DE102015216432A1

DE102015216432A1 - Elektrode und Herstellungsverfahren zur Wiederaufbereitung einer Elektrode

Info

Publication number: DE102015216432A1
Application number: DE102015216432.2A
Authority: DE
Inventors: Johann Kaußler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2017-03-02

Abstract

Dank eines Schraubmechanismus kann eine Elektrode stets mit gleicher Einbaulänge GL in einen Schweißkopf eingesetzt werden, und zwar auch dann, wenn ein Teil des Materials des Elektrodenkopfes 2 bereits abgetragen wurde. Mittels einer Schraube 4 kann eine Verringerung der Elektrodenlänge durch verschleißbedingtes Abschleifen des Elektrodenkopfes 2 beim Widerstandsschweißen ausgeglichen werden, sodass die Einbaulänge GL der Elektrode konstant bleibt. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit, die Elektrode nach dem neuerlichen Einbau in den Schweißkopf neu einzumessen, was aufgrund enger Platzverhältnisse aufwändig sein kann. Folglich wird die Rüstzeit für die Elektrode reduziert und ein schnelles Wechseln der Elektrode ermöglicht. Der Aufbau und die Aufarbeitung der Elektrode sind einfach und kostengünstig. Aufgrund der konstanten Einbaulänge kann die Elektrode stets mit einem Formschluss in den Schweißkopf eingesetzt werden. Da die Schweißkraft über eine Anlagefläche F des Schraubenkopfes auf die Elektrode übertragen wird, kann die Kraft für die Klemmung der Elektrode so gering gewählt werden, dass sie lediglich einen Strom- und Wärmeübergang zwischen Elektrode und Schweißkopf gewährleistet. Das Anzugsdrehmoment an der Elektrodeneinspannung kann somit verringert werden, wodurch Führungen im Schweißkopf entlastet werden und die Standzeit des Schweißkopfes erhöht wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrode. Elektroden werden beispielsweise als Werkzeuge beim Widerstandspunktschweißen oder als Materialspender beim Elektroschweißen verwendet. In beiden Fällen wird durch den jeweiligen Prozess Material von der Elektrode abgetragen. Nach Ablauf der Standzeit der Elektrode ist daher beim Widerstandsschweißen eine Nacharbeit des Elektrodenkopfes erforderlich.
Durch die vorliegende Erfindung soll eine Elektrode und ein Herstellungsverfahren zur Wiederaufbereitung einer Elektrode geschaffen werden, welche eine Alternative zum Stand der Technik bereitstellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Elektrode gelöst, welche einen stabförmigen Halter aufweist. Ein Elektrodenkopf ist an einem ersten Ende des Halters angeordnet. Eine Schraube ist an einem zweiten Ende des Halters in axialer Richtung eingeschraubt.
Bei dem Herstellungsverfahren zur Wiederaufbereitung der Elektrode wird die Schraube um eine vorgegebene Länge, insbesondere 1 mm, aus dem Halter herausgedreht. Der Elektrodenkopf wird abgeschliffen, bis eine vorgegebene Gesamtlänge für die Elektrode erreicht wird.
Die im Folgenden genannten Vorteile müssen nicht notwendigerweise durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche erzielt werden. Vielmehr kann es sich hierbei auch um Vorteile handeln, welche lediglich durch einzelne Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen erzielt werden.
Die Elektrode und das Herstellungsverfahren bieten den Vorteil, dass die Elektrode stets mit gleicher Einbaulänge in einen Schweißkopf eingesetzt werden kann, und zwar auch dann, wenn ein Teil des Materials des Elektrodenkopfes bereits abgetragen wurde. Mittels der Schraube kann eine Verringerung der Elektrodenlänge durch verschleißbedingtes Abschleifen des Elektrodenkopfes beim Widerstandsschweißen ausgeglichen werden, sodass die Einbaulänge der Elektrode konstant bleibt. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit, die Elektrode nach dem neuerlichen Einbau in den Schweißkopf neu einzumessen, was aufgrund enger Platzverhältnisse aufwändig sein kann. Folglich wird die Rüstzeit für die Elektrode reduziert und ein schnelles Wechseln der Elektrode ermöglicht. Der Aufbau und die Aufarbeitung der Elektrode sind einfach und kostengünstig.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Schraube durch eine Mutter gesichert. In einer entsprechenden Weiterbildung des Herstellungsverfahrens wird die Position der Schraube nach dem Herausdrehen um die vorgegebene Länge mit einer Mutter gesichert. Dies beugt einem Verdrehen der Schraube unter Einwirkung der Schweißkraft vor.
In einer Weiterbildung besteht der Halter aus Kupfer und der Elektrodenkopf aus Titan oder Wolfram. Kupfer weist eine besonders hohe Leitfähigkeit auf. Das Material des Elektrodenkopfes wird je nach Anwendung gewählt.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Halter an dem ersten Ende eine axiale Bohrung auf. Der Elektrodenkopf ist in die axiale Bohrung eingepresst.
In einer Weiterbildung weist die Schraube ein Feingewinde auf. Das Feingewinde ermöglicht eine präzise Einstellung der Gesamtlänge der Elektrode.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Schraube eine Sechskantschraube. Der Schraubenkopf der Sechskantschraube eignet sich gut als Anlagefläche zur Aufbringung der Schweißkraft durch den Schweißkopf.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Elektrode in einen Schweißkopf formschlüssig eingesetzt. Der Formschluss wird zumindest teilweise durch eine Auflage einer Anlagefläche eines Schraubenkopfes der Schraube auf einem Bauteil des Schweißkopfes gebildet. Eine Schweißkraft wird über die Anlagefläche auf die Elektrode übertragen.
Aufgrund der konstanten Einbaulänge kann die Elektrode stets mit einem Formschluss in den Schweißkopf eingesetzt werden. Der Schweißkopf sieht vorzugsweise eine geeignete Kammer zum Einsetzen der Elektrode vor. Nach dem Einsetzen kann die Elektrode in radialer Richtung geklemmt bzw. eingespannt werden. Da die Schweißkraft über die Anlagefläche des Schraubenkopfes auf die Elektrode übertragen wird, kann die Kraft für die Klemmung der Elektrode so gering gewählt werden, dass sie lediglich einen Strom- und Wärmeübergang zwischen Elektrode und Schweißkopf gewährleistet. Durch den Formschluss entfällt die Notwendigkeit, mit der seitlichen Klemmung einen Kraftschluss zwischen Elektrode und Schweißkopf zu erzielen. Das Anzugsdrehmoment an der Elektrodeneinspannung kann somit verringert werden, wodurch Führungen im Schweißkopf entlastet werden und die Standzeit des Schweißkopfes erhöht wird.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen, sofern nichts anderes angegeben ist. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Baugruppe, welche eine Elektrode ausbildet,
2 eine Aufsicht auf die Baugruppe aus 1,
3 eine perspektivische Ansicht der Baugruppe aus 1 und 2,
4 die Baugruppe aus den 1 bis 3 in einem ursprünglichen und einem wiederaufbereiteten Zustand.
1 zeigt eine Baugruppe, welche sich zum modularen Einbau als Elektrode in einen Schweißkopf eignet. Ein Halter 1 ist beispielsweise aus reinem Kupfer gefertigt, da dies eine sehr hohe Leitfähigkeit aufweist. Nach dem Einsetzen der Baugruppe in eine hierfür vorgesehene Kammer in einem Schweißkopf kann der Halter 1 in radialer Richtung geklemmt bzw. eingespannt werden. Die Kraft für die Klemmung des Halters 1 kann hierbei so gering gewählt werden, dass sie lediglich einen Strom- und Wärmeübergang zwischen Halter 1 und Schweißkopf gewährleistet.
Der Halter 1 ist stabförmig und weist beispielsweise einen quadratischen Querschnitt von 6×6 mm, 8×8 mm, 10×10 mm, 12×12 mm oder 14×14 mm auf. Der Halter kann auch einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen, beispielsweise 6×10 mm, 8×10 mm, 8×12 mm oder 10×14 mm. Die Rückseite der Kammer im Schweißkopf ist eben, um eine optimale Strom- und Wärmeübertragung zu gewährleisten.
In einer anderen Variante weist der Halter 1 einen runden Querschnitt auf. In diesem Fall weist die Rückseite der Kammer im Schweißkopf zur Aufnahme des Halters 1 einen V-förmigen Querschnitt auf, sodass der Halter 1 im eingespannten Zustand an zwei parallelen Linien aufliegt.
Je nach Anwendung ist ein Elektrodenkopf 2 beispielsweise aus Titan oder Wolfram gefertigt. Der Elektrodenkopf 2 ist stabförmig und weist beispielsweise einen runden Querschnitt und eine Länge von 20 mm, 40 mm oder 60 mm auf. Der Durchmesser des Elektrodenkopfes 2 ist geringfügig größer als ein Durchmesser einer Bohrung, welche in radialer Richtung an einem ersten Ende des Halters 1 vorgesehen ist. Der Elektrodenkopf 2 ist in der Bohrung eingepresst. Nach dem Einpressen wurde die Spitze des Elektrodenkopfes 2 noch bearbeitet, beispielsweise seitlich abgeschrägt.
An einem zweiten Ende des Halters 1 ist eine Schraube 4 eingeschraubt. Hierzu weist der Halter 1 an dem zweiten Ende eine Bohrung mit einem Innengewinde auf. Das Innengewinde der Bohrung sowie das Außengewinde der Schraube 4 ist vorzugsweise ein Feingewinde mit einer Steigung von 1 mm. Das Feingewinde kann auch andere Steigungen aufweisen, beispielsweise 0,5 mm oder 0,75 mm. Die Länge der Schraube 4 beträgt beispielsweise 8 mm, 10 mm oder 12 mm. Die Schraube 4 ist vorzugsweise eine Sechskantschraube. Dies bietet den Vorteil, dass der Schraubenkopf mit einem Sechskant-Außenprofil eine große Anlagefläche aufweist, welche zur Übertragung einer Schweißkraft auf die Elektrode genutzt werden kann.
Eine Mutter 3, beispielsweise eine Sechskantmutter, sichert die Schraube 4. Die Mutter 3 und die Schraube 4 sind aus Stahl, vorzugsweise Edelstahl gefertigt.
2 zeigt eine Aufsicht auf die Baugruppe aus 1. Gut zu erkennen sind der Halter 1 mit einem hier rechteckförmigen Querschnitt, und der Schraubenkopf der Schraube 4 mit einem Sechskant-Außenprofil.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Baugruppe aus 1 und 2.
4 zeigt die Baugruppe aus den 1 bis 3 in einem ursprünglichen und einem wiederaufbereiteten Zustand. Die obere Darstellung zeigt die Baugruppe in einem ursprünglichen Zustand, in dem der Elektrodenkopf 2 um eine erste Länge L1 aus dem Halter 1 herausragt. Die Schraube 4 ist hierbei weitgehend oder vollständig in den Halter 1 eingeschraubt. Insgesamt ergibt sich eine Gesamtlänge GL für die Baugruppe, welche beispielsweise ein Wert aus dem Bereich 100–120 mm ist. Selbstverständlich sind auch andere Werte für die Gesamtlänge GL möglich, beispielsweise 80 mm oder 150 mm.
Nach Ablauf der Standzeit der Baugruppe beim Einsatz als Elektrode zum Widerstandsschweißen muss ein Verschleiß des Elektrodenkopfes 2 durch Abschleifen wieder aufbereitet werden. Zuvor wird die Schraube 4 um eine vorgegebene Länge, beispielsweise 1 mm, aus dem Halter 1 herausgedreht und in dieser Einstellung mit der Mutter 3 gesichert. Daraufhin wird der Elektrodenkopf 2 abgeschliffen, bis die Gesamtlänge GL erreicht wird. Obwohl sich der aus dem Halter 1 herausragende Teil des Elektrodenkopfes 2 nun auf eine zweite Länge L2 verkürzt hat, weist die Baugruppe nun wieder die ursprüngliche Einbaulänge auf, da das Abschleifmaß des Elektrodenkopfes 2 durch die Schraube 4 ausgeglichen wurde.
Die Baugruppe stellt folglich eine einstellbare Elektrode bereit. Der Schraubenkopf der Schraube 4 weist vorzugsweise ein Sechskant-Außenprofil auf, wodurch sich eine große Anlagefläche F zur Übertragung einer Schweißkraft durch einen Schweißkopf ergibt.
Die Baugruppe kann nach dem Einsatz als Elektrode zum Widerstandsschweißen auf diese Weise etwa fünf bis sechs Mal schnell und einfach aufbereitet werden, bis die Baugruppe aufgrund von Materialermüdung des Halters 1 als Ganzes ersetzt werden muss.
Obwohl die Erfindung durch die Ausführungsbeispiele im Detail illustriert und beschrieben wurde, ist sie nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele, Varianten, Ausführungsformen und Weiterbildungen können auch frei miteinander kombiniert werden.

Claims

Elektrode, – mit einem stabförmigen Halter (1), – mit einem Elektrodenkopf (2), welcher an einem ersten Ende des Halters (1) angeordnet ist, und – mit einer Schraube (4), welche an einem zweiten Ende des Halters (1) in axialer Richtung eingeschraubt ist.
Elektrode nach Anspruch 1, – bei der die Schraube (4) durch eine Mutter (3) gesichert ist.
Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, – bei der der Halter (1) aus Kupfer besteht, und – bei der der Elektrodenkopf (2) aus Titan oder Wolfram besteht.
Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei der Halter (1) an dem ersten Ende eine axiale Bohrung aufweist, und – bei der der Elektrodenkopf (2) in die axiale Bohrung eingepresst ist.
Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei der die Schraube (4) ein Feingewinde aufweist.
Elektrode nach Anspruch 5, – bei der die Schraube (4) eine Sechskantschraube ist.
Schweißkopf, – in den eine Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche formschlüssig eingesetzt ist, – wobei der Formschluss zumindest teilweise durch eine Auflage einer Anlagefläche (F) eines Schraubenkopfes der Schraube (4) auf einem Bauteil des Schweißkopfes gebildet wird, und – wobei eine Schweißkraft über die Anlagefläche (F) auf die Elektrode übertragen wird.
Herstellungsverfahren zur Wiederaufbereitung einer Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem die Schraube (4) um eine vorgegebene Länge, insbesondere 1 mm, aus dem Halter (1) herausgedreht wird, und – bei dem der Elektrodenkopf (2) abgeschliffen wird, bis eine vorgegebene Gesamtlänge (GL) für die Elektrode erreicht wird.
Herstellungsverfahren zur Wiederaufbereitung einer Elektrode nach Anspruch 8, – bei dem die Position der Schraube (4) nach dem Herausdrehen um die vorgegebene Länge mit einer Mutter (3) gesichert wird.