DE102016101470A1

DE102016101470A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von Elektroden für das Widerstandsschweißen, insbesondere Kondensatorentladungsschweißen

Info

Publication number: DE102016101470A1
Application number: DE102016101470.2A
Authority: DE
Inventors: Andre Tegtmeier; Rüdiger Schelenz; Nico Lehmann
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2017-08-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Elektroden (8) für das Widerstandsschweißen, insbesondere Kondensatorentladungsschweißen, mit einem Gehäuse (2), das eine Aufnahmeöffnung (4) für die Elektrode (8) aufweist, dergestalt, dass die Elektrode (8) in das Innere des Gehäuses (2) hineinragt, sowie mit einer zweiten im Gehäuse (2) vorgesehenen Aufnahmeöffnung (14), die der ersten Aufnahmeöffnung (4) im Wesentlichen gegenüberliegt, und dass über die zweite Aufnahmeöffnung (14) Druckluft sowie Mittel zur Bearbeitung der Elektrode (8) zuführbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Elektroden für das Widerstandsschweißen, insbesondere Kondensatorentladungsschweißen gemäß den Ansprüchen 1 und 7.
Schweißelektroden unterliegen beim Schweißvorgang einem hohen Verschleiß durch thermische und mechanische Beanspruchung. Aus dem Stand der Technik sind daher entsprechende Fräswerkzeuge, auch sogenannte Elektrodenkappenfräser bekannt, mit deren Hilfe die Elektroden bzw. Elektrodenkappen (zweiteilige Elektroden, die aus einem Elektrodenschaft und einer Elektrodenkappe bestehen) entsprechend nachbearbeitet werden können. Dadurch kann die Standzeit sowie die Intervalle für den Elektrodentausch erhöht werden.
Beim Einsatz von zweiteiligen Elektroden muss – um die Reproduzierbarkeit der Schweißergebnisse zu gewährleisten – die Elektrode nach empirisch ermittelten Werten nachgearbeitet werden, indem durch Fräsen die Ausgangsgeometrie der Elektrodenkappe wieder hergestellt wird. Die Elektrodenkappen haben je nach Anwendungszweck unterschiedliche Kappenformen, so dass auch unterschiedliche Kappenfräser zum Einsatz kommen. Davon abweichend werden in der Praxis verschiedenste Sonderformen eingesetzt. In der Feinwerk- und Elektrotechnik finden auch einteilige Elektroden verschiedener Form Verwendung.
Die in den vollautomatisierten Fertigungslinien arbeitenden Schweißzangen üben über die Elektroden Druck und Wärme auf die zu verbindenden Bleche aus. Das führt nach entsprechender Einsatzzeit zu Verbreiterungen und Verunreinigungen der Elektrodenarbeitsflächen. Dadurch sind die einzelnen Schweißergebnisse nicht mehr reproduzierbar und die Qualität der Schweißverbindung ist gefährdet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges und verschleißarmes alternatives Nachbearbeitungsverfahren für die Elektroden bzw. die Elektrodenkappen bereitzustellen.
Die Aufgabe ist dadurch gelöst, dass mit Druckluft beaufschlagte Strahlmittel zur Bearbeitung der Elektrodenoberfläche eingesetzt werden. Als Strahlmittel können beispielsweise Kupfer- oder Glaspartikel zum Einsatz kommen.
Dadurch wird die verunreinigte Elektrodenoberfläche entsprechend be- bzw. abgearbeitet, so dass der ursprüngliche Zustand und die ursprüngliche Form der Elektrode wiederhergestellt sind. Damit kann auf die zuvor erwähnten Kappenfräser und die entsprechend notwendige Anlagentechnik verzichtet werden. Die Kosten für das Strahlgehäuse und die Strahlmedien (z.B. Kupferpartikel, Glaspartikel) sind erheblich geringer und generieren deutlich geringere variable Kosten. Darüber hinaus wird lediglich ein Anschluss an ein Druckluftnetz mit ca. 6 bar benötigt.
Durch das erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren wird die Elektrodenoberfläche aufgeraut, die damit Druckeigenspannungen aufweist und somit die Festigkeit der Elektrode bzw. der Elektrodenkappe erhöht. Ausgehend von den Problemstellungen beim Schweißen von Aluminiumlegierungen wirkt sich darüber hinaus die raue Oberfläche positiv auf den Schweißprozess aus. Die Ausbildung qualitätsgerechter Fügeverbindungen kann entsprechend erhöht werden.
Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens an.
Mit Hilfe einer im Gehäuse vorgesehenen Elektrodenfassung kann die Elektrode nach dem Einführen in das Gehäuse verlier sicher befestigt werden, so dass der für die Bearbeitung der Elektrode erforderliche Abstand zur Düse sichergestellt ist.
Als Strahlmedium bzw. als Mittel zur Bearbeitung der Elektroden eignen sich insbesondere Kupfer- oder Glaspartikel, insbesondere Kuper- oder Glasperlen.
Die in dem im Gehäuse für die Zufuhr des mit Druckluft beaufschlagten Strahlmediums vorgesehene Düse ist einstellbar, so dass nach einem Bearbeitungsprogramm die Oberfläche der Elektrode bzw. Elektrodenkappe entsprechend bearbeitet werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch ein Gehäuse zum Bearbeiten von Elektrodenkappen.
Ein im Querschnitt rechteckförmig ausgebildetes Gehäuse 2 aus Metall weist eine erste Aufnahmeöffnung 4 auf, die durch eine Elektrodenfassung 6 gebildet wird. Die Elektrodenfassung 6 dient als Aufnahme für eine Elektrode 8, die – wie später noch genauer erläutert – entsprechend bearbeitet wird. Die zu bearbeitende Elektrode 8 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem Elektrodenschaft 10 sowie aus einer Elektrodenkappe 12, die auf dem Elektrodenschaft 10 aufgesetzt bzw. befestigt ist. Diese Art von Elektroden 8 werden für das Widerstandsschweißen, insbesondere für das Kondensatorentladungsschweißen eingesetzt, welches z.B. für das Schweißen von Aluminiumlegierungen Verwendung findet.
Beim Kondensatorentladungsschweißen wird die zum Schweißen benötigte Energie aus einer vorher geladenen Kondensatorenbank über einen Thyristor auf einen oder mehrere Schweißtransformatoren geschaltet. Durch die schnelle Entladung der in den Kondensatoren gespeicherten Energie steigt der Strom im Sekundärkreis sehr schnell an, was zu einem schnellen Temperaturanstieg und damit zu einer Erhitzung der Schweißzone führt bevor die Wärme abließen kann, so dass eine Erwärmung der Bereiche um die Schweißstelle verhindert wird.
Die durch die Elektrodenfassung 6 ausgebildete Aufnahmeöffnung 4 ist so dimensioniert, dass die Elektrode 8 mit geringem Toleranzspiel in die Aufnahmeöffnung 4 einführbar ist. Zusätzlich kann mit Hilfe von nicht dargestellten Arretiermitteln die Elektrode 8 in dem Gehäuse 2 fixiert werden.
Auf der der Elektrodenfassung 6 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 2 ist eine zweite Aufnahmeöffnung 14 im Gehäuse 2 ausgebildet, in der eine Düse 16 für die Zufuhr von Druckluft und einem Mittel (im folgendem auch als Strahlmedium bezeichnet) zur Bearbeitung der Oberfläche der Elektrodenkappe 12 aufgenommen ist. Als Strahlmedium können beispielsweise Kupferperlen oder Glasperlen zum Einsatz kommen. An die Düse 16 ist eine entsprechende Leitung 18 angeschlossen, über die das Strahlmedium durch die Druckluft zugeführt wird.
Die Anlage bzw. Vorrichtung funktioniert dabei wie folgt:
Nach einer empirisch ermittelten Standzeit für eine z.B. robotergeführte Punktschweißzange, die insbesondere beim Kondensatorentladungsschweißen von Aluminiumlegierungen zum Einsatz kommt, wird die abgenutzte bzw. verschlissene zweiteilige Elektrode 10 mit der Elektrodenkappe 12 in das Gehäuse 2 geführt und in einem entsprechenden Abstand zur Öffnung der verstellbaren Düse 16 positioniert. Nachdem die Lage der Elektrode 8 im Gehäuse fixiert ist, werden über die Druckleitung 18 Kupfer- oder Glasperlen auf die Oberfläche der Elektrodenkappe 12 geschossen, die dadurch wieder den ursprünglichen Querschnitt erhält. Des Weiteren wird der Oberflächenzustand wieder hergestellt.
Für die Bearbeitung unterschiedlicher Kappenformen stehen entsprechende Bearbeitungsprogramme zur Verfügung, über die die Zeitdauer, der Strahlkegel sowie die Menge und die Intensität des Strahlmediums einstellbar ist.

Claims

Vorrichtung zum Bearbeiten von Elektroden für das Widerstandsschweißen, insbesondere Kondensatorentladungsschweißen, mit einem Gehäuse (2), das eine Aufnahmeöffnung (4) für die Elektrode (8) aufweist, dergestalt, dass die Elektrode (8) in das Innere des Gehäuses (2) hineinragt, sowie mit einer zweiten im Gehäuse (2) vorgesehenen Aufnahmeöffnung (14), die der ersten Aufnahmeöffnung (4) im Wesentlichen gegenüberliegt, und dass über die zweite Aufnahmeöffnung (14) Druckluft sowie Mittel zur Bearbeitung der Elektrode (8) zuführbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahmeöffnung eine Elektrodenfassung (6) aufweist, in die die Elektrode (8) einführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Aufnahmeöffnung (14) eine Düse (16) befestigt ist, über die die Druckluft sowie ein Mittel zur Bearbeitung der Elektrode (8) zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Bearbeitung der Elektrode (8) Kupfer- oder Glaspartikel vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (8) zweiteilig aufgebaut ist und aus einem Elektrodenschaft (10) sowie aus einer Elektrodenkappe (12) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (16) einstellbar ist und nach einem Bearbeitungsprogramm die Oberfläche der Elektrodenkappe (12) mit dem Strahlmedium beaufschlagt wird.
Verfahren zum Bearbeiten bzw. Aufarbeiten von Elektroden (8) für das Widerstandsschweißen, insbesondere Kondensatorentladungsschweißen, wobei eine Elektrodenoberfläche der Elektrode mithilfe eines mit Druckluft beaufschlagten Strahlmediums gereinigt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein Elektrodenende der Elektrode (8) in ein Gehäuse (2) eingeführt wird, in das über eine Aufnahmeöffnung (14) das mit Druckluft beaufschlagtes Strahlmedium auf die Elektrodenoberfläche geschossen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Schweißroboter ein Bearbeitungsprogramm abgefahren wird, mit dessen Hilfe eine in der Aufnahmeöffnung (14) eingesetzte einstellbare Düse (16) so gesteuert wird, dass eine optimale Bearbeitung der Elektrodenoberfläche erfolgt, so dass der ursprüngliche Querschnitt und der ursprüngliche Oberflächenzustand der Elektrode (8) wieder hergestellt wird.