck unmittelbar auf den rückwärtigen Kolbenbereich 22 überträgt. Der vordere Kolbenbereich 21 ist vorzugsweise unmittelbar mit dem Bolzenhalter 8 verbunden.
Wie an sich bekannt, kann die mechanische Schweißpistole so gestaltet sein, dass in einer Bereitschaftsstellung der Schweißpistole die Druckerzeugungseinrichtung mit dem erzeugten Druck gegen den rückwärtigen Kolbenbereich 22 wirkt, wobei der Kolben 2 durch eine Sperrvorrichtung in seiner Lage mit Bezug auf die Achse A gegen eine durch diesen Druck erzeugte Bewegung nach vorne gesichert ist. Die Sperrvorrichtung kann insbesondere einen Klemmhebel 13 mit einem Sperrstift 132 aufweisen, der hierzu gegen eine Anlageschulter des Kolbens 2 wirkt. Durch Betätigung eines Tasters 11 lässt sich der Klemmhebel 13 um eine, relativ zu dem Gehäuse 1 ortsfeste Schwenkachse 131 schwenken, so dass hierdurch der Sperrstift 132 freikommt und der Druck auf den Bolzenhalter 8 und den darin gehaltenen Bolzen 7 wirkt, so dass sich Letzterer nach vorne auf das Werkstück zu bewegt. Bei der Betätigung des Tasters 11 wird außerdem über ein Schaltelement 12 der Schweißstrom ausgelöst.
Weiterhin weist die Druckerzeugungseinrichtung ein weiteres Federelement 5 auf, bei dem es sich beispielsweise ebenfalls um eine Druckfeder handeln kann. Auch das weitere Federelement 5 ist vorzugsweise derart angeordnet, dass es sich um die Achse A herum erstreckt.
Die Schweißpistole umfasst außerdem eine Umstell-Einrichtung 4. Dabei ist die Schweißpistole so gestaltet, dass durch eine Betätigung der Umstell-Einrichtung 4 durch das weitere Federelement 5 der auf den Bolzen 7 bzw. den Kolben 2 wirkende Druck, den die Druckerzeugungseinrichtung erzeugt, verändert wird, insbesondere vergrößert wird.
Vorzugsweise ist die Gestaltung derart, dass das weitere Federelement 5 nach der Betätigung der Umstell-Einrichtung 4 ebenfalls gegen den rückwärtigen Kolbenbereich 22 drückt und vor der Betätigung der Umstell-Einrichtung 4 im Vergleich hierzu weniger gegen den rückwärtigen Kolbenbereich 22 drückt oder gar nicht gegen den rückwärtigen Kolbenbereich 22 drückt.
In 1 ist die Schweißpistole in einem Zustand skizziert, in dem die Betätigung der Umstell-Einrichtung 4 noch nicht erfolgt ist; die entsprechende Stellung der Umstell-Einrichtung 4 relativ zu dem Gehäuse 1 wird hier auch als „erste Position” der Umstell-Einrichtung 4 bezeichnet. Dabei ist die Schweißpistole so gestaltet, dass sie sich für ein Spaltschweißen eignet, wenn sich die Umstell-Einrichtung 4 in dieser ersten Position befindet. Mit anderen Worten ist die Schweißpistole in einer ersten Betriebsart eingestellt, in der sie sich für ein Spaltschweißen eignet, wenn sich die Umstell-Einrichtung 4 in der ersten Position befindet.
Durch die Betätigung der Umstell-Einrichtung 4 lässt sich Letztere vorzugsweise aus der ersten Position in eine zweite Position bewegen. Wenn sich die Umstell-Einrichtung 4 in dieser zweiten Position befindet, ist die Schweißpistole in einer zweiten Betriebsart eingestellt, in der sie sich für ein Kontaktschweißen eignet. In 2 ist die Schweißpistole in dieser zweiten Betriebsart eingestellt skizziert, also in einem Zustand nach der Betätigung der Umstell-Einrichtung 4, ausgehend von der in 1 gezeigten Situation.
Mit anderen Worten wird durch die Betätigung der Umstell-Einrichtung 4 die Schweißpistole von der ersten Betriebsart, in der sie sich für ein Spaltschweißen eignet, in die zweite Betriebsart umgestellt, in der sie sich für ein Kontaktschweißen eignet.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Gestaltung derart, dass in der ersten Betriebsart bzw. wenn sich die Umstell-Einrichtung 4 in der ersten Position befindet, das erste Federelement 3 gegen den rückwärtigen Kolbenbereich 22 drückt, das zweite Federelement 5 jedoch nicht oder allenfalls nur sehr geringfügig. Beispielsweise kann die Gestaltung so sein, dass in der ersten Betriebsart das weitere Federelement 5 um höchstens 20%, vorzugsweise um höchstens 10% seiner Ruhelänge zusammengedrückt ist. Das erste Federelement 3 ist dabei dementsprechend derart ausgelegt gewählt, dass sich der auf den Kolben 2 wirkende Druck für ein Spaltschweißen eignet, wenn die Schweißvorrichtung in der ersten Betriebsart eingestellt ist.
In der zweiten Betriebsart bzw. wenn sich die Umstell-Einrichtung 4 in der zweiten Position befindet, ist das zweite Federelement 5 sozusagen dem ersten Federelement 3 zugeschaltet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Umstell-Einrichtung 4 hierzu ein, vorzugsweise rückwärtiges, Anschlagelement 41 für das zweite Federelement 5 auf. Dabei ist die Gestaltung derart, dass durch die Betätigung der Umstell-Einrichtung 4, also eine Bewegung der Umstell-Einrichtung 4 von der ersten Position in die zweite Position, das Anschlagelement 41 relativ zu dem Gehäuse 1 und dabei parallel zur Achse A, hier nach vorne, bewegt wird und dadurch das zweite Federelement 5 zusammengedrückt wird und somit einen zusätzlichen, nach vorne gerichteten Druck auf den Schweißkolben 2 ausübt. Dabei ist das zweite Federelement 5 derart gewählt, dass sich der, durch das zuerst genannte Federelement 3 und das weitere Federelement 5 zusammen ergebende, resultierende Druck, der auf den Kolben 2 wirkt, für ein Kontaktschweißen eignet.
Wenn sich die Umstell-Einrichtung 4 in der ersten Position befindet, ist das zweite Federelement 5 also nicht oder nur gering vorgespannt und hat somit kaum Einfluss auf die Gesamtfederkraft der Druckerzeugungseinrichtung. Durch die Betätigung der Umstell-Einrichtung 4 wird das zweite Federelement 5 quasi zu dem zuerst genannten Federelement 3 zugeschaltet, so dass sich zumindest in erster Näherung die beiden entsprechenden Federkräfte addieren und in der Summe die erforderliche Federkraft für das Kontaktschweißen ergeben.
Bei geeigneter Wahl der beiden Federelemente 3, 5 bzw. der Federkonstanten der beiden Federelemente 3, 5, lässt sich erzielen, dass der Verstellweg, um den das Anschlagelement 41 längs der Achse A bei der Betätigung der Umstell-Einrichtung 4 verstellt wird, lediglich zwischen 5 mm und 30 mm beträgt. Beispielsweise kann die Gestaltung derart sein, dass der Verstellweg zwischen 8 mm und 25 mm beträgt. Somit lässt sich erzielen, dass sich die Schweißpistole mit den üblichen Abmessungen, insbesondere mit Bezug auf die Abmessung entlang der Achse A gestaltet werden kann.
Da für ein Kontaktschweißen ein deutlich größerer Druck erforderlich ist als für ein Spaltschweißen, sind vorzugsweise die Federelemente 3, 5 so gewählt, dass sie sich in ihren Federkonstanten unterscheiden. Insbesondere ist vorzugsweise das Federelement 3 durch eine Federkonstante charakterisiert und das weitere Federelement 5 durch eine weitere Federkonstante, wobei sich die Federkonstante und die weitere Federkonstante unterscheiden; konkret kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die weitere Federkonstante des weiteren Federelements 5 wenigstens um 10% größer ist als die Federkonstante des zuerst genannten Federelements 3.
Die Druckerzeugungseinrichtung kann dementsprechend so gestaltet sein, dass sie zur Erzeugung des Drucks lediglich das zuerst genannte Federelement 3 und das weitere Federelement 5 aufweist, also insbesondere kein noch weiteres Federelement.
Die Druckerzeugungseinrichtung lässt sich auf diese Weise besonders einfach gestalten.
Bei der in den 1 und 2 gezeigten Ausführung sind die beiden Federelemente 3, 5 mit Bezug auf die Achse A überlappend bzw. ineinandergreifend, also quasi ineinander geschachtelt angeordnet. Dies ist allerdings nicht zwingend; die räumliche Anordnung der beiden Federelemente 3, 5 ist grundsätzlich beliebig. Insbesondere kann beispielsweise alternativ vorgesehen sein, dass das Federelement 3 und das weitere Federelement 5 mit Bezug auf die Achse A hintereinander angeordnet sind. In den 3 bis 5 ist eine solche Ausführung skizziert, wobei lediglich der rückwärtige Teil der Schweißvorrichtung gezeigt ist. Bei dem hier gezeigten Beispiel kann es sich insbesondere wiederum um eine Schweißvorrichtung in Form einer mechanischen Schweißpistole handeln. 3 zeigt die Schweißpistole in der Grundstellung, 4 die Schweißpistole in der Bereitschaftsstellung für ein Spaltschweißverfahren, also in der ersten Betriebsart und 4 die Schweißpistole, eingestellt auf die zweite Betriebsart.
Wie aus den 3 bis 5 ersichtlich, sind die beiden Federelemente 3, 5 längs der Achse A hintereinander angeordnet, wobei hier das zuerst genannte Federelement 3 vor dem weiteren Federelement 5 angeordnet ist.
Die Schweißvorrichtung ist vorteilhaft so gestaltet, dass sie durch eine weitere Betätigung der Umstell-Einrichtung 4 von der zweiten Betriebsart wieder in die erste Betriebsart umgestellt wird. Mit anderen Worten ist die Schweißvorrichtung so gestaltet, dass sie mithilfe der Umstell-Einrichtung 4 reversibel zwischen den beiden Betriebsarten umgestellt werden kann.
Durch die weitere Betätigung wird dementsprechend ein „Abschalten” bzw. eine Reduzierung der Wirkung des weiteren Federelements 5 bewirkt, so dass die Druckerzeugungseinrichtung einen Druck erzeugt, der sich für das Spaltschweißen eignet.
Für ein Umstellen zwischen den beiden Betriebsarten Spaltschweißen und Kontaktschweißen ist lediglich die Betätigung bzw. die weitere Betätigung der Umstell-Einrichtung 4 erforderlich. Hierdurch ist eine besonders einfache Bedienung der Schweißvorrichtung zum Umstellen zwischen den beiden Betriebsarten ermöglicht.
Um eine besonders sichere Anwendung zu ermöglichen, ist die Schweißvorrichtung weiterhin derart gestaltet, dass die Umstell-Einrichtung 4 in der ersten Position und/oder in der zweiten Position gesichert, insbesondere mechanisch gesichert bzw. verriegelt ist.
Vorzugsweise ist die Schweißvorrichtung hierzu so gestaltet, dass die Betätigung der Umstell-Einrichtung durch eine Bewegung der Umstell-Einrichtung 4 relativ zu dem Gehäuse 1 erfolgt. Die Umstell-Einrichtung 4 kann dabei beispielsweise – wie bei den hier gezeigten Ausführungsformen der Fall – ringförmig gestaltet sein, also in Form eines Verstellrings gestaltet sein, wobei sie sich mit ihrem Außenbereich ringförmig um das Gehäuse 1 erstreckt und dabei gegenüber dem Gehäuse 1, insbesondere parallel zu der Achse A verschiebbar gelagert ist. Bei der in den 1 und 2 gezeigten Ausführung lässt sich die Umstell-Einrichtung 4 vor und zurück verschieben, wobei die Schweißvorrichtung auf die zweite Betriebsart eingestellt ist, wenn sich die Umstell-Einrichtung 4 in der vorderen Stellung befindet, wie in 2 skizziert und wobei die Schweißvorrichtung auf die erste Betriebsart eingestellt ist, wenn sich die Umstell-Einrichtung 4 in der hinteren Stellung befindet, wie in 1 skizziert.
Zur Sicherung der Umstell-Einrichtung 4 in den beiden Positionen kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Umstell-Einrichtung 4 jeweils in der vorderen und in der hinteren Stellung um die Achse A gedreht wird, wobei sich die Umstell-Einrichtung 4 nach einer solchen Verdrehung nicht mehr längs der Achse A bewegen lässt. Zur Sicherung kann aber auch eine andere Ausgestaltung vorgesehen sein.
Die Sicherung dient also dazu, ein unerwünschtes bzw. „zufälliges” Verstellen der Schweißvorrichtung, insbesondere während einer Schweißarbeit zuverlässig zu verhindern.
Allgemeiner formuliert kann also vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Bewegung der Umstell-Einrichtung 4 bei der Betätigung – und ebenso bei der weiteren Betätigung – durch ein Verschieben parallel zu der Achse A und/oder wenigstens ein Drehen, vorzugsweise zwei Drehvorgänge um die Achse A gebildet ist.
Eine besonders zuverlässige Bedienung ist weiterhin ermöglicht, wenn die Schweißvorrichtung derart gestaltet ist, dass optisch, akustisch oder haptisch für einen Anwender erkennbar ist, ob die Schweißvorrichtung in der ersten oder in der zweiten Betriebsart eingestellt ist. Wie in den 6 und 7 beispielhaft skizziert, kann durch ein Symbol, insbesondere auf der Außenfläche des Gehäuses 1 die jeweils eingestellte Betriebsart angezeigt werden. Beispielhaft ist in 6 die Einstellung der Betriebsart Spaltschweißen gezeigt, wie für einen Anwender durch ein erstes Symbol 9 erkenntlich gemacht und in 7 die Einstellung der Betriebsart Kontaktschweißen, wie für den Anwender durch ein zweites Symbol 10 erkenntlich gemacht. Mit den Pfeilen B ist der Ablauf der Bewegung der Umstell-Einrichtung 4 bei der Betätigung bzw. bei der weiteren Betätigung angedeutet. Dies ist durch ein drittes Symbol 15 für den Anwender kenntlich gemacht.
In den beiden oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Umstell-Einrichtung 4 so gestaltet, dass die Betätigung manuell erfolgen kann. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Betätigung durch ein Steuersignal, insbesondere ein externes Steuersignal erfolgen kann. Die Bezeichnung „Betätigung” der Umstell-Einrichtung 4 soll dementsprechend auch eine entsprechende Umstellung der Schweißvorrichtung durch ein solches Steuersignal mit umfassen.
In den 8 und 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung skizziert, wobei es sich um eine Schweißpistole oder um einen Schweißkopf, insbesondere einen Automatikschweißkopf handeln kann. In 8 ist die Situation skizziert, in der die Schweißvorrichtung auf die erste Betriebsart, also auf Spaltschweißen eingestellt ist und in 9 die Situation, in der die Schweißvorrichtung auf die zweite Betriebsart eingestellt ist, also auf Kontaktschweißen.
Im Unterschied zu den beiden oben beschriebenen Ausführungen handelt es sich bei diesem Ausführungsbeispiel nicht um eine mechanische Schweißvorrichtung, sondern um eine Schweißvorrichtung mit elektromagnetischem Abhub. Hierzu weist die Schweißvorrichtung einen Elektromagneten 14 für einen elektromagnetischen Abhub des Schweißelements bzw. des Bolzens 7 von einem Oberflächenbereich des Werkstücks auf, wie an sich beim Spaltschweißen bekannt, beispielsweise aus der eingangs erwähnten Schrift DE 200 18 096 U1 . Dementsprechend ist in 8 mit dem Bezugszeichen 16 die Stellung mit aktivem Elektromagneten 14 bezeichnet.
Beim hier gezeigten Beispiel ist das Federelement 3 vor dem Elektromagneten 14 angeordnet und das weitere Federelement 5 hinter dem Elektromagneten 14.
Um eine besonders einfache Bedienung zu ermöglichen, ist die Schweißvorrichtung dabei weiterhin so gestaltet, dass durch die Betätigung der Umstell-Einrichtung 4 nicht nur die beschriebene Umstellung von der ersten Betriebsart in die zweite erfolgt, sondern zusätzlich ein Magnetkreis des Elektromagneten 14 unterbrochen wird. Auf diese Weise lässt sich erzielen, dass der Elektromagnet 14 beim Umstellen von Spaltschweißen auf Kontaktschweißen ausgeschaltet wird, ohne dass hierzu ein gesonderter Bedienvorgang erforderlich wäre. Analog lässt sich natürlich ein „selbstständiges” Zuschalten des Magnetkreises beim Umstellen von Kontaktschweißen auf Spaltschweißen bewirken.
Bei der in den 8 und 9 gezeigten Ausführung weist die Schweißvorrichtung hierzu einen Schalter 15 zur Unterbrechung des Magnetkreises auf, der relativ zu dem Gehäuse 1 ortsfest angeordnet ist und der durch die Betätigung der Umstell-Einrichtung 4 gedrückt wird und durch die weitere Betätigung der Umstell-Einrichtung 4 wieder losgelassen wird. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft, es sind auch anderweitige Ausgestaltungen möglich; beispielsweise kann eine Abschaltung des Elektromagneten 14 durch eine andere Sensierung, zum Beispiel kontaktfrei vorgesehen sein.
Vorteilhaft ist bei der elektromagnetischen Version die Gestaltung weiterhin so, dass ein Maß des Abhubs verändert bzw. auf unterschiedliche Werte eingestellt werden kann. Es kann also eine Veränderbarkeit der Abhub-Einstellung vorgesehen sein.
Bei dem in den 1 und 2 gezeigten Beispiel einer mechanischen Schweißvorrichtung kann – in ähnlicher Weise – vorgesehen sein, dass bei einem Umschalten von Spaltschweißen (1) auf Kontaktschweißen (2) eine „selbsttätige” Aufhebung der Sperrvorrichtung bewirkt wird. Im hier gezeigten Beispiel wird durch die Betätigung der Umstell-Einrichtung 4 mechanisch der Klemmhebel 13 um die Schwenkachse 131 geschwenkt, so dass der Sperrstift 132 nicht mehr auf den Kolben 2 wirkt.
Analog lässt sich durch eine Zugfeder 133 oder ein gleichwirkendes anderes Element ein entsprechendes Zurückschwenken des Klemmhebels 13 bei der weiteren Betätigung der Umstell-Einrichtung 4, also beim Umstellen von Kontaktschweißen auf Spaltschweißen bewirken.
Sowohl bei mechanischen Schweißvorrichtungen, als auch bei Schweißvorrichtungen mit elektromagnetischem Abhub ist vorzugsweise weiterhin eine Feineinstellungs-Einrichtung zur Feineinstellung bzw. Feinjustage des Drucks vorgesehen. Bei der in den 1 und 2 gezeigten Ausführung ist hierzu ein Verstellelement 6 vorgesehen, das beispielsweise über ein Schraubgewinde relativ zu dem Gehäuse 1 und dabei vorzugsweise um die Achse A drehbar gelagert ist, so dass durch eine Drehung des Verstellelements 6 der rückwärtige Anschlag des Federelements 3 längs der Achse A in seiner Lage verändert wird.
Analoges kann auch bei den weiteren gezeigten Ausführungen vorgesehen sein, wobei bei der in den 8 und 9 gezeigten Ausführung das Verstellelement 6 entsprechend auf das weitere Federelement 5 wirkt.
Mit der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung lassen sich insbesondere die folgenden Vorteile erzielen:

• Es ist kein Umbausatz zur Umstellung zwischen Spalt- und Kontaktschweißen erforderlich.
• Es ist für den Anwender sehr einfach erkennbar, auf welches der beiden Schweißverfahren die Schweißvorrichtung eingestellt ist.
• Eine Umstellung zwischen den beiden Schweißverfahren lässt sich in Sekundenschnelle durchführen.
• Im Fall einer Schweißvorrichtung mit elektromagnetischem Abhub ist kein gesondertes Zuschalten bzw. Abschalten des Elektromagneten bei der Umstellung zwischen den beiden Schweißverfahren erforderlich.
• Dadurch, dass lediglich eine Schweißpistole für beide genannten Schweißverfahren erforderlich ist, ist es dem Anwender ermöglicht, Kosten einzusparen und außerdem den entsprechenden Lager- und Logistikaufwand zu reduzieren.
• Der mobil tätige Handwerker braucht lediglich eine Schweißpistole mit sich zu führen. Die Anwendung ist besonders einfach und dabei zeitsparend.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3607769 A1 [0009, 0010, 0039]
DE 20018096 U1 [0009, 0074]
DE 8806239 U1 [0010]

Claims

Schweißvorrichtung zum Schweißen eines Schweißelements (7) auf ein Werkstück, aufweisend – ein Gehäuse (1), – einen Schweißelement-Halter (8) zum Halten des Schweißelements (7), – eine Druckerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Drucks auf das, in dem Schweißelement-Halter (8) gehaltenen Schweißelements (7) längs einer Achse (A), wobei die Druckerzeugungseinrichtung zum Erzeugen des Drucks ein Federelement (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungseinrichtung außerdem ein weiteres Federelement (5) aufweist und die Schweißvorrichtung weiterhin – eine Umstell-Einrichtung (4) aufweist und dabei derart gestaltet ist, dass durch eine Betätigung der Umstell-Einrichtung (4) durch das weitere Federelement (5) der Druck verändert wird.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 1, die derart gestaltet ist, dass durch die Betätigung der Umstell-Einrichtung (4) die Schweißvorrichtung von einer ersten Betriebsart, in der sie sich für ein Spaltschweißen eignet in eine zweite Betriebsart umgestellt wird, in der sie sich für ein Kontaktschweißen eignet.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die derart gestaltet ist, dass sie durch eine weitere Betätigung der Umstell-Einrichtung (4) von der zweiten Betriebsart wieder in die erste Betriebsart umgestellt wird.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die derart gestaltet ist, dass die Umstell-Einrichtung (4) durch die Betätigung relativ zu dem Gehäuse (1) aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegt wird, wobei die Umstell-Einrichtung (4) in der ersten Position und/oder bewegt wird, wobei die Umstell-Einrichtung (4) in der ersten Position und/oder in der zweiten Position gesichert, insbesondere mechanisch gesichert ist.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die derart gestaltet ist, dass die Betätigung der Umstell-Einrichtung (4) manuell und/oder durch ein Steuersignal erfolgen kann.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Federelement (3) durch eine Federkonstante charakterisiert ist und das weitere Federelement (5) durch eine weitere Federkonstante charakterisiert ist, wobei sich die Federkonstante und die weitere Federkonstante unterscheiden, vorzugsweise die weitere Federkonstante des weiteren Federelements (5) wenigstens um 10% größer ist als die Federkonstante des zuerst genannten Federelements (3).
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Federelement (3) durch eine Druckfeder gebildet ist und/oder das weitere Federelement (5) durch eine weitere Druckfeder gebildet ist.
Schweißvorgang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei das das Federelement (3) und das weitere Federelement (5) mit Bezug auf die Achse (A) hintereinander angeordnet sind oder überlappend bzw. ineinandergreifend angeordnet sind.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Umstell-Einrichtung (4) zum Verändern des Drucks ein Anschlagelement (41) für das weitere Federelement (5) aufweist und dabei derart gestaltet ist, dass durch die Betätigung der Umstell-Einrichtung (4) das Anschlagelement (41) relativ zu dem Gehäuse (1) und dabei parallel zu der Achse (A) bewegt wird, und zwar vorzugsweise um einen Verstellweg, dessen Länge zwischen 5 mm und 30 mm beträgt.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die derart gestaltet ist, dass die Betätigung der Umstell-Einrichtung (4) durch eine Bewegung der Umstell-Einrichtung (4) relativ zu dem Gehäuse (1) erfolgt, wobei die Bewegung insbesondere durch ein Verschieben der Umstell-Einrichtung (4) parallel zu der Achse (A) und/oder wenigstens ein Drehen der Umstell-Einrichtung (4), vorzugsweise um die Achse (A) gebildet ist.
Schweißvorrichtung mit den im Anspruch 2 oder im Anspruch 2 und einem der anderen vorhergehenden Ansprüche genannten Merkmalen, die derart gestaltet ist, dass optisch, akustisch oder haptisch für einen Anwender erkennbar ist, ob die Schweißvorrichtung in der ersten oder in der zweiten Betriebsart eingestellt ist.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die einen Elektromagneten (14) für einen elektromagnetischen Abhub des Schweißelements (7) von einem Oberflächenbereich des Werkstücks aufweist und dabei derart gestaltet ist, dass bei der Betätigung der Umstell-Einrichtung (4) ein Magnetkreis des Elektromagneten (14) unterbrochen wird.
Schweißvorrichtung nach Anspruch 12, die derart gestaltet ist, dass ein Maß des Abhubs verändert werden kann.
Schweißvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend – eine Feineinstellungs-Einrichtung zur Feineinstellung des Drucks.